Tieteen ja tekniikan nopean kehityksen myötä valokuitu on laajentunut viestinnän, elektroniikan ja sähkövoiman aloilla, ja siitä on tullut lupaava uusi perusmateriaali. Oheinen valokuituteknologia voittaa myös ihmisten&# 39: n suosion uutuudella ja mukavuudella.
Täydellinen voimansiirtotoiminto
Yhdysvaltain Larian Corporation käytti menestyksekkäästi optista kuitua tehostaakseen sähkönsiirtotoimintoa avaamalla upouuden tavan voimakentällä. He käyttävät puolijohdelasidiodeja lähettävässä päässä muuntaakseen sähköenergian laservaloksi optisten kuitujen siirtämistä varten, ja käyttävät aurinkokennoja vastaanottavana päätelaitteena. Tämä laite käyttää 300 mikronin paksuista gallium-arsenidia eristävänä substraattina, peitettynä 20 mikronin paksuisella aurinkokennolla. Se on jaettu 6 itsenäiseen alueeseen, jotka yhdistetään sarjassa kullatulla ilmaisillalla. Kun optisen kuidun lähettämä laservalo osuu aurinkokennoon, valoenergiasta tulee heti sähköenergiaa. Kunkin alueen generoima jännite on tarkalleen 1 voltti, ja sarjassa olevien kuuden alueen jännite on 6 volttia, mikä riittää useimpien anturien ohjauspiiriin.
laajasti käytetty
Jos laserdiodin tehoa kasvatetaan jatkuvasti ja varustetaan täydellisellä voimansiirtojärjestelmällä, valokuidun tehonsiirtoa voidaan käyttää laajasti sotilaallisissa, teollisissa, kaupallisissa ja muissa näkökohdissa. Ranskalainen' Bogen-laboratorio, joka on erikoistunut tietokoneisiin, elektronisiin laitteisiin, signaalinkäsittelyyn ja kuvatekniikkaan, käyttää optista solitonia ja lyhyitä pulsseja vääristymättömän lähetyksen saavuttamiseksi optisissa kuiduissa. Tämä tekniikka voi ratkaista kromaattisen hajonnan ja epälineaaristen vaikutusten ongelmat tarvitsematta useita optimointikaapelin regenerointilaitteita. Vahvistin on asennettava vain noin 100 kilometrin välein työskennellessäsi. Yksinäiset aallot voivat kulkea toistensa läpi häiritsemättä toisiaan. Sanotaan, että tätä uutta tekniikkaa käytetään sukellusveneessä sukellusveneessä 6450–12900 kilometrin etäisyydellä ja että se voi ratkaista viestintävaikeuksien ongelman. Amerikkalaisten tietoturva-asiantuntijoiden kehittämä epäsäännöllinen kantoaaltosignaalivalokuituteknologia on erityisesti suunniteltu käsittelemään nykyään&# 39: n yhä yleisempiä ja hienostuneempia salakuuntelijoita. Tämä tekniikka muuntaa ensin hyödyllisen tiedon, kuten äänen, digitaalisiksi pulssisignaaleiksi, ja sitten koodaa nämä digitaaliset pulssisignaalit ja moduloi ne satunnaisilla mikroaaltoaaltovälitteillä, jotka muuttuvat epäsäännöllisesti. Lähetettäessä laserlähettävä laite lähettää epäsäännöllisen kantoaaltosignaalin kuljettavat tiedot vastaanottimelle optisen kuidun viestintäjärjestelmän kautta. Vastaanottimen laservastaanotin käyttää erityistä tekniikkaa synkronoimaan ja dynaamisesti koordinoimaan lähettävän laserlaitteen kanssa, ja lopulta suorittaa tehtävän demoduloida hyödylliset signaalit epäsäännöllisiltä kantoaalloilta. Tämän tekniikan avulla salakuuntelijat eivät ole enää hyödyllisiä, he kuulevat vain kaoottisia ääniä. Australia Pauline kehitti hiljattain kuidun vaa'an, joka voi punnita kuorma-autot yhdellä kuidulla ja yhdellä laserilla. Tällainen kuitukaavio käyttää optista kuitua, jolla on hyvin erityiset vastusominaisuudet. Kun se on paineessa tai jännitteessä, optinen kuitu deformoituu hieman, mikä aiheuttaa laserin ominaisuuksien muutoksen. Tällä hetkellä ilmaisin oppii heti tämän muutoksen ja muuntaa sen sähköiseksi signaalimuutokseksi. Tämä heijastuu laitteen näyttöpaneelissa. Koska optinen kuitu on tehty lasista, sillä on kosteudenkestävyys ja säteilykestävyys. Vielä tärkeämpää on, että se on helppo asentaa ja ylläpitää. Se sopii asentamiseen pääteille kaupunkialueilla, tehtaiden, lentokenttien ja kiitoteiden, varastojen ja satamien ympärille. Jatkuva työ 24 tuntia. Siksi punnituksen lisäksi sillä voi olla myös tarkkailijarooli, ja tarkkuus on paljon suurempi kuin nykyisten elektronisten laitteiden.
Muovivalokuitu
USA: n lehden tuoreen raportin mukaan Massachusettsissa sijaitsevan Boston Optical Fiber Corporationin kehittämä muovinen optinen kuitu on siirtonopeudella 30 kertaa nopeampi kuin nykyinen standardi kuparilanka, ja se on kevyempi, joustavampi ja edullisempi kuin lasikuitu. . Tällainen optinen kuitu käyttää valon taittumista tai valon hyppymuotoa suuremman lähetysnopeuden saavuttamiseksi ja voi lähettää dataa nopeudella 3 megabittiä sekunnissa 100 metrin sisällä. Tällä hetkellä ympäri maailmaa on asennettu 370 000 kilometriä merenalaisia optisia kaapeleita. Tämä pituus voi melkein kiertää maata 10 kertaa. Lisäksi koska lasereita käytetään molemmissa päissä, toistimia signaalien vahvistamiseen ei enää tarvita lähetyksen aikana, mikä vähentää huomattavasti kustannuksia ja puhelukustannuksia. Raporttien mukaan maailman suurin&# 39: n vedenalainen optinen kaapeli, joka yhdistää Eurooppaa ja Yhdysvaltoja, on avautumassa. Tämä sukellusvenekaapeli, joka yhdistää maailman, on yhdistävä. Tämä on 1900-luvun upea viestinnän projekti, jota tukee 30 kansainvälistä teleorganisaatiota ympäri maailmaa. Se ylittää Atlantin valtameren, Välimeren, Punaisen meren ja Intian valtameren ja Malaccan salmen Tyynelle valtamerelle. Sen kokonaispituus on lähes 320 000 kilometriä, se yhdistää 175 maahan ja alueeseen ja voi soittaa 2,4 miljoonaa puhelua tai lähettää satoja tuhansia pakattuja kuvia samanaikaisesti. Koko projekti maksoi 14 miljardia dollaria, ja sen odotetaan valmistuvan vuonna 2003.
Kokoonpanon periaate
Valokuitutekniikka koostuu yleensä kolmesta osasta: optisen signaalin lähettävä pää, optisen kuidun, jota käytetään optisen signaalin lähettämiseen, ja optisen signaalin vastaanottopää.
Optisen signaalin lähettävän pään tehtävänä on muuntaa siirrettävä sähköinen signaali optiseksi signaaliksi elektro-optisen muuntolaitteen kautta. Tällä hetkellä lähettävä päätyoptinen muuntolaite käyttää yleensä valoa säteilevää diodia tai puolijohdelasiputkea. Valoa emittoivan diodin lähtövaloteho on suhteellisen pieni, signaalin modulointinopeus on suhteellisen alhainen, mutta hinta on halpa. Sen lähtövaloteho ja taajuusmuuttajan virta ovat periaatteessa lineaarisia tietyllä alueella, mikä sopii paremmin lyhyen matkan, alhaisen nopeuden ja analogisen signaalin siirtoon; Diodin lähtöteho on suuri, signaalin modulointinopeus on korkea, mutta hinta on suhteellisen korkea, ja se soveltuu pitkän matkan, nopeaan, digitaaliseen signaalin siirtoon. Optisen kuidun tehtävänä on välittää optinen signaali lähetyksen päässä optisen signaalin vastaanottopäähän mahdollisimman pienellä vaimennuksella ja vääristymällä. Tällä hetkellä optista kuitua käytetään yleensä lähi-infrapunakaistalla.0.84& mikro; m 、 1.31& mikro; m 、 1.55& mikro; mMulti-moodi tai yksimuotoinen kvartsikuitu, jolla on hyvä läpäisykyky. Optisen signaalin vastaanottavan pään tehtävänä on palauttaa optinen signaali vastaavaan sähköiseen signaaliin valosähköisen muuntamislaitteen kautta. Valosähköinen muuntolaite käyttää yleensä puolijohdevalodiodia tai lumivyöryvalodiodia. Optisen kuidun siirtojärjestelmän muodostavan valonlähteen valoa emittoivan aallonpituuden on vastattava lähetyskuidun vähähäviöisen ikkunan aallonpituuskaistaa ja valosähköisen ilmaisimen vastehuipun huippua. Lähettävä pää, sähköoptinen muuntamislaite, ottaa vastaan keskipäästöaallonpituuden 0,84&eeria; mikro; mKirkkaan kirkkauden lähi-infrapunapuolijohteiden valoa emittoiva diodi, lähetyskuitu hyväksyy monimuotoisen kvartsikuitun, ja vastaanottavan pään valoelektrinen muuntolaite piikin vasteaallonpituus 0,8& mikro; m-0,9& mikro; mSilicon fotodiodi. Jokainen osa esitellään tarkemmin alla.
Taittuva optinen signaalilähetin
Järjestelmässä käytetyn LEDin ajo- ja modulaatiopiiri on esitetty kuvassa 2. Signaalimodulaatio käyttää valon voimakkuuden modulaatiomenetelmää, ja valon voimakkuuden säätöpotentiometri lähetetään säätämään LEDin läpi virtaavaa staattista käyttövirtaa, siten vastaavasti LEDin emittoidun valotehon muuttaminen, Asetettu staattinen ajovirran säätöalue on 0-20 mA, mikä vastaa paneelin valonläpäisyn intensiteetin ajonäyttöarvoa 0-2000 yksikköä, kun ajovirta on pieni, valo säteilevän diodin päästöteho ja ajovirta ovat periaatteessa lineaariset, audio Signaali kytketään toisen op-vahvistimen negatiiviseen tuloliittimeen sen jälkeen kun se on eristetty kondensaattorista, vastusverkosta ja op-vahvistimesta, ja päällekkäin valon staattisen käyttövirran kanssa. säteilydiodi, jotta valoa emittoiva diodi lähettäisi optisen signaalin, joka muuttuu äänisignaalin kanssa, ja sitten valokuituliittimen kautta Th on optinen signaali on kytketty lähetyskuituun. Lähetettävän signaalin taajuuden matala pää voidaan määrittää kondensaattori- ja vastusverkolla, ja järjestelmän matalataajuusvaste on enintään 20Hz
Taittuva optisen signaalin vastaanotin
Se on optisen signaalin vastaanottopään toimintaperiaatekaavio. Lähetyskuitu kytkee optisen signaalin lähettävästä päästä fotoelektriseen muuntolaitteen fotodiodiin valokuitukytkimen kautta. Fotodiodi muuntaa optisen signaalin siihen verrannollisena virtasignaalina. Diodin tulisi olla käänteisesti painotettu käytön aikana, ja valovirta-signaali muunnetaan siihen verrannolliseksi jännitesignaaliksi op-vahvistimen virta-jännitemuunnoksella. Jännitesignaalin sisältämä äänisignaali on kytketty äänenvoimakkuuden vahvistimeen kaiuttimen ohjaamiseksi äänen kondensaattorin ja vastusosan läpi. Fotodiodin taajuusvaste on yleensä korkea, ja järjestelmän korkea taajuusvaste riippuu pääasiassa operaatiovahvistimen vastetaajuudesta.
Voimansiirtokuitu
Tällä hetkellä optisessa viestinnässä käytetty optinen kuitu käyttää yleensä piidioksidikuitua. Se on peitetty päällystekerroksella, jolla on pieni taitekerroin n1 ytimen sisällä, suurella taitekerralla n2. Valo on täysin jakautunut ytimen ja verhouksen väliselle rajapinnalle. Heijastus on rajoitettu etenemään kuidun ytimessä. Kuten kuviossa 5 esitetään, optinen kuitu on oikeastaan eräänlainen dielektrinen aaltojohto. Valo on lukittu optiseen kuituun ja sitä voidaan siirtää vain valokuitua pitkin. Optisen kuidun ytimen halkaisija on yleensä muutamasta mikronista satoihin mikroneihin. Läpäisyvalomoodin mukaan se voidaan jakaa monimoodikuituun ja yksimuotoiseen kuituun, ja se voidaan jakaa taitekerroinvaihetyyppiseen ja taitekertoimeen luokiteltuun kuituun kuidun taitekertoimen jakautumisen eri tapojen mukaan. Taitekerroinvaihetyyppinen kuitu sisältää kaksi pyöreästi symmetristä koaksiaaliväliainetta, jotka molemmat ovat rakenteeltaan tasaisia, mutta joilla on erilaiset taitekertoimet. Ulomman kerroksen taitekerroin on alhaisempi kuin sisäkerroksen.
Luokiteltu indeksikuitu on eräänlainen kuitu, jonka taitekerroin luokitellaan kuidun poikkileikkausta pitkin. Taitekertoimen muuttamisen tarkoituksena on tehdä eri moodien ryhmänopeudet samanlaisiksi, mikä vähentää modaalista leviämistä ja kasvattaa viestinnän kaistanleveyttä. Multimode-taitekertoimen askeltyyppiset kuidut tuottavat moodien välisen hajonnan kunkin moodilähetyksen erilaisista ryhmänopeuksista johtuen, ja lähetyskaistanleveys on rajoitettu. Multimode-taitekerroinlajiteltu kuitu lisää signaalin lähetyskaistanleveyttä johtuen sen erityisestä taitekerroinjakaumasta, mikä tekee kunkin moodilähetyksen ryhmänopeuden samana. Yhden moodin kuitu on kuitu, joka lähettää vain yhden optisen tilan, ja yksimuotoinen kuitu voi lähettää suurimman signaalin kaistanleveyden. Tällä hetkellä yksimoodisia optisia kuituja käytetään enimmäkseen kaukopuheluviestintään.
Silikakuidun tärkeimpiin teknisiin indikaattoreihin kuuluvat vaimennusominaisuudet, numeerinen aukko ja hajonta. Numeerinen aukko: Numeerinen aukko kuvaa kuidun ominaisuuksia yhdistettynä valonlähteeseen, ilmaisimeen ja muihin optisiin laitteisiin. Sen koko heijastaa optisen kuidun kykyä kerätä valoa. Kuten kuviossa 5 esitetään, optisen kuidun päätypinnalla oleva valo kiinteän kulman 2θmax sisällä heijastuu kokonaan siirrettävän optisen kuidun sisäisellä rajapinnalla, ja valo, joka tapahtuu optisen kuidun päätypinnalla ulkopuolella kuidun sisäinen rajapinta ei tuota kokonaista heijastusta, vaan välittyy päällysteeseen ja heikennetään välittömästi. Kuidun numeerinen aukko määritetään seuraavasti: NA=Sinθmax, sen arvo on yleensä välillä 0,1–0,6 ja vastaava θmax on välillä 90–330, multimode-kuidulla on suuri numeerinen aukko ja yksimuotoisen kuidun numeerinen aukko on suhteellisen pieni, joten yleensä yksimuotoinen kuitu tarvitsee LD-puolijohdelaserin valonlähteensä.
