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.
Аннотация к работе
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.