În 1966, un om de știință și un nativ din China, Charles Kao Kuen, a prezentat lumii rezultatele cercetărilor proprii. Mesajul principal al dezvoltărilor sale a fost acela că comunicarea optică poate fi organizată cu ajutorul fibrei de sticlă. În lucrările sale, Kao a introdus în lume caracteristicile constructive unice ale fibrei și a materialelor sale. Cercetătorul științific poate fi considerat pe bună dreptate fundamentul telecomunicațiilor din fibră optică de astăzi. Prima mențiune a termenului "fibră optică" a fost folosită pentru prima dată în 1956 de NS Kapany din SUA.
Un pic de istorie
În istoria dezvoltării fibrei optice au fost realizate multe studii și experimente interesante. Vom înceta să ne uităm doar la unii dintre ei.
Fizicianul englez John Tyndall a realizat un experiment cu reflectarea unui fascicul de lumină într-un curent de apă, descrierea căruia a înregistrat-o în cartea sa.
„În cazul în care unghiul la care fasciculul de lumină cade de la apă la aer (adică unghiul dintre suprafața a două medii și normala) depășește 48 de grade, raza iese din apă - se reflectă în totalitate de granița cu aer apă ... Dacă unghiul cel mai mic Incidența la care se produce reflexie internă totală, numit unghiul de limitare, apa va fi egal cu 48 ° 27 „la un pahar incolor (sticlă flint) - 38 ° 41“, și diamant - 23 ° 42" - scrie Tindall.
Setarea experimentală a lui John Tyndall
Acest experiment, dacă se dorește, poate fi pus acasă de către oricine. Un laser pointer trebuie să strălucească în diferite unghiuri în baie cu un robinet de apă de la robinet. La un anumit unghi, fasciculul de lumină se va reflecta complet în fluxul de apă.
Un experiment similar poate fi efectuat cu o lanternă. Pentru a face acest lucru, într-o sticlă de plastic transparent trebuie să faceți o gaură în lateral. Trecem apa prin sticlă și începem să strălucească felinarul din partea opusă a sticlei. Dacă înlocuim palma, atunci se va reflecta un spot de lumină.
Vorbirea activă despre LED-urile cu fibre a început în anii cincizeci ai secolului trecut. Apoi au început să-i facă din diverse materiale transparente. Dar transparența acestor materiale nu era suficientă pentru o bună conductivitate a luminii.
În mai 1981, URSS a emis un Decret al Comitetului Central al CPSU și al Consiliului de Miniștri al URSS "Cu privire la dezvoltarea și implementarea sistemelor de comunicații cu fibră optică și a transferului de informații". Acest eveniment a fost un impuls pentru dezvoltarea comunicării cu fibră optică și o creștere a numărului de evoluții în acest domeniu.
La începutul anilor '60, prima dată în URSS și apoi în Occident, oamenii de știință au ajuns la concluzia că absorbția luminii de sticlă este puternic dependentă de materialele colorante și produsele de refractare corodate. S-a demonstrat experimental faptul că absorbția sticlei perfect curată este atât de mică încât se află dincolo de sensibilitatea instrumentelor de măsurare.
În 1966, un grup de oameni de știință condus de Charles Kuen Kao a ajuns la concluzia că cel mai potrivit material pentru comunicarea prin fibră optică ar fi sticla de cuarț. Chiar și atunci, Kao a crezut că, cu ajutorul opticii, ar fi posibil să transmită informații și în curând acest tip de comunicare ar înlocui transmisia semnalului prin fire de cupru.
Trei ani mai târziu, Kao a primit o fibră cu un factor de atenuare de 4 dB / km. Acest rezultat a fost primul eșantion de sticlă super-transparentă. Un an mai târziu, Corning Incorporated a produs fibre cu un indice grad de refracție în trepte și a atins un factor de atenuare de 20 dB / km la o lungime de undă de 633 nm. Pentru prima dată, o fibră de cuarț a trecut printr-un fascicul de lumină pentru o distanță de până la 2 kilometri.
De acord cu un ritm similar se dezvoltă acum transferul cuantic al datelor. Pentru puțin, da puțin câte puțin. Ca experimente și utilizare comercială la distanțe scurte.
În cazul în care se utilizează fibre optice pe lângă telecomunicații
Astăzi, fibra este folosită într-o varietate de industrii, pe lângă telecomunicații. Acestea sunt mașini cu raze X, unde asigură o izolare galvanică între o sursă de tensiune înaltă și un echipament de comandă de joasă tensiune. Astfel, personalul și pacienții beneficiază de izolare de la partea de înaltă tensiune a echipamentului. Fibra este utilizată în comutatoarele electrice ale stațiilor electrice ca senzor al sistemului de protecție.
Fibrele optice extensibile sunt utilizate în toate tipurile de sisteme de măsurare unde este imposibil să se utilizeze aparate electrice tradiționale. De exemplu, în sistemele de temperatură în jet de motoare ale avionului, într-un aparat RMN (aparatul medical tomografice pentru investigarea organelor interne, inclusiv a creierului), și altele. Senzori bazate pe fibre optice poate măsura frecvența de vibrație, rotire, deplasare, viteza și accelerația de măsurare, cuplu, răsucire și alți parametri.
Astăzi folosim giroscoape bazate pe fibră optică, care funcționează pe baza efectului Sagnac. Acest giroscoapă nu are componente în mișcare, ceea ce îl face foarte fiabil. În ciuda faptului că sistemele moderne de navigație utilizează un număr imens de senzori diferiți, datorită căruia se determină poziția obiectului, cel mai independent sistem poate fi creat numai pe baza giroscoapelor cu fibră optică.
Optica este utilizată pe scară largă în sistemele de alarmă de securitate. Un astfel de sistem de securitate este aranjat după cum urmează: atunci când un atacator intră pe teritoriu, condițiile de trecere a luminii prin ghidajul de lumină se schimbă și se declanșează o alarmă.
Exemplu de implementare a unui giroscop cu fibră optică
Modul de măsurare inerțial cu fibră optică în trei axe din seria ASTRIX fabricat de AIRBUS DEFENSE&SPACE; în senzorul pentru fiecare direcție este încorporat modulatorul LiNb03
Sunt în curs de dezvoltare noi tipuri de fibre optice. De exemplu, fibrele cristalului fotonic. Propagarea luminii în ele se bazează pe principii oarecum diferite. Astfel de fibre pot fi folosite ca senzori lichizi, chimici și gaz. În plus, poate fi utilizat pentru transportul radiațiilor puternice în scopuri industriale sau medicale.
Dezvoltarea fibrelor optice este în plină desfășurare, cu ajutorul căreia ar fi posibilă transmiterea energiei radiației laser la o putere de câțiva kilowați. Teoretic, este considerată posibilă transmiterea puterii de radiație de 10 kW pe o fibră de 250 m lungime cu un diametru de miez de 150 μm.
Fibra cristalină fotonică
De remarcat, de asemenea, că fibrele multi-core sunt dezvoltate în mod activ. Utilizarea lor va crește în mod semnificativ lățimea de bandă totală a legăturilor cu fibră optică.
Fibra este deja de peste cincizeci de ani, dar tehnologia nu se va retrage. Inovațiile în domeniul fibrelor apar în mod regulat, iar telecomunicațiile nu reprezintă în niciun caz singura industrie interesată de dezvoltarea tehnologiei.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: