Amb el ràpid desenvolupament de la ciència i la tecnologia, la fibra òptica s’ha anat expandint en els camps de la comunicació, l’electrònica i l’energia elèctrica, convertint-se en un nou material bàsic prometedor. La tecnologia de fibra òptica que acompanya també guanya el favor de les persones' amb novetat i comoditat.
Funció completa de transmissió d'energia
Larian Corporation dels Estats Units va utilitzar la fibra òptica amb èxit per completar la funció de transmissió d'energia, obrint una forma nova en el camp elèctric. Utilitzen diodes làser semiconductors a l’extrem transmissor per convertir l’energia elèctrica en llum làser per a la transmissió en fibres òptiques i utilitzen cèl·lules solars com a dispositiu final receptor. Aquest dispositiu utilitza arsenur de galli de 300 micres de gruix com a substrat aïllant, cobert amb una cèl·lula solar de 20 micres de gruix. Es divideix en 6 àrees independents, que es connecten en sèrie mitjançant ponts d’aire xapats en or. Quan la llum làser transmesa per la fibra òptica arriba a la cèl·lula solar, l’energia lumínica es converteix immediatament en energia elèctrica. El voltatge generat per cada àrea és exactament d’1 vol i les sis àrees de la sèrie tenen un voltatge de 6 volts, que és suficient per al circuit de control de la majoria de sensors.
àmpliament utilitzat
Si la potència del díode làser s'incrementa contínuament i està equipada amb un sistema complet de transmissió d'energia, es pot utilitzar àmpliament la transmissió d'energia de fibra òptica en aspectes militars, industrials, comercials i altres. El laboratori de Bogen, France' especialitzat en ordinadors, equips electrònics, processament de senyal i tecnologia d’imatges, utilitza solitó òptic i polsos curts per aconseguir una transmissió sense distorsions en fibres òptiques. Aquesta tecnologia pot solucionar els problemes de dispersió cromàtica i els efectes no lineals sense necessitat de dispositius de regeneració múltiples al llarg del cable òptic. Només cal que configureu un amplificador cada 100 quilòmetres més o menys quan treballeu. Les ones solitàries poden passar-se les unes a les altres sense interferir entre elles. Es diu que aquesta nova tecnologia s’utilitza en submarins submarins dins l’interval de 6450-12900 quilòmetres i pot solucionar el problema de les dificultats de comunicació. Una tecnologia de comunicació de senyal de fibra òptica de senyal portador desenvolupada per experts nord-americans en seguretat de la comunicació ha estat dissenyada específicament per fer front als segrestadors cada cop més sofisticats i sofisticats de' Aquesta tecnologia converteix primer informació útil com la veu en senyals de pols digital i, després, codifica aquests senyals de pols digital i els modula en portadors de microones aleatoris que canvien de forma irregular. Quan s'envia, el dispositiu transmissor làser transmet el senyal de portadora irregular que transporta informació al receptor a través del sistema de comunicació de fibra òptica. El receptor làser del receptor utilitza una tecnologia especial per sincronitzar-se i coordinar-se dinàmicament amb el dispositiu làser enviant i finalitza finalment la tasca de demodulació de senyals útils de portadors irregulars. Utilitzant aquesta tecnologia, els espigons deixaran de ser útils, només escoltaran sorolls caòtics. Austràlia Pauline va desenvolupar recentment una escala de pesatge de fibres que pot pesar camions amb una fibra i un làser. Aquest tipus d’escala de fibra utilitza una fibra òptica amb característiques de resistència molt especials. Quan estigui sota pressió o tensió, la fibra òptica es deformarà lleugerament i farà que canviïn les característiques del làser. En aquest moment, el detector aprendrà immediatament aquest canvi i el convertirà en un canvi de senyal elèctric. Això es reflecteix al panell de visualització de l'instrument. Com que la fibra òptica és de vidre, té resistència a la humitat i a la radiació. Més important, és fàcil d’instal·lar i de mantenir. És adequat per a la instal·lació a carreteres principals de zones urbanes, al voltant de fàbriques, aeroports i pistes, magatzems i ports. Treball continu durant 24 hores. Per tant, a més de pesar, també pot tenir un paper de control i la precisió és molt superior a la dels dispositius electrònics existents.
Fibra òptica de plàstic
Segons un informe recent del diari nord-americà, una fibra òptica de plàstic desenvolupada per Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, té una velocitat de transmissió 30 vegades més ràpida que el fil de coure estàndard actual, i és més lleugera, flexible i de baix cost que la fibra de vidre. . Aquest tipus de fibra òptica utilitza la refracció de la llum o el mode de salt de llum a la fibra per assolir una velocitat de transmissió més elevada, i pot transmetre dades a una velocitat de 3 megabits per segon a 100 metres. En l'actualitat, s'han establert 370.000 quilòmetres de cables òptics submarins a tot el món. Aquesta longitud pot gairebé cercar la terra 10 vegades. A més, com que els làsers s'utilitzen als dos extrems, els repetidors per amplificar els senyals ja no són necessaris durant la transmissió, cosa que reduirà considerablement els costos i els costos de trucada. Segons els informes, el cable òptic submarí de major capacitat mundial que connecta Europa i els Estats Units està a punt d'obrir-se. Es posa en marxa aquest cable de fibra òptica de comunicació submarí que connecta el món. Es tracta del projecte més magnífic en el camp de la comunicació del segle XX i compta amb el suport de 30 organitzacions internacionals de telecomunicacions de tot el món. Travessa l’oceà Atlàntic, travessa el mar Mediterrani, passa pel mar Roig i l’oceà Índic i travessa l’estret de Màlaca fins a l’oceà Pacífic. Amb una longitud total de prop de 320.000 quilòmetres, es connecta a 175 països i regions i pot fer 2,4 milions de trucades telefòniques o transmetre centenars de milers d’imatges comprimides alhora. El projecte sencer va costar 14.000 milions de dòlars americans i es preveu acabar el 2003.
Principi de composició
La tecnologia de fibra òptica generalment consta de tres parts: l’extrem transmissor del senyal òptic, la fibra òptica usada per a transmetre el senyal òptic i el final de recepció del senyal òptic.
La funció de l'extrem transmissor del senyal òptic és convertir el senyal elèctric que es transmetrà en un senyal òptic mitjançant un dispositiu de conversió electro-òptica. Actualment, el dispositiu de conversió electro-òptic final transmissor utilitza generalment un díode emissor de llum o un tub làser semiconductor. La potència de llum de sortida del díode emissor de llum és relativament baixa, la velocitat de modulació del senyal és relativament baixa, però el preu és barat. La seva potència lumínica de sortida i el corrent d’accionament són bàsicament lineals dins d’un determinat rang, més adequat per a la transmissió de senyal analògica a distància curta, baixa velocitat i analògic; La potència de sortida del díode és gran, la velocitat de modulació del senyal és alta, però el preu és relativament alt, i és adequat per a transmissions de senyal digital de llarga distància, d'alta velocitat. La funció de la fibra òptica és transmetre el senyal òptic a l’extrem transmissor a l’extrem receptor del senyal òptic amb la menor atenuació i distorsió possible. Actualment, la fibra òptica s’utilitza generalment a la banda d’infraroig proper.0,84& micro; m 1,31& micro; m 1,5,5 G amp; micro; MMulti-mode o fibra monocroma de tipus quars amb una bona transmitància. La funció del final de recepció del senyal òptic és restaurar el senyal òptic al senyal elèctric corresponent a través del dispositiu de conversió fotoelèctric. El dispositiu de conversió fotoelèctric utilitza generalment un fotodiode de semiconductor o un fotodiode d'allaus. La longitud d'ona d'emissió de llum de la font de llum que constitueix el sistema de transmissió de fibra òptica ha de coincidir amb la banda de longitud d'ona de la finestra de baixa pèrdua de la fibra de transmissió i la banda de resposta màxima del dispositiu de detecció fotoelèctric. El dispositiu de conversió electro-òptic final de transmissió adopta la longitud d'ona d'emissió central de 0,84&d'amplificador; micro; mEl díode emissor de llum semiconductor d'infrarojos prop de gran brillantor, la fibra de transmissió adopta fibra de quars multimodal i el dispositiu de conversió fotoelèctric final adopta la longitud d'ona de resposta màxima de 0,8& micro; m-0,9& micro; mSilicon fotodiode. A continuació, s'introduirà més endavant cada part.
Emissor plegable de senyal òptic
A la figura 2. es mostra el circuit de conducció i modulació del LED que s’utilitza en el sistema. La modulació del senyal adopta el mètode de modulació de la intensitat de la llum i s’envia el potenciòmetre d’ajust d’intensitat de la llum per ajustar el corrent de conducció estàtica que flueix pel LED. canviant la potència de llum emesa del LED, l’interval d’ajust de corrent de conducció estàtica establert és de 0-20 mA, que correspon al valor de visualització de la intensitat de transmissió de la llum del panell valor de visualització de conducció 0-2000 unitats, quan el corrent de conducció és petit, la llum. La potència d'emissió del díode emissor i el corrent de conducció són bàsicament lineals, àudio El senyal s'acobla al terminal d'entrada negatiu d'un altre amper operador després de ser aïllat pel condensador, la xarxa de resistències i l'amper op, i superposat amb el corrent de conducció estàtica de la llum. díode emissor per fer que el díode emissor de la llum enviï un senyal òptic que canvia amb el senyal d’àudio i, a continuació, mitjançant l’acoblador de fibra òptica Th El senyal òptic s'acobla a la fibra de transmissió. El extrem baix de la freqüència de senyal transmissible pot ser determinat per la xarxa de condensadors i resistències, i la resposta de baixa freqüència del sistema no és superior a 20Hz
Receptor de senyal òptic plegable
És el diagrama de principi de funcionament del final de recepció del senyal òptic. La fibra de transmissió combina el senyal òptic des de l’extrem transmissor al fotodiode del dispositiu de conversió fotoelèctric mitjançant l’acoblador de fibra òptica. El fotodiode converteix el senyal òptic en un senyal de corrent proporcional a ell. El díode ha de ser esbiaixat inversament quan s’utilitza i el senyal fotocurrent es converteix en un senyal de tensió proporcional a ell mitjançant la conversió de corrent-tensió de l’amplificador op. El senyal d’àudio contingut al senyal de tensió s’acobla a l’amplificador de potència d’àudio per conduir l’altaveu a sonar a través del condensador i la resistència. La resposta de freqüència del fotodiode és generalment alta i la resposta d’alta freqüència del sistema depèn principalment de la freqüència de resposta de l’amplificador operatiu.
Fibra de transmissió
Actualment, la fibra òptica utilitzada per a la comunicació òptica utilitza generalment fibra de sílice. Es recobreix amb una capa de revestiment amb un petit índex de refracció n1 a l’interior del nucli amb un gran índex de refracció n2. La llum es distribueix completament a la interfície entre el nucli i el revestiment. El reflex es restringeix a propagar-se al nucli de la fibra. Com es mostra a la figura 5, la fibra òptica és en realitat una mena de guia d’ona dielèctrica. La llum està bloquejada a la fibra òptica i només es pot transmetre al llarg de la fibra òptica. El diàmetre central de la fibra òptica és generalment des d’uns pocs microns fins a centenars de micres. Segons la modalitat de llum de transmissió, es pot dividir en fibra multimode i fibra monomodal i es pot dividir en tipus de pas d’índex de refracció i fibra de grau d’índex de refracció segons les diferents maneres de distribució d’índex de refracció. La fibra de tipus pas d’índex de refracció conté dos mitjans coaxials circularment simètrics, tots dos de textura uniforme, però tenen índexs de refracció diferents. L’índex de refracció de la capa exterior és inferior al de la capa interior.
Un índex de fibra classificada és una espècie de fibra l’índex de refracció que es classifica al llarg de la secció transversal de la fibra. El propòsit de canviar l’índex de refracció és fer similars les velocitats del grup de diversos modes, reduint així la dispersió modal i augmentant l’ample de banda de comunicació. Les fibres tipus pas de l’índex de refracció multimòdics produeixen una dispersió entre modes a causa de les diferents velocitats de grup de cada transmissió de mode, i l’ample de banda de transmissió és limitat. La fibra classificada en índex de refracció multimodal augmenta l'amplada de banda de transmissió del senyal a causa de la seva distribució especial de l'índex de refracció, cosa que fa que la velocitat del grup de cada transmissió del mode sigui la mateixa. La fibra d’un mode únic és una fibra que només transmet un únic mode òptic i la fibra d’un mode únic pot transmetre l’ample de banda de senyal més alt. En l’actualitat, les fibres òptiques d’un sol mode s’utilitzen principalment en comunicacions òptiques de llarga distància.
Els principals indicadors tècnics de la fibra de sílice inclouen característiques d'atenuació, obertura numèrica i dispersió. Apertura numèrica: l’obertura numèrica descriu les característiques de la fibra combinada amb la font de llum, el detector i altres dispositius òptics. La seva mida reflecteix la capacitat de la fibra òptica de recollir llum. Com es mostra a la figura 5, l’incident de llum a la cara final de la fibra òptica dins l’angle sòlid 2θmax es reflecteix totalment a la interfície interna de la fibra òptica que es transmet, i l’incident de llum a la cara final de la fibra òptica exterior. el rang 2θmax és La interfície interna de la fibra no produeix reflexió total, però es transmet al revestiment i s’atén immediatament. L’obertura numèrica de la fibra es defineix com: NA=Sinθmax, el seu valor és generalment entre 0,1 i 0,6, i la θmax corresponent està entre 90 i 330, la fibra multimode té una obertura numèrica gran i l’obertura numèrica de la fibra d’un sol mode. és relativament petita, per la qual cosa la fibra monomodual en general necessita un làser semiconductor LD com a font de llum.
