Оказывается, свет можно использовать в качестве носителя информации! Появление и активное развитие оптоволоконной техники стало основой для создания нового поколения коммуникационных систем. Их работа основана на принципе использования светового пучка в качестве носителя сигнала. Закодированная информация при таком способе передачи проходит через стационарный оптический кабель связи в виде сфокусированного светового потока, источником которого служит лазер. Это эффективный квантовый генератор, излучающий пучок когерентных (синфазных) электромагнитных волн видимого спектрального диапазона.
Для начала, давайте вспомним, что такое свет.
Мощный световой сигнал способен передавать закодированную информацию на очень большие расстояния. Такое устройство связи было бы немыслимо без участия оптических волокон, которые выполняют функцию проводящих и направляющих каналов.
Информация передается простым образом. Не сложно догадаться, что всё держится на кодировании информации. Мы помним, что абсолютно любая информация может быть представлена в виде двоичного кода. В случае использования оптоволокна, можно использовать сигнал свет есть — света нет и считывать эту азбуку морзе, дешифрируя на ходу. Очень простой и эффективный способ кодирования и передачи информации.
Изобретение технологии производства гибких оптических волокон (волноводов) является мощным прорывом в науке. Их получают из расплава кварцевого стекла высокой очистки. Волноводы имеют цилиндрическую форму и покрыты сверху защитной оболочкой из кварца или полимера.
Удивительная особенность оптического волокна заключается в том, что попавший в него световой луч оказывается в своеобразной ловушке и не может выйти за ее пределы. Внутри волновода происходит бесконечное число повторных отражений электромагнитных волн от стенок волокна.
Плотный контакт внешней поверхности волновода с внутренней поверхностью тонкой оболочки создает границу между этими средами, имеющими разные коэффициенты преломления. По законам оптики на границе этих двух сред неизбежно происходит отражение светового потока внутрь волокна. Поток можно использовать любой, в том числе и в ультрафиолетовом диапазоне. Это свойство, характерное для всех электромагнитных волн, было использовано при создании гибких волноводов.
Световой пучок, постоянно отражаясь, вынужден распространяться вдоль оптического волокна на огромные расстояния. Пропускная способность новой системы оказалась очень высокой. Открытие явления внутреннего отражения в кварцевых волноводах позволило создать первый, действующий волоконно-оптический кабель, применение которого на практике подтвердило правильность теоретических и экспериментальных разработок.
Выяснилось, что можно заставить световой пучок распространяться не по прямой линии, как это происходит в классической физике, а буквально в любом направлении, изгибая или скручивая оптические волокна. Дальнейшие разработки привели к созданию очень эффективных оптических кабелей (ОК).
Основными конструктивными элементами кабеля являются пучки оптических волокон, скрученные и уложенные в модули по определенной системе. Для прочности они обвиты вокруг достаточно мощного центрального стержня, который предохраняет всю конструкцию от механических повреждений. Он предотвращает разрыв кабеля или его чрезмерный перегиб.
Сверху вся эта конструкция покрыта броней из кевлара, а за ней идет защитная внешняя оболочка. Усиленный такими прочными силовыми элементами оптоволоконный кабель способен успешно противостоять как механическим нагрузкам, так и любому вредному влиянию внешней среды.
Разделение кабелей на группы основано на их различиях по пропускной способности, степени затухания сигнала и особенностях защитных оболочек.
Магистральные ОК. Обеспечивают связь между различными удаленными объектами на расстояниях, достигающих 12500 км. Такие кабели характеризуются малыми значениями дисперсии.
Зоновые ОК. Способны поддерживать многоканальную связь между центром и районами на расстоянии до 250 км.
Городские ОК. Используются для передачи сигнала на расстояния до 10 км. Обычно поддерживают соединение между городскими узлами связи.
Существуют также специфические типы оптических кабелей, которые применяются в более узких сферах.
ОК высокой прочности, защищенные влагонепроницаемым покрытием. Их можно укладывать даже на дно моря.
ОК, поддерживающие связь внутри различных объектов. Удобны также для применения на борту корабля или самолета.
ОК для соединения отдельных блоков аппаратуры.
Пропускная способность ОК во много раз выше, чем у любых других средств коммуникации. В процессе работы таких кабелей проявляется их уникальная способность передавать информацию одновременно двумя встречными световыми потоками. Это объясняется тем, что электромагнитные волны обладают способностью распространяться в общей среде независимо друг от друга.
Большое внимание привлекают также следующие достоинства оптических кабелей:
Применение оптических кабелей позволяет вывести на более высокий технический уровень работу различных вычислительных систем, кабельного телевидения и телефонных линий. По мере развития и усовершенствования волоконной оптики происходит постоянное ее удешевление. Это способствует возрастанию спроса на оптические кабели и расширяет диапазон их применения.
Гравитация — одно из самых знакомых явлений природы и одновременно одно из самых непонятых. Мы…
Фотоэффект – это штука довольно распространенная. Любая современная солнечная панель работает благодаря тому, что существует…
Обзор агрегатных состояний вещества и их связь с тепловой энергией. Суть их существования и простое…
Представим, что папа механики Ньютон, вдруг ознакомился с квантовой теорией, которая заявляет, что классическая механика…
Что вы знаете о центре Вселенной? Ну наверное это что-то типа центра круга. Как вы…
Вас наверное смущает, что не было попыток описать странные квантовые явления без использования самой квантовой…