Ответим на вопросы (звонок бесплатный)
8 800 775-58-55

ВОЛС – «высший пилотаж» в системе связи

В 1842 году швейцарский физик и изобретатель Жан-Даниэль Колладон продемонстрировал в Женевской Академии интереснейший опыт. Суть его заключалась в возможности прохождения света по непрямой линии по принципу полного внутреннего отражения. Опыт был показан на примере водяной струи освещенной солнечным светом, и получил название «фонтан Колладона» или «световой фонтан». Это изобретение вскоре было применено на практике: в столицах Европы появились уникальные фонтаны светящиеся разными цветами.

Спустя почти столетие (в 1934 г.) американец Норманн Р. Френч запатентовал оригинальное изобретение: оптическую систему для телефонной связи. Предполагалось, что речевые сигналы будут передаваться по системе стеклянных кабелей посредством световых лучей. Первые образцы стекловолокна изготовил Лари Картис – обычный студент Мичиганского университета. Он создал опытную конструкцию, состоящую из стеклянного стержня помещенного в оболочку и вытянутого в тончайшее волокно.

Настоящий прорыв в развитии науки и волоконной оптической связи произошел благодаря изобретению лазера в 1958 году американскими учеными Шавловым и Таунс, и одновременно советскими физиками Прохоровым и Басовым. Источник света для оптических систем был найден. Немного позже были созданы полупроводниковые лазерные и светодиодные излучатели, изобретены фотодиоды.

Оптоволокно сегодня

Уникальные характеристики оптического волокна очень скоро были высоко оценены и нашли применение в разных сферах жизнедеятельности человека.

Оптические волокна используются в датчиках высокоточных измерительных приборов для определения таких параметров как температура, давление, напряжение и многих других. Относительная энергонезависимость, малые размеры и возможность работы в экстремальных условиях, в отличие от электрических приборов, дают оптоволоконным датчикам большое преимущество во многих областях. Они успешно используются в нефтехимической промышленности, в атомной и электроэнергетике; перспективным считается использование оптоволоконных датчиков в сфере охраны периметров.

Оптическое волокно широко применяется в производстве осветительных приборов, в наружной рекламе, в праздничной иллюминации улиц; свойства такого волокна оказались полезными в медицине и в навигации. Но самый большой сегмент использования волоконной оптики – телекоммуникационные системы связи.

ВОЛС. Преимущества

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) – это система оптических диэлектрических волноводов (оптических волокон) для передачи информации на расстояние. На сегодняшний день это самая совершенная система наземных сетей для передачи сигналов кабельного телевидения, Интернет соединения и телефонных сигналов. Традиционный способ передачи телекоммуникационных данных по медным проводам на сегодняшний день еще довольно популярен, но его технические возможности уже сейчас с трудом выдерживают перегрузку таким объемным контентом как 3D, HD, мультимедиа. В то время как оптоволоконная связь справляется с этой задачей безупречно.

Оптическое волокно имеет ряд существенных преимуществ. Благодаря высокой пропускной способности обеспечивается передача значительных потоков информации за минимальное время. Световой сигнал в волокне имеет очень низкий коэффициент затухания, это дает возможность передачи информации на дальние расстояния. Материал, из которого изготавливается волокно, являясь диэлектриком невосприимчив к электромагнитным помехам. Эти же свойства обеспечивают надежную защиту передаваемой информации от несанкционированного доступа.

Технологии ВОЛС, безусловно, дорогостоящие, для создания линий требуются высоконадежные составные элементы и сложный монтаж. Затраты на восстановление в случае аварии также довольно высоки. Однако производство самого волокна на основе двуокиси кремния вдвое дешевле, чем изготовление медного кабеля. Кроме того, срок службы оптоволокна достигает 25 лет, что в несколько раз превышает износоустойчивость меди.

Преимущества от применения оптоволоконных линий связи гораздо важнее их высокой стоимости, поэтому перспектива дальнейшего внедрения ВОЛС в сферу телекоммуникаций очевидна.

Интересные факты

Первые волоконно-оптические каналы были применены в телефонной связи на кораблях ВМС США в 1973 году. Это позволило исключить помехи в каналах и сделало оборудование более компактным. Позднее они стали применяться и в авиации.

В 1995 году в Финлянди был построен первый крупнейший в своем роде корабль "CS Cable Innovator" для прокладки подводного оптического кабеля. Длина корабля 145 метров, ширина 24 метра, он способен взять на борт 8500 тонн оптоволоконного кабеля и работать без дозаправки и дополнительного обслуживания 42 дня.

Первый подводный оптоволоконный кабель был проложен в Атлантическом океане в 1988 году. А в 2012 году началась эксплуатация трансатлантического подводного канала передачи нового поколения длинной 6000 километров. Его пропускная способность достигла 100 Гбит/с, что намного выше скорости спутниковой связи. Сегодня подводные оптоволоконные кабели разветвляются прямо на дне океана, обеспечивая потребителя самым высокоскоростным Интернет соединением.

Ученые Министерства обороны Британии разработали специальные очки, которые позволяют солдатам не спать в течение 36 часов. Встроенные оптические микро волокна проецируют яркий белый свет идентичный спектру солнечного света вокруг сетчатки глаза, что «приводит в заблуждение» мозг.

Самая высокоскоростная линия связи в мире длинной около 450 км проложена во Франции и соединяет Лион и Париж. Она произведена на основе технологии «фотонной системы» и позволяет осуществлять передачу данных с рекордной скоростью 400 Гбайт/с и объемом трафика 17,6 терабит в секунду.

Ученые работают над технологией создания оптоволоконных нитей толщиной всего лишь в два нанометра. Для этого они используют паутину крошечного паучка Stegodyphus pacificus. Паучья нить опускается в раствор ортосиликата тетраэтила, высушивается и обжигается при температуре 420°С. При этом паутина выгорает, а сама трубка сжимается и становится тоньше в пять раз.