Оптическое волокно – свет как источник информации
Как это ни странно, но предпосылки возникновения наиболее современной технологии передачи информации с использованием оптико – волоконных кабелей, появились еще в древности, когда люди научились применять дымовые и световые сигналы.
Безусловно, с древних времен технологии претерпели революционные изменения, но суть осталась неизменной – использование света для передачи информации.
Первым практическим примером использования света в качестве средства передачи информации можно назвать оптический телеграф Клода Шаппа появившийся в 1790 году во Франции и представлявший собой выстроенную в цепь систему светосигнальных башен. Информация, передаваемая по телеграфу, преодолевала расстояние в 200 километров за 15 минут. Более высокие показатели передачи были достигнуты значительно позже, лишь после изобретения электрического телеграфа.
Другим важным шагом в развитии светопередачи явился фотофон, изобретенный в 1880 году американцем Александром Беллом. Фотофон позволял при помощи света передавать на расстояние речь. Однако, это изобретение не нашло практического применения из – за большой зависимости от природных условий.
Сам принцип внутреннего отражения световых частиц, применяемый в наше время в оптических кабелях, был открыт английским физиком Джоном Тиндалем, который проводил свои эксперименты по передаче света потоком воды.
К началу двадцатого века развитие систем передачи информации в основном пошло по пути развития электротелеграфа и развертывания коаксиальных кабельных сетей. Однако, дальнейшее развитие подобных систем тормозилось наличием фундаментальных ограничений. Передаче электрического сигнала препятствовало затухание сигнала на определенных расстояниях, а передачу сверхвысоких частот (СВЧ) тормозила несущая частота.
Таким образом, развитие передачи информации требовало принципиально новых технологий, поиск которых продолжался в плоскости выявления возможностей оптического волокна.
Концепция телефонной связи с использованием кабеля, изготовленного из стекла или аналогичного материала была запатентована американским инженером Норманом Френчем в 1934 году, однако, практическая реализация концепции запоздала на четверть века. Сложность реализации идеи была связана с поисками оптимального источника света, который и должен был стать передатчиком сигнала. Таким источником стал лазер, разработанный в 1958 году и заработавший в 1960-ом. Тем не менее, первые опыты практического использования оптического волокна не были особо удачными. Это было связано с используемыми световодами, предстваляющими собой систему специально сочлененных линз. С 1966 года в качестве световода стало применяться стекловолокно, однако оно обладало высоким коэффициентом затухания, что из – за значительных потерь не позволяло передавать сигнал на достаточно длинные расстояния. Тем не менее, уже с конца 50 – х годов световоды стали применяться для передачи данных на короткие расстояния.
Окончательное решение проблемы создания высокоэффективной передачи с использованием света было найдено с разработкой в 1970 году компанией Corning International оптоволоконных кабелей с низким коэффициентом затухания. Одновременно появились и компактные лазерные установки на полупроводниковой элементной базе.
Основным элементом оптоволоконного кабеля является стекловолокно, позволяющее световому сигналу проходить по нему с минимальными потерями на большие расстояния. По своей структуре оптоволоконный кабель схож с обычным коаксиальным, только центральный медный провод в нем заменяет тончайшее стекловолокно, изолированное светонепроницаемым слоем пластика. Металлизированая сетчатая оплетка, защищающая коаксиальный кабель от экранирования внешних помех в оптоволокне отсутствует, так как стекловолокно не подвержено влиянию электромагнитных помех.
1977 год явился годом появления первой полноценной системы оптоволоконной связи. Первая линия была сооружена немецкой компанией «Simens AG» по заказу оператора связи «Deutsche Telecom». С этого времени системы оптоволоконной связи стали распространяться по всему миру, получая все большую популярность и совершенствуясь с каждым годом. В наше время с использованием оптоволоконного кабеля в мире ежегодно прокладываются линии связи длиной около семи миллионов километров.
Сферы применения оптоволоконной технологии с каждым годом все более расширяются. Помимо связи, они охватывают энергетику, медицину, авиакосмический комплекс, системы телеметрии, радиоэлектронику, термоядерный синтез, точное машиностроение и др.
Оптоволоконные системы позволяют решать целый комплекс задач, связанный с ускорением обмена информацией, сокращением расходов на содержание громоздких радиорелейных систем, значительным повышением качества и точности передаваемой информации, создания локальных систем связи, обеспечения скоростного и безопасного доступа к Интернету и Интернет – телефонии во всем мире.
Исключительные храктеристики оптоволокна по помехозщищенности и невозможности создания несанкционированных подключений делают его незаменимым для создания систем секретной и государственной связи.
Тем не менее, оптоволоконная связь не лишена и недостатков, главным из которых является ее относительная дороговизна в сравнении с традиционными системами связи. Стоимость оптоволоконного кабеля вместе с совершенствованием технологии его изготовления неизменно снижается, однако высокая стоимость систем формируется за счет высокой сложности монтажа и применения комплекса оптических лазерных приемопередатчиков, преобразующих сигнал.
Другим серьезным недостатком является хрупкость и недостаточная гибкость кабелей, что может привести к их разрыву. Ликвидация разрыва оптоволоконных кабелей достаточно технологически сложная операция, требующая применения прецизионной сварки или специальных гелевых наполнителей, обладающих одинаковым коэффициентом преломления света со склеиваемым стекловолокном.
Однако, преимущества использования оптоволокна в значительной степени нивелируют его недостатки. Это позволяет отрасли развиваться опережающими темпами и расширять сферы применения оптоволокна.
Jump -