25900 авторів і 91 редактор відповіли на 98952 питання,
розмістивши 129771 посилання на 81900 сайтів, приєднуйтесь!

Реклама партнерів:

З чого роблять оптичне волокно?

РедагуватиУ обранеДрук

Оптичне волокно - нитка з оптично прозорого матеріалу (скло, пластик), використовувана для перенесення світла всередині себе за допомогою повного внутрішнього відображення.

Волоконна оптика - розділ прикладної науки і машинобудування, що описує такі волокна. Кабелі на базі оптичних волокон використовуються у волоконно-оптичного зв'язку, що дозволяє передавати інформацію на бо? Льшие відстані з більш високою швидкістю передачі даних, ніж в електронних засобах зв'язку. У ряді випадків вони також використовуються при створенні датчиків.

Історія
Принцип передачі світла, використовуваний в волоконної оптики, був вперше продемонстрований за часів королеви Вікторії (1837-1901 рр.), Але розвиток сучасної волоконної технології почалося в 1950-х роках. Винахід лазерів зробило можливим побудова волоконно-оптичних ліній передачі, що перевершують за своїми характеристиками традиційні провідні засоби зв'язку.

Матеріали
Скляні оптичні волокна робляться з кварцового скла, але для далекого інфрачервоного діапазону можуть використовуватися інші матеріали, такі як флуорен-цирконат, флуорен-алюмінат і халькогенідні скла. Як і інші скла, ці мають показник заломлення близько 1,5.

В даний час розвивається застосування пластикових оптичних волокон (Plastic optical fibers).

Конструкція
Оптичне волокно має круглий перетин і складається з двох частин - серцевини і оболонки. Для забезпечення повного внутрішнього відображення абсолютний показник заломлення серцевини трохи вище показника заломлення оболонки. Наприклад, якщо показник заломлення оболонки дорівнює 1,474, то показник заломлення серцевини - 1,479.

Промінь світла, спрямований у серцевину, буде поширюватися по ній, відчуваючи багаторазові переотражения від кордону розділу «серцевина - оболонка».

Усі оптичні волокна, використовувані в телекомунікаціях, мають діаметр 125 ± 1 мікрон. Діаметр серцевини може відрізнятися в залежності від типу волокна і національних стандартів.

Класифікація



Оптичні волокна можуть бути одномодовими і багатомодовими. Діаметр серцевини одномодових волокон становить від 7 до 9 мікрон. Завдяки малому діаметру досягається передача по волокну лише однієї моди електромагнітного випромінювання, за рахунок чого виключається вплив дисперсійних спотворень. В даний час практично всі вироблені волокна є одномодовими.

Існує три основних типи одномодових волокон:

  • Одномодове ступеневу волокно з несмещённой дисперсією (стандартне) (англ. SMF - Step Index Single Mode Fiber), визначається рекомендацією ITU-T G.652 і застосовується в більшості оптичних систем зв'язку.
  • Одномодове волокно зі зміщеною дисперсією (англ. DSF - Dispersion Shifted Single Mode Fiber), визначається рекомендацією ITU-T G.653. У волокнах DSF за допомогою домішок область нульової дисперсії зміщена в третє вікно прозорості, в якому спостерігається мінімальне затухання.
  • Одномодове волокно з ненульовою зміщеною дисперсією (англ. NZDSF - Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), визначається рекомендацією ITU-T G.655.

Багатомодові волокна відрізняються від одномодових діаметром серцевини, який складає 50 мікрон в європейському стандарті і 62,5 мікрон в північноамериканському і японському стандартах. Через великого діаметру серцевини по багатомодовому волокну поширюється кілька мод випромінювання - кожна під своїм кутом, через що імпульс світла відчуває дисперсійні спотворення і з прямокутного перетворюється на дзвоноподібні.

Багатомодові волокна підрозділяються на ступінчасті і градієнтні. У східчастих волокнах показник заломлення від оболонки до серцевини змінюється стрибкоподібно. В градієнтних волокнах це зміна відбувається інакше - показник заломлення серцевини плавно зростає від краю до центру. Це призводить до явища рефракції в серцевині, завдяки чому знижується вплив дисперсії на спотворення оптичного імпульсу. Профіль показника заломлення градиентного волокна може бути параболічних, трикутним, ламаним і т. Д.

Застосування
Волоконно-оптична зв'язок
Основне застосування оптичні волокна знаходять як середовище передачі на волоконно-оптичних телекомунікаційних мережах різних рівнів: від міжконтинентальних магістралей до домашніх комп'ютерних мереж. Застосування оптичних волокон дозволяє оперувати з надзвичайно високими швидкостями передачі, вимірюваними Терабітію в секунду.

Волоконно-оптичний датчик
Оптичне волокно може бути використано як датчик для вимірювання напруги, температури, тиску та інших параметрів. Малий розмір і фактична відсутність необхідності в електричній енергії, дає волоконно-оптичним датчикам перевагу перед традиційними електричними в певних областях.

Оптичне волокно використовується в гідрофонах в сейсмічних або гідролокаційних приладах. Створені системи з гідрофонами, в яких на волоконний кабель доводиться більше 100 датчиків. Системи з гідрофоновим датчиком використовуються в нафтовидобувній промисловості, а також флотом деяких країн. Німецька компанія Sennheiser розробила лазерний мікроскоп, що працює з лазером і оптичним волокном.

Волоконно-оптичні датчики, які вимірюють температури і тиску, розроблені для вимірювань в нафтових свердловинах. Вони добре підходять для такого середовища, працюючи при температурах, занадто високих для напівпровідникових датчиків.

Розроблено пристрої дугового захисту з волоконно-оптичними датчиками, основними перевагами яких перед традиційними пристроями дугового захисту є: висока швидкодія, нечутливість до електромагнітних перешкод, гнучкість і легкість монтажу, діелектричні властивості.

Оптичне волокно застосовується в лазерному гіроскопі, використовуваному в Boeing 767 і в деяких моделях машин (для навігації). Спеціальні оптичні волокна використовуються в інтерферометричний датчиках магнітного поля та електричного струму. Це волокна, отримані при обертанні заготовки з сильним вбудованим подвійним променезаломлення.

Інші застосування оптичного волокна
Оптичні волокна широко використовуються для освітлення. Вони використовуються як світлопроводи в медичних та інших цілях, де яскраве світло необхідно доставити в важкодоступну зону. У деяких будівлях оптичні волокна використовуються для позначення маршруту з даху в яку-небудь частину будівлі. Волоконно-оптичне освітлення також використовується в декоративних цілях, включаючи комерційну рекламу, мистецтво і штучні ялинки.

Оптичне волокно також використовується для формування зображення. Пучок світла, переданий оптичним волокном, іноді використовується спільно з лінзами - наприклад, в ендоскопі, який використовується для перегляду об'єктів через маленький отвір.

Реклама партнерів:

РедагуватиУ обранеДрук


«З чого роблять оптичне волокно?»

В інших пошукових системах:

GoogleЯndexRamblerВікіпедія

» » З чого роблять оптичне волокно?