Канал передачи информации по световоду

Нехватка частот для передачи большого количества сообщений заставляет осваивать новые высокочастотные диапазоны. Однако по мере уменьшения принимаемых электромагнитных волн (увеличения частоты) уменьшаются помехи, но увеличиваются потери энергии радиоволн при распространения или по коаксиальному кабелю и волноводам.

В оптическом диапазоне оказалось возможным передача волн короче 4 мм с помощью генератора – лазера и линии связи в виде стеклянных световодов.

Лазер – источник электромагнитных колебаний частота которых строго фиксирована и мало изменяется под влиянием случайных внешних воздействий. Луч лазера расходится значительно слабее других источников света. Интенсивность излучения лазера просто модулировать. Однако осуществление лазерной связи подобно радиосвязи оказалось невозможным из-за нарушения ее в дожде тумане или в снеге.

Стеклянный световод – это двухслойное стеклянное волокно внутренняя часть (жила) изготовляется из более плотного стекла чем внешняя оболочка. Жила обладает большим коэффициентов преломления чем оболочка, поэтому если направить узкий пучок света на конец жилы, то свет будет распространяться только по ней испытывая полное внутреннее отражение на границе между жилой и оболочкой и не выходя наружу хотя оболочка изготовляется из оптически прозрачного стекла.

Из волоконных световодов в диаметре около 0,1 мм составляют световодные кабели снабженные защитной оболочкой из пластмассы.

 Исследования показали, что по одному и тому же световоду возможна передача информации во многих длинах волн, так называемое спектральное уплотнение каналов. Волоконная линия стала включать в себя устройства для объедения излучений различных лазеров (мультиплексор) и устройства для их разъединения (демультиплексор) и подача на различные фотоприемники. Это позволило увеличить скорость передачи информации по одному световоду до 1 – 10 Тбит/с.

В настоящее время протяженность оптико-волоконных линий связи превышает 500 миллионов километров и ими соединены все развитые сраны на всех континентах. Впервые в истории человечества возможности при передачи информации превысили его потребности: за 120 лет скорость передачи информации выросла от 0,1 бит/с для первых телефонных линий до 10 Тбит/с для оптоволоконных линий со спектральным уплотнением. Информационные потребности общества будут расти, увеличение скорости передачи данных можно увеличить за счет расширения спектрального диапазона для передачи данных от 1,53 - 1,61 мкм в настоящее время до 1,4-1,7 мкм.

 

 

В лазере в качестве активной среды используются кристалл или стекло легированная ионами элемента которая люминесцирует при оптическом возбуждении. В качестве таких элементов наибольшее распространение получили редкоземельные металлы (неодим, иттербий, эрбий и другие).

Для оптического возбуждения (оптическая накачка) применяют или полупроводниковые излучатели. Для получения генерации активный элемент помещается в резонатор образованный двумя зеркалами – глухим и полупрозрачным через которое выходит излучение такие лазеры требуют юстировки зеркал и жёсткой фиксации. Кроме того существуют проблемы связанные с нагревом активной среды.

Конструкция лазера существенно упрощается при переходе к волоконному лазеру нем активным элементом является волоконный световод сердцевина которого легирована активными ионами редкоземельных металлов. В качестве зеркал формирующих резонатор используются внутри волоконные брегговские решетки с различными коэффициентами отражения которые привариваются к активному световоду.

 

 

Накачивается такой лазер малогабаритным полупроводниковым излучателем с волоконным выходом который так же приваривается к лазеру – получается компактное и легкое устройство простой в эксплуатации из-за отсутствии механический юстировок. Обладающая эффективным теплоотводом из-за большой площади боковой поверхности и высоким качеством выходного излучения обусловленным волноводным характером его распространения. Эти факторы делают надежным и стабильным источником излучения.

За последние 15 лет максимальная выходная мощность волоконных лазеров выросла с 5 до 2000 Ватт в непрерывном режиме, а спектральный диапазон их излучения простирается от 0,9 до 2,2 мкм. Это позволяет применять волоконные лазеры для обработки материалов (резка, сварка, сверление) для проведения хирургических операций, зондирование атмосферы, в лазерной локации и прочие.

 

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: