Характеристика основных отличий волоконно-оптической технологии от медных кабелей. Особенности использования света для передачи информации. Сущность принципа полного внутреннего отражения, его процесс применения. Изобретение Белла, его возможности.
Волоконнооптическая технология значительно отличается от технологии медных кабелей, ведь по стеклянным нитям толщиной в волос передается свет. По сравнению с медными кабелями волоконнооптические имеют гораздо большую пропускную способность и меньшие потери, что позволяет передавать данные с высокой скоростью на большие расстояния. 62,5/125-мкм кабель, широко применяемый в проводке внутри зданий, имеет минимальную полосу пропускания 160 МГЦ на км. Новое поколение многомодовых волоконнооптических кабелей поддерживает пропускную способность 10 Гбит/с при расстоянии 300 м. Таким образом, волоконная оптика - это технология, в которой электрические сигналы преобразуются в оптические и передаются по тонкому стеклянному волокну, а затем преобразуются снова в электрические сигналы.
Введение
волоконный оптический кабель
Волоконнооптическая технология значительно отличается от технологии медных кабелей, ведь по стеклянным нитям толщиной в волос передается свет. По сравнению с медными кабелями волоконнооптические имеют гораздо большую пропускную способность и меньшие потери, что позволяет передавать данные с высокой скоростью на большие расстояния.
Пропускная способность волоконнооптических линий намного превосходит то, что необходимо в современных сетевых приложениях. 62,5/125-мкм кабель, широко применяемый в проводке внутри зданий, имеет минимальную полосу пропускания 160 МГЦ на км. Пропускная способность волоконнооптического кабеля изменяется с расстоянием. При длине 100 м она превышает 1,5 или 5 Гбит/с (в зависимости от длины волны света). У кабеля категории 5 рабочая частота при тех же 100 м составляет 100 МГЦ. Новое поколение многомодовых волоконнооптических кабелей поддерживает пропускную способность 10 Гбит/с при расстоянии 300 м.
Высокопроизводительный одномодовый кабель применяется в телефонии для коммуникаций на больших расстояниях. Его пропускная способность, по существу, безгранична, т. е. способность кабеля к передаче информации значительно превышает возможности современной электроники.
Таким образом, волоконная оптика - это технология, в которой электрические сигналы преобразуются в оптические и передаются по тонкому стеклянному волокну, а затем преобразуются снова в электрические сигналы.
Использование света для передачи информации имеет давнюю историю. Световыми сигналами пользовались to тогда, когда и не существовало понятия «электрическая связь». В тот период в качестве источников оптического излучения использовали Солнце или костры. Лучи света, моделированные дымом, лопастями семафора или иными приспособлениями, передавались в пределах прямой видимости. Первые примеры использования такой связи относятся ко времени гибели Трои (1269 г. до н.э.). Но и сегодня военно-морской флот использует флажки, светофоры для передачи информации. Более чем 200 летний этап проходил в постепенном усовершенствовании световых линий передачи сигналов на большие расстояния.
Оптическая связь была предложена в далеком 1880 году американским инженером Александром Беллом. Опытный образец устройства, носителем информации в котором служил модулированный пучок солнечного света, обеспечивал связь по воздуху на расстояние до 200 метров. Однако эта идея не нашла практического применения, поскольку погодные условия и видимость слишком отрицательно влияли на качество передачи. Английский физик Джон Тиндаль предложил решение этой проблемы в 1870 г., незадолго до изобретения Белла. Он продемонстрировал, что свет может передаваться в потоке воды. В его эксперименте использовался принцип полного внутреннего отражения, который также применяется в современных волоконных световодах. После экспериментов Белла в области модуляции света и Тиндаля в области управляемой передачи света. Американец Норман Френч лишь в 1934 г. получил патент на оптическую телефонную систему, в которой речевые сигналы могут передаваться, через сеть оптических кабелей, изготавливаемых из стержней чистого стекла или аналогичного материала с низким коэффициентом затухания на рабочей длине волны.
Современная эра оптической связи началась с изобретением в 1958г. лазера и последовавшем в скорее, в 1961г., создание первых лазеров. По сравнению с оптическим излучением обычных источников лазерное излучение обладает высокой монохроматичностью и когерентностью и имеет очень большую интенсивность. Возможность изготовления лазеров из полупроводниковых материалов получило признание с 1962г. В это же время были разработаны элементы приемника в виде полупроводниковых фотодиодов. Тогда оставалось нерешенной еще одна проблема - разработка подходящей передающей среды. В начале XX века были проведены теоретические и экспериментальные исследования диэлектрических волноводов, в том числе гибких стеклянных стержней. Вначале рассматривались попытки направления света по полому световоду с помощью сложной системой линз или зеркал. Эти и другие системы передачи сигналов имели уникальные характеристики с точки зрения полосы пропускания и расстояний между ретрансляторами (много гигагерц и десятки километров, затухание порядка 1…1,5 ДБ/км), но отличались большой сложностью и высокой стоимостью, что служило серьезным тормозом на пути их массового внедрения. В СССР такие системы использовались для управления с Земли движением лунохода.
Первое поколение ОК, созданных в 1986-1988 гг., включает кабели городской (ОК-50), зоновой (ОЗКГ) и магистральной (ОМЗКГ) связи. Современные требования развития связи потребовали создания новых усовершенствованных типов ОК (второе поколение). Такими кабелями, разработанными в период 1990-1992 гг., являются: ОКК-для городской связи (прокладка в канализации), ОКЗ-для зоновой и ОКЛ-для линейной магистральной связи. Приятно отметить, что и наша республика не стоит в стороне от мировых тенденций. В июле 1996 года на землю Казахстана пришла одна из самых протяженных в мире магистральных ВОЛС - TAE (Трансазиатско-Европейская магистраль), должная со временем связать китайский Шанхай и германский Франкфурт-на-Майне. Протяженность казахстанского участка TAE невелика - всего 1100 км, но для 4-х южных областей Казахстана и это неплохой шанс существенно улучшить свою телекоммуникационную инфраструктуру. Держа в уме оптоволоконный выход через Астану к северной границе для соединения с трансроссийской магистралью Москва - Владивосток, можно с уверенностью смотреть в будущее казахстанской оптической связи.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
