Міністерство освіти і науки України
Дніпропетровський національний університет
імені Олеся Гончара
Центр заочного і дистанційної освіти
Спеціальність «Біологія»
Індивідуальне завдання
із фізики
на задану тему:
- «>Волоконная оптика і його застосування»
>Исполнила: студентка
групи09-1з (1 потік)
Литвиненко Олександра
Перевірила: доцентЕлина О.В.
р. Дніпропетровськ
2010 р
Зміст
Запровадження
>Волоконно-оптические лінії зв’язку як поняття
Фізичні особливості
Технічні особливості
Основні складового елементиоптоволокна
Є у волоконної технологій і свої недоліки
>Оптическое волокно та її види
>Волоконно-оптический кабель
Області застосування і класифікація волоконно-оптичних кабелів (ВОК)
Електронні компоненти систем оптичної зв’язку
>Передающиеоптоелектронние модулі
>Светоизлучающие діоди
Лазерні діоди
>Волоконниесветоводи
>Дисперсия і пропускну здатність
Укладання
Список використовуваної літератури
Запровадження
З початку розвитку комп’ютерна техніка минуло трохи чимало -шістдесят год. Упродовж цього терміну ми маємо такі швидкості обчислень, такі швидкості передачі, про які шістдесят год тому не міг і мріяти. Почалося все з те, що в 1948 року книжки До. Шеннона “Математична теорія зв’язку” і М. Вінера “Кібернетика, чи управління економіки й зв’язок в тварину і машині ”. Вони і зовсім визначили новий вектор розвитку науки, у результаті з’явився комп’ютер: спочатку ламповий гігант, потім транзисторний і інтегральних схемах, на мікропроцесорах. І ось 1989 року з’явився персонального комп’ютера IBM. У тому ж року вийшов програма MS — DOS, а 1990 -Windows-3.0, і далі пішло стрімке вдосконалення “заліза” та програмного забезпечення. Наприкінці століття людство одержало вражаючу мініатюризацію комп’ютерна техніка, скорочення відстані між комп’ютером і людини, тотальне проникнення комп’ютерних технологій у побутову сферу. 1986 рік — народження Інтернету, глобальної мережі, якою охоплено майже всі країни світу, яка кожному користувачеві поточну інформацію. Отримавши настільки швидку обробку даних, люди дійшли висновку, які можна перестати змарнувати часу і гроші, на передачу цих даних, і навіть збільшити швидкість доступу, і швидкість передачу даних. Це уможливилося завдяки використанню нових видів зв’язку, як-от оптичні волокна, котрі відвідують заміну банальним алюмінієвим і мідним дротах.
Сучасні комп`ютерні технології в навчанні
... року зробив цю техніку достатньо доступною. Тому впровадження комп'ютерних технологій в освіту можна охарактеризувати як логічний і необхідний крок в розвитку сучасного інформаційного світу в ... чинником виробничого і суспільного життя. З розвитком технології для навчання з використанням технічних засобів ... освіти, оскільки на даний момент, зважаючи на відсутність стабільних позицій в цьому питанні, ...
Історія розвитку волоконно-оптичних ліній зв’язку почалася 1965-1967
р р.,волноводние лінії зв’язку передачі широкосмугової інформації, і навіть кріогеннісверхпроводящие кабельні лінії малим загасанням.
З 1970 р. активно розгорнулися робота зі створеннясветоводов і оптичних кабелів, використовують видиме інфрачервоне випромінювання оптичного діапазону хвиль.
Тема про оптоволоконною лінії зв’язку, є актуальною нині часу, оскільки кількість людей планети зростає, й потреби в поіпшення життя те збільшуються. Ще із застосуванням давніх часів людина вдосконалюється: покращує знання, прагне поліпшити життя, створюючи і моделюючи ужиткові речі. І тепер багато фірм створюють телевізори, телефони, магнітофони, комп’ютера та багато іншого, тобто — побутову техніку, яка спрощують життя людини. Для впровадження цих технологій потрібно змінювати чи покращувати старе. У приклад цьому можна навести наші лінії зв’язку на коаксіальному (мідному) кабелі, про у яких згадувалося вище. Їх швидкість мала, навіть передачі відеоінформації. А волоконна оптика саме те, що ми мусимо — її швидкістю передачі дуже великий. Плюс, низькі втрати під час передачі сигналу дозволяє прокладати значні за дальністю ділянки кабелю без установки устаткування.Оптоволокно має хорошу перешкодозахищеність, легкість прокладки і тривалі терміни роботи кабелю практично за будь-яких умов. І, ще,оптоволокно втрачає сенс красти з єдиною метою здачі металобрухтом. Ниніоптоволокно віднаходить своє застосування переважно у тілі — і інтернет — комунікаціях. Але вважається, сьогоднішній використанняоптоволокна лише верхівка айсберга його застосування.
>Волоконно-оптические лінії зв’язку як поняття
>Волоконная оптика є щодо молодий областю науку й техніки, і її визначення не вважається усталеним. Проте спробуємо його дати.
>Волоконная оптика (>fiberoptics) — це розділ оптики, у якому розглядається передача світла, і зображеннясветопроводам іволноводам оптичного діапазону, зокрема умногожильнимсветоводам і пучкам гнучких волокон.
>Волоконно-оптические лінії зв’язку — це вид зв’язку, у якому інформація передається по оптичнимдиелектрическимволноводам , відомим під назвою «оптичні волокна».
>Оптическое волокно нині вважається найдосконалішою фізичної середовищем передачі інформації, і навіть найперспективнішої середовищем передачі великих потоків інформації на значні відстані. Приміром, Нині волоконно-оптичні кабелі прокладено на дні Тихого і Атлантичного океанів та практично увесь світ «обплутаний» мережеюволоконних систем зв’язку (>LaserMag.-1993.-№3;Laser FocusWorld.-1992.-28, №12; Telecom.mag.-1993.-№25;AEU:J.Asia Electron.Union.-1992.-№5).
Європейські країни через Атлантику пов’язаніволоконними лініями через відкликання Америкою. США, черезГавайские острови Фіджі і острів Гуам — з Японією, Новою Зеландією і Австралією.Волоконно-оптическая лінія зв’язку з’єднує Японію і Корею зДальним Сходом Росії. На заході Росія пов’язані з європейськими країнами Петербург -Кингисепп — Данія і Санкт-Петербург — Виборг — Фінляндія, Півдні — з азіатськими країнами Новоросійськ — Туреччина. У Європі, як і і в Америці, які вже знайшли широке застосування практично в усіх галузях зв’язку, енергетики, транспорту, науки, освіти, медицини, економіки, оборони, державно-політичної і легальною фінансовою діяльності. Отже, підстави вважатиоптоволокно найперспективнішої середовищем передачі великих потоків інформації випливає з низки особливостей, властивих оптичних хвилеводів.
Волоконные лазеры
... способе создания зеркал резонатора. 2.4.1. Резонаторы с использованием диэлектрических зеркал В первых волоконных лазерах для создания резонатора Фабри — Перо применялись диэлектрические зеркала (англ.) русск. ... является сохранение поляризации при распространении импульса по волокну. [13] Поляризация излучения волоконного лазера в общем случае зависит от многих факторов, в частности от мощности ...
Фізичні особливості
>Широкополосность оптичних сигналів, обумовлена надзвичайно високої несучою частотою. Це означає, що у оптичної лінії зв’язку можна передавати інформацію з швидкістю порядку 1Терабит/с.
Говорячи інакше кажучи, за одним волокну можна передатиодновременно10 мільйонів телефонних розмов і мільйонвидеосигналов. Швидкість передачі може бути збільшена з допомогою передачі відразу у двох напрямах, оскільки світлові хвилі можуть щодо одного волокні незалежно друг від друга. З іншого боку, в оптичному волокні можуть світлові сигнали різнихполяризаций, що дозволяє подвоїти пропускну спроможність оптичного каналу зв’язку. Сьогодні межа за щільністю переданої інформації з оптичного волокну ні. І це означає, що досі пір за настільки сильної завантаженості нашого Інтернету нема стільки інформації, яка за одночасної передачі привела б до зменшення швидкості переданого потоку даних.
Дуже мале (проти іншими середовищами) згасання світлового сигналу в волокні. Інакше кажучи втрата сигналу з допомогою опору матеріалу провідника. Найкращі зразки російського волокна мають такий малий згасання, що дозволяє будувати лінії зв’язку довжиною до 100 км без регенерації сигналів. У оптичних лабораторіях США розробляються ще більше «прозорі», званіфтороцирконатние волокна. Лабораторні засвідчили, що у основі таких волокон можна створити лінії зв’язки Польщі з регенераційними ділянками через 4600 км — при швидкості передачі порядку 1Гбит/с.
Технічні особливості
>Оптическое волокно є діелектричний хвилевід, виготовлений із кварцевого скла. Вона маєсветоведущую серцевину із показником заломлення світлаn1, оточену оболонкою із показником заломленняn2, причомуn1>n2. Потрапляючи всветоведущую серцевину, світло поширюється у ній з допомогою ефекту повного внутрішнього відображення. Цей ефект має місце під час падіння променя світла на кордон розділу двох середовищ з середовища з великим показником заломленняn1 у середу із меншим показникомn2, бачимо лише до певних значень кута величина визначається відмінностямиn1 іn2. Зазвичай світло вводять уоптоволокно через торець. Гранична величина кута падіння променя світла на торецьоптоволокна пов’язані з критичним кутом співвідношеннямsinam =n1cosqкр = (>n12 -n22)1/2 = (2N ·Dn)1/2, де n = (>n1 +n2)/2, аDn =n1 -n2. ВеличинаNA =sinam = (2N ·Dn)1/2 називається числової апертуроюоптоволокна яких і визначає здатністьоптоволокна збирати і передавати світло. Промінь світла, введенийоптоволокно з точки меншимm, поширюватиметься у всій довжиніоптоволокна. Такий промінь називається відомою модою чи навіть модою.
Химические волокна
... значительно дороже, чем производство других искусственных волокон. 5.2 Ацетилцеллюлозные волокна 5.2.1 Ацетатные волокна Химичиский состав. Ацетатные волокна представляют собой сложные эфиры целлюлозы ... служат ценные пищевые продукты. 6 Синтетические волокна Синтетические волокна - это химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера ...
При доборі компонентів для оптоволоконних систем враховуються 2 параметраоптоволокна, що впливають ефективність трансляції: ширина смуги пропускання і згасання.
>Ширина смуги — це параметр пропускну здатність волокна. Чим більший ширина смуги, тим більше коштів інформаційна ємність. Пропускна здатність характеризується співвідношенням:частота/расстояние (>МГц/км).
Наприклад, волокно 200МГц/км здатне передавати дані в смузі 200 МГц на відстань до 1 км й у смузі 100 МГц на відстань до 2 км.
>Затухание. На додачу фізичних змін імпульсів світла, виникаючих обмеженість смуги пропускання, також має місце зниження рівня оптичної потужності з мері проходження імпульсів по волокну. Такі втрати оптичної потужності чи згасання вимірюється вдецибелах на кілометр (>дБ/км) на зазначеної довжині хвилі.
Втрати воптоволокне
Випромінення, використовуване у оптоволоконних системах, перебуває у інфрачервоної частини оптичного спектра, у якому згасання під час проходження світла через волокно залежить від довжини хвилі. Тому згасання чи втрату потужності повинні вимірюватися для хвиль встановленої довжини кожному за типу волокна (див. рис. 3).
Довжина хвилі вимірюється внанометрах (нм) — мільярдна метри — і становить відстань між двома циклами одному й тому ж хвилі. Кількість втраченої оптичної енергії, викликане поглинанням і розсіюванням випромінювання на визначеної довжини хвилі, виражається як коефіцієнт загасання вдецибелах на кілометр (>дБ/км).
Втрати оптичної потужності на хвилях різною довжини відбуваються у волокні через поглинання і розсіювання. Оптимальний режим експлуатації волокна досягається на хвилях певної довжини. Наприклад, втрати менш 1дБ/км притаманні волокна багатопроменевого типу 50/125 мм, працюючого при 1300 нм, і менше 3дБ/км типові для волокна цього типу, працюючого при 850 нм.
Ці дві діапазону довжин хвиль — 850 і 1300 нм є найпоширенішими і найчастіше використовуваними сьогодні передачі сигналу постекловолоконним кабелям. Для цих довжин хвиль промисловістю випускаються сьогодні передавачі і приймачі. Найкращий якість має скловолокно, працююче воднолучевом режимі при довжині хвилі 1550 нм.
Втрати намикроизгибах
Без відповідної захисту оптичні волокна підтвердили оптичним втрат, викликаниммикроизгибами.Микроизгиби — це тимчасові відхилення волокна, викликані поперечними навантаженнями, які ведуть у себе втрати оптичної потужності сердечнику. Довідка до мінімуму впливумикроизгибов застосовуються різні засоби захисту волокна. На відміну від волоконступенчатого типу, волокна з сердечником крокового типи відносно стійкі до втрат примикроизгибах.
