Министерство Путей Сообщения Московский Государственный Университет Путей Сообщения МИИТ РЕФЕРАТ Волоконно Оптические Линии Связи Преподаватель Никитенко В. А. Студент Долгачев И. Н. Группа ЭВМ-111 Москва 1996 г. СОДЕРЖАНИЕ Глава первая СВЕТ ПЕРЕНОСИТ ИНФОРМАЦИЮ Глава вторая От спектра к когерентности 2.1 ЧТО ТАКОЕ СВЕТ? 2.2 ЦВЕТ, ДЛИННА ВОЛНЫ, ЧАСТОТА - ТРИ ХАРАКТЕРНЫХ ПАРАМЕТРА СВЕТА 2.3 СПЕКТРЫ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА 2.4 ЕСТЕСТВЕННЫЙ СВЕТ В ОПЫТАХ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИИ Глава третья ТЕХНИКА ОПЕРЕЖАЕТ ПРИРОДУ 3.1 КАК ОБРАЗУЕТСЯ НЕКОГЕРЕНТНЫЙ СВЕТ 3.2 ЛАЗЕР КАК ИСТОЧНИК СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 3.3 ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ КОГЕРЕНТНОСТИ ТРЕБУЕТ ЗАТРАТ 3.4 ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ Глава четвертая УТОПИЯ И РЕАЛЬНОСТЬ 4.1 ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ 4.2 МОДУЛЯЦИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ 4.3 КАК ПЕРЕДАЮТ СВЕТ? 4.4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА ПРИ ПОЛНОМ ОТРАЖЕНИИ Глава пятая СВЕТОВОД - ПОСРЕДНИК МЕЖДУ ПЕРЕДАТЧИКОМ И ПРИЕМНИКОМ 5.1 ОСЛАБЛЕНИЕ ОЗНАЧАЕТ ПОТЕРЮ СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ 5.2 РАЗНИЦА ВО ВРЕМЕНИ ПРОБЕГА ОГРАНИЧИВАЕТ ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ ЛИНИИ СВЯЗИ 5.3 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ 5.4 ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ, ИХ КОНСТРУКЦИИ И СВОЙСТВА Глава шестая ИСТОЧНИКИ СВЕТА - СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД И ЛАЗЕР 6.1 ЧТО ОЗНАЧАЕТ ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЖИМ? 6.2 ТИП ИСТОЧНИКА ОПРЕДЕЛЯЕТ МОЩНОСТЬ 6.3 ПРОБЛЕМА ВЫВОДА СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ 6.4 СРОК СЛУЖБЫ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА 6.5 ЛАЗЕР ИЛИ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД? Глава седьмая СВЕТОВОЙ СИГНАЛ НА ПРИЕМНОМ КОНЦЕ ЛИНИИ 7.1 НЕОБХОДИМОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СВЕТА В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 7.2 ФОТОДИОДЫ ИСПОЛЬЗУЮТ ВНУТРЕННИЙ ФОТОЭФФЕКТ 7.3 ШУМ - СИЛЬНЕЙШИЙ ВРАГ ТЕХНИКИ СВЯЗИ 7.4 КАКОЙ ДЛИНЫ МОЖЕТ БЫТЬ ОПТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПЕРЕДАЧИ? Глава восьмая МНОГОЦЕЛЕВАЯ АБОНЕНТСКАЯ СЕТЬ Глава первая СВЕТ ПЕРЕНОСИТ ИНФОРМАЦИЮ У человека имеется пять органов чувств, но один из них особенно важен - это зрение.
Глазами человек воспринимает большую часть информации об окружающем его мире в 100 раз больше, чем посредством слуха, не говоря уже об осязании, обонянии и вкусе.
Далее человек заметил посторонний источник света - солнце. Он использовал огонь, а затем различные виды искусственных световых источников для подачи сигналов.
Теперь в руках человека был как световой источник, так и процесс модуляции света.
Он фактически построил то, что сегодня мы называем оптической линией связи или оптической системой связи, включающей передатчик источник, модулятор, оптическую кабельную линию и приемник глаз. Определив в качестве модуляции преобразование механического сигнала в оптический, например открытие и закрытие источника света, мы можем наблюдать в приемнике обратный процесс - демодуляцию преобразование оптического сигнала в сигнал другого рода для дальнейшей обработки в приемнике.
Такая обработка может представлять собой, например, превращение светового образа в глазу в последовательность электрических импульсов нервной системы человека.
Головной мозг включается в процесс обработки как последнее звено цепи. Другим, очень важным параметром, используемым при передаче сообщений, является скорость модуляции. Глаз в этом отношении имеет ограничения. Он хорошо приспособлен к восприятию и анализу сложных картин окружающего мира, но не может следить за простыми колебаниями яркости, когда они следуют быстрее 16 раз в секунду.
Используют в качестве световых приемников технические устройства - фотоэлементы или фотодиоды. 3 Простое световое переговорное устройство 1-микрофон 2,3-усилители 4-телефон Глава вторая От спектра к когерентности 2.1 ЧТО ТАКОЕ СВЕТ? Сегодня знание природы света углубилось незначительно. Физики сошлись лишь во мнении о том, что свет объединяет в себе оба свойства корпускулярную природу и типичные свойства волнового процесса, которые представляют внешние признаки одной и той же физической реальности. 2.2 ЦВЕТ, ДЛИННА ВОЛНЫ, ЧАСТОТА - ТРИ ХАРАКТЕРНЫХ ПАРАМЕТРА СВЕТА Важным параметром света является его длина волны.
Под этим подразумевается расстояние между двумя положительными или отрицательными максимумами последовательности колебаний. Длина волны колебательного процесса непосредственно связана с его частотой. или где - длина волны - частота, 1или герц сокращенно Гц . 2.3
Глава третья ТЕХНИКА ОПЕРЕЖАЕТ ПРИРОДУ 3.1 . Чтобы понять различия источников света, которые применяются в качестве... Однако если между обоими процессами имеется разность фаз или различие ... Который, в свою очередь может стать спектром поглощения, если вырезать... являются длинами волн с малыми составляющими мощности.
И подобно тому как электрон забирает энергию, чтобы попасть на более в... Радиусы орбит относятся согласно Бору как квадраты целых чисел, т. 3.2 . е. Одиночные атомы излучают световые импульсы спонтанно и несинхронно, т.
Поэтому дискретные энергетические состояния, которые следуют из наличи... е. Атом за счет этой внешней энергии теперь возбужден накачан, более того... Подведенная энергия накапливается. Если нанести на одну из торцевых поверхностей стержня полупрозрачный з...
ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ КОГЕРЕНТНОСТИ ТРЕБУЕТ ЗАТРАТ. В современных небольших газовых лазерах применяют также внутренние зер... Однако скорость модуляции ограничена инерционностью газового разряда н... Его мощность тем выше, чем больше прикладываемое напряжение, чем больш... Крепление зеркал при таких габаритах затруднено, да в этом и нет необх...
Это соответствовало бы приблизительно миллиарду телефонных разговоров ... 4.2 . Когда к началу 60-х годов появились первые пригодные к эксплуатаций ла... Если приняты лишь 1 этого значения в качестве ширины полосы сигнала, к... ФАНТАСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ.
Горизонтально натянутая струна соответствующим возбуждением на одном к... Если речь идет только о единственном телефонном канале, то можно перек... Глава пятая СВЕТОВОД - ПОСРЕДНИК МЕЖДУ ПЕРЕДАТЧИКОМ И ПРИЕМНИКОМ 5.1 . Поляризация может быть осуществлена также и с помощью поляризационного... Лаборатории фирмы Bell в США заменили механически регулируемые стеклян...
Два фактора являются основными причинами этих потерь поглощение света ... Как правило, светопроводящий материал более или менее загрязнен. Их долю в необходимо уменьшить до значений, на столько подавляя максим... Их главный резонанс имеет длину волны около 2,7 мкм и со своими гармон... является причиной более или менее значительных максимумов ослабления н...
Чтобы преобразовать непрерывно изменяющийся ток микрофона в двоичный с... Поэтому требуется восьмикодовая система 8 двоичных знаков на кодовое с... Единица двоичной информации может быть приблизительно пересчитана в со... Точно так же существуют границы и для световода. Он определяется отношением показателей преломления в сердечнике, и в о...
Нельзя забывать, однако, что столь высоких значений скорости передачи ... Для большинства областей пропускная способность применения световода д... Наряду с этими полезными параметрами необходимо конечно, назвать други... Конструкция кабеля должна быть такой, чтобы устранить механические пер... Из непрерывного электрического сигнала при этом получается такой же не...
ТИП ИСТОЧНИКА ОПРЕДЕЛЯЕТ МОЩНОСТЬ. Необходимая для этого плотность тока возбуждения в активном элементе л... Такие диоды можно было использовать в лазерах только в импульсном режи... С этой целью р-n переход имеет с одной или двух сторон дополнительные ... С помощью описанной технологии удалось сконструировать лазеры, которые...
6.4 . Малые размеры поперечного сечения светового отверстия вызывают там сил... Подобные диоды называются краевыми излучателями. Если устроить в элект... Простые и двойные гетероструктуры, аналогичные описанным выше, но без ... ПРОБЛЕМА ВЫВОДА СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ.
Для светоизлучающих диодов на GaAs такой срок службы близок к действит... ч. 6.5 ЛАЗЕР ИЛИ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД? В качестве источников света лазер ... Для обоих типов источников с годами она будет, естественно падать, но ... Для него граница модуляции лежит в пределах нескольких сотен мегагерц,...