Оглавление

История создания оптоволоконной технологии 2

Достоинства и недостатки оптоволокна 3

Оптические волокна и особенности их изготовления 5

Конструкции оптических кабелей 9

1. кабели повивной концентрической скрутки 9

2. кабели с фигурным сердечником 9

3. плоские кабели ленточного типа. 9

Физические процессы в волоконных световодах 14

Многомодовое волокно 16

Одномодовое волокно 17

Дисперсия и пропускная способность 18

Основные направления развития и применения волоконной оптики 23

4. многоканальные системы передачи информации; 23

1. кабельное телевидение; 23

5. локальные вычислительные сети; 23

6. датчики и системы сбора обработки и передачи информации; 23

7. связь и телемеханика на высоковольтных линиях; 23

8. оборудование и монтаж мобильных объектов. 23

История создания оптоволоконной технологии

    Известно, что как только появились лазеры, одними  из первых экспериментов, которые были проведены, были опыты по передаче информации с помощью  лазерного излучения. Уже к тому моменту было ясно, что если вы имеете несущее излучение и модулируете его сигналом, то полоса частот получаемого излучения должна составлять около одного процента от несущей частоты. И чем несущая частота выше, тем больший объем информации  можно на ней передать. Еще до появления лазеров радиосвязь шла по пути повышения несущей  частоты: километровые волны -ДВ   и СВ, потом метровые - KB и УКВ; и, в конце концов, дошла до СВЧ - миллиметровый  диапазон. Частота световых волн на пять порядков превышает частоту миллиметровых волн, поэтому передача информации с использованием лазерного излучения обладает громадными  преимуществами.     В начале 60-х годов между зданиям Московского университета и высотным  зданием на Зубовской площади  была построена линия, на которой исследовались возможности связи по лазерному лучу через свободную атмосферу. Эти первые опыты  показали, что атмосфера не является хорошей средой для надежной связи - мешают атмосферные  осадки, птицы и т. д. Стало понятно, что необходимо изолировать лазерный луч от окружающей  среды. Пытались использовать конструкции из металлических труб и зеркал, построенные по  принципу перископа, но они были довольно сложны и оказались непрактичными.   Тогда взгляд ученых обратился к диэлектрическим волноводам, иначе называемым  волоконными световодами. Это волноводы, сделанные полностью из диэлектрического материала, в которых свет может распространяться на большие расстояния за счет полного внутреннего отражения на границе.     Однако самые прозрачные на то время среды - стекла -имели относительно большие потери, тысячи децибел на километр. Ясно, что с такими световодами, где свет поглощается вдвое на одном метре, никакой речи о длинных линиях связи быть не могло, и, казалось, все зашло в тупик. Но в 1966 году появилась статья ученых Као и Хокхема, показавших, что стекло на самом  деле не такой уж плохой материал и что только примеси мешают уменьшить  оптические потери. Если улучшить технологию, то можно получить потери порядка двадцати децибел на километр. При таких потерях свет ослабляется на расстоянии сотни метров лишь на 2 дБ. Это уже представляло определенный  интерес.      Многие фирмы   стали интенсивно  заниматься технологией стекла, и в 1970 году американская фирма  Corning Glass получила световоды с потерями 20 децибел на километр, то есть достигла тех значений, которые связисты считали достаточными для коммерческих применений. Это было  большим достижением  и  стимулировало дальнейшие поиски. Кроме Corning Glass данной проблемой занимались многие другие крупные фирмы, например, AT&T Bell labs. Велись исследования и в России, в      Государственном оптический институте (Г01/1), а с 1973 года- в Академии наук СССР. Лидерство здесь  принадлежало западным компаниям, но с отставанием на один-три года те же результаты получали и у нас. К 1975-76 году потери были снижены до нескольких децибел на километр. А в 1977 году были получены предельные для используемой технологии потери в 0,15дБ/км. Это очень маленькая величина, она определяется фундаментальными механизмами оптических потерь в стеклах. Суммарное  поглощение складывается из электронного ультрафиолетового поглощения, инфракрасного поглощения, связанного с колебаниями атомов, и, наконец, из рэлеевского рассеяния на неоднородностях меньше длины волны излучения. Все эти потери являются неотъемлемыми свойствами материала. Комбинация названных эффектов и дает, собственно, величину 0,15 дБ в районе длины волны 1,5 мкм. При движении в более длинноволновую  область ультрафиолетовое  поглощение спадает, а инфракрасное растет, и около 1,5 мкм находится минимум их суммы для кварцевого стекла.