Реферат: Волоконная оптика и ее применение
В разных системах
используются различные среды (направляющая или открытая) и токи ( и ). Особенности этих НС
связаны с частотными ограничениями при передаче энергии.
Принципиально различен
частотный диапазон передачи по волноводным и двухпроводным системам.
Волноводные системы имеют частоту отсечки — критическую частоту , ведут себя как фильтры
ВЧ, и по ним возможна лишь передача волн длиной менее чем . Двухпроводные системы
свободны от этих ограничений и способны передавать весь диапазон частот — от
нуля и выше.
Заключение
Открылись широкие
горизонты практического применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в
таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь,
вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная
энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям:
- многоканальные системы
передачи информации;
- кабельное телевидение;
- локальные
вычислительные сети;
- датчики и системы сбора
обработки и передачи информации;
- связь и телемеханика на
высоковольтных линиях;
- оборудование и монтаж
мобильных объектов.
Многоканальные ВОСП
начинают широко использоваться на магистральных и зоновых сетях связи страны, а
также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется это
большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью.
Особенно эффективны и экономичны подводные оптические магистрали. Применение
оптических систем в кабельном телевидении обеспечивает высокое качество
изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания
индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется заказная система приема и
предоставляется возможность абонентам получать на экране своих телевизоров
изображения газетных полос, журнальных страниц и справочных данных из
библиотеки и учебных центров.
На основе ОК создаются
локальные вычислительные сети различной топологии (кольцевые, звездные и др.).
Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную
систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью
от несанкционированного допуска.
Волоконно-оптические
датчики способны работать в агрессивных средах, надежны, малогабаритны и не
подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии
различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики
используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной
сигнализации, автомобильной технике и др.Весьма перспективно применение ОК на
высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации технологической
связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в фазу или трос. Здесь
реализуется высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП и
грозы. Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма
полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и других
мобильных устройств.
В последнее время
появилось новое направление в развитии волоконно-оптической техники —
использование среднего инфракрасного диапазона волн 2...10 мкм. Ожидается, что
потери в этом диапазоне не будут превышать 0,02 дБ/км. Это позволит осуществить
связь на большие расстояния с участками регенерации до 1000 км. Исследование фтористых и халькогенидных стекол с добавками циркония, бария и других соединений,
обладающих сверхпрозрачностью в инфракрасном диапазоне волн, дает возможность
еще больше увеличить длину регенерационного участка. Ожидаются новые интересные
результаты в использовании нелинейных оптических явлений, в частности соли
тонного режима распространения оптических импульсов, когда импульс может
распространяться без изменения формы или периодически менять свою форму в
процессе распространения по световоду. Использование этого явления в волоконных
световодах позволит существенно увеличить объем передаваемой информации и
дальность связи без применения ретрансляторов.
Весьма перспективна
реализация в ВОЛС метода частотного разделения каналов, который заключается в
том, что в световод одновременно вводится излучение от нескольких источников,
работающих на разных частотах, а на приемном конце с помощью оптических
фильтров происходит разделение сигналов. Такой метод разделения каналов в ВОЛС
получил название спектрального уплотнения или мультиплексирования.
При построении
абонентских сетей ВОЛС кроме традиционной структуры телефонной сети
радиально-узлового типа предусматривается организация кольцевых сетей,
обеспечивающих экономию кабеля.Можно полагать, что в ВОСП второго поколения
усиление и преобразование сигналов в регенераторах будут происходить на
оптических частотах с применением элементов и схем интегральной оптики. Это
упростит схемы регенерационных усилителей, улучшит их экономичность и
надежность, снизит стоимость. В третьем поколении ВОСП предполагается
использовать преобразование речевых сигналов в оптические непосредственно с
помощью акустических преобразователей. Уже разработан оптический телефон и
проводятся работы по созданию принципиально новых АТС, коммутирующих световые,
а не электрические сигналы. Имеются примеры создания многопозиционных
быстродействующих оптических переключателей, которые могут использоваться для
оптической коммутации.
На базе ОК и цифровых
систем передачи создается интегральная сеть многоцелевого назначения,
включающая различные виды передачи информации (телефонирование, телевидение,
передача данных ЭВМ и АСУ, видеотелефон, фототелеграф, передача полос газет,
сообщений из банков и т. д.). В качестве унифицированного принят цифровой канал
ИКМ со скоростью передачи 64 Мбит/с (или 32 Мбит/с).Для широкого применения ОК
и ВОСП необходимо решить целый ряд задач.
К ним прежде всего
относятся следующие:
- проработка системных
вопросов и определение технико-экономических показателей применения ОК на сетях
связи;
- массовое промышленное
изготовление одномодовых волокон, световодов и кабелей, а также оптоэлектронных
устройств для них;
- повышение
влагостойкости и надежности ОК за счет применения металлических оболочек и
гидрофобного заполнения;
- освоение инфракрасного
диапазона волн 2...10 мкм и новых материалов (фторидных и халькогенидных) для
изготовления световодов, позволяющих осуществлять связь на большие расстояния;
- создание локальных
сетей для вычислительной техники и информатики;
разработка испытательной
и измерительной аппаратуры, рефлектометров, тестеров, необходимых для
производства ОК, настройки и эксплуатации ВОЛС;
- механизация технологии
прокладки и автоматизация монтажа ОК;
совершенствование
технологии промышленного производства волоконных световодов и ОК, снижение их
стоимости;
- исследование и
внедрение солитонового режима передачи, при котором происходит сжатие импульса
и снижается дисперсия;
- разработка и внедрение
системы и аппаратуры спектрального уплотнения ОК;
создание интегральной
абонентской сети многоцелевого назначения;
создание передатчиков и
приемников, непосредственно преобразующих звук в свет и свет в звук;
- повышение степени
интеграции элементов и создание быстродействующих узлов каналообразующей
аппаратуры ИКМ с применением элементов интегральной оптики;
- создание оптических
регенераторов без преобразования оптических сигналов в электрические;
- совершенствование
передающих и приемных оптоэлектронных устройств для систем связи, освоение
когерентного приема;
- разработка эффективных
методов и устройств электропитания промежуточных регенераторов для зоновых и
магистральных сетей связи;
оптимизация структуры
различных участков сети с учетом особенностей применения систем на ОК;
- совершенствование
аппаратуры и методов для частотного и временного разделения сигналов,
передаваемых по световодам;
- разработка системы и
устройств оптической коммутации.
Список используемой литературы
1. "Волоконно-оптическая техника",
Технико-коммерческий сборник. М., АО ВОТ, N1, 1993
2. "Волоконно-оптические линии связи" Справочник.
под ред. Свечникова
С.В. и Андрушко Л.М., Киев "Тэхника", 1988
3. Морозов "Оптические кабели", Вестник связи, N
3,4,7,9, 1993
4. Десурвир "Световая связь: пятое поколение", В
мире науки,N 3, 1992
5. "Зарубежная техника связи", сер.
"Телефония, телеграфия, передача данных", ЭИ вып. 11-12, 1991
|