Главная >> Развитие микроэлектроники и оптоэлектроники XIX в. >> Становление волоконно-оптических линий связи ВОЛС
Становление волоконно-оптических линий связи ВОЛС
Становление волоконно-оптических линий связи ВОЛС

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) представляют собой сверхширокополосную линию связи, состоящую из излучателя, преобразующего входной электрический сигнал в оптический, волоконно-оптического канала, по которому распространяются сверхкороткие оптические импульсы, и фотоприемника, преобразующего выходной оптический сигнал в электрический.

В 1966 гг. Ч. Као высказал предположение о возможности волоконно-оптической связи с использованием стеклянных волокон (световодов) при условии очистки стекла от примесей. Почтовое ведомство Англии и ряд коммерческих фирм сразу инициировали разработку этой проблемы.

Проект был реализован в 1970 г., когда в американской компании Corning glass было получено кварцевое волокно с затуханием менее 16 дб/км. Руководитель электрооптической группы Р. Маурер отказался от стеклянных световодов и технологии "двойной реторты" и начал экспериментировать с кварцем. Разработанная им технология подразумевала получение заготовки путем осаждения (SiO2) на внутреннюю поверхность кварцевой трубы, нагретой до высокой температуры (около 2000 С). Использовали газообразные реактивы и оборудование, которые были освоены ранее для получения сверхчистых кремниевых пленок в технологии ИС. Затем заготовка разогревалась и протягивалась через фильеры с последовательно уменьшающимися отверстиями. Получалось тончайшее волокно, покрытое полимерной оболочкой и имеющее длину в несколько километров. Для увеличения показателя преломления сердцевину легировали титаном, а в дальнейшем, - германием. Была создана принципиально новая среда для передачи световых сигналов, обладающая целостной конструкцией без каких-либо дополнительных оптических элементов. Она отличалась простотой изготовления и эксплуатации, высокой прочностью, дешевизной. Затухание светового импульса было ничтожно, свет можно было передавать на 1 - 2 км, восстанавливать на выходе до первоначальной величины, вновь передавать и т.д. Световоды, подобно металлическим проводам, можно было прокладывать под землей, в стенах зданий, встраивать в кабели связи. В 2000 г. изобретение ВОЛС было удостоено Дайперовской премии.

Создание кварцевого волокна в 1970 г. в компании Corning glass подтолкнуло десятки фирм и лабораторий к улучшению его параметров и связанных с этим исследованиями затухания, потерь передачи, дисперсии и спектра оптических сигналов.

Сначала, до 1970 г. в качестве излучателей обычно использовали светодиоды. Предполагалось, что изобретенный в конце 1962 г. полупроводниковый лазер на основе арсенида галлия, станет подходящим излучателем для волоконно-оптической связи. Однако работа при азотной температуре, импульсный режим и короткий срок службы затрудняли их применение. Надежное соединение лазера, напоминающего неоновую лампу, с сердцевиной волокна, диаметром тоньше волоса, тогда было технологически невозможно. При попытке использования лазеров для открытой (без волокна) атмосферной связи не удавалось снизить влияние погоды и атмосферных явлений на качество связи. Открытая лазерная связь стала находить применение в космосе.

Создание гетеролазера открыло новый этап в развитии волоконно-оптической связи. Он сразу был признан как наиболее перспективный источник излучения. Спектральные характеристики лазера и кварцевого волокна были сходны: лазер излучал фотоны с длиной волны около X = 820 нм. На этой же длине волны волокно имело высокую прозрачность. Поиск новых диапазонов длин волн показал, что инфракрасная область излучения (X = 1550 нм) является наиболее эффективной для передачи сигналов. Это, в свою очередь, подтолкнуло создание новых типов гетеролазеров. Развитие оптической связи вызвало усовершенствование конструкций и характеристик лазеров, их массовое промышленное производство и, главное, увеличение срока службы (от сотен - до десятков и сотен тысяч часов).

Первые волокна были одномодовыми (мода - тип распределения передаваемого электромагнитного поля). Для упрощения соединения с лазером был увеличен диаметр сердцевины и получены многомодовые волокна. Искажение оптических импульсов было значительным, а скорость передачи была относительно медленной и недостаточной для протяженных линий связи. Поэтому с 1972 г. стали изготовлять волокна, в которых показатель преломления плавно уменьшался от центра к периферии. Благодаря этому световые лучи распространялись по синусоиде, либо скручивались в спираль. Лучи самофокусировались по всей длине волокна (self focus). Теория градиентных волокон была разработана академиком А. Микаэляном еще в 1951 г. В 1970-х гг. градиентные волокна широко использовали в ВОЛС. Впоследствии опять вернулись к одномодовым волокнам и стали использовать гетеролазеры с длинами волн X = 1310 нмиХ = 1550 нм. Это позволило снизить затухание сигнала, а также минимизировать дисперсию - искажения формы передаваемых световых импульсов.

К концу 1970-х гг. начался инженерный период в технике ВОЛС. Были разработаны способы сращивания (сваривания) волокон друг с другом для получения кабеля любой требуемой длины. Волоконно-оптические кабели были проложены в разных странах, длина отдельных линий превышала 1000 км. Они успешно заменяли телефонные кабели. Технический уровень ВОЛС конца 1970-х гг. характеризуется тем, что одновременно по волоконному каналу можно было передавать 1000 -10000 телефонных разговоров. Это значительно превосходило возможности кабельной связи.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Кто на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 193 гостей 

Поиск по сайту

Новое о "Челюскин"

О. Шмидт – Арктика.

Полярный поход парохода "Челюскин" 1933/34 года привлек благодаря своей особой судьбе внимание многих миллионов. Эта...

О. Шмидт - Советская работа в Арктике.

Пользуясь лучшими достижениями международной науки, советские исследователи совершенно по-новому поставили задачу овладения Арктикой. Они ввели...

О. Шмидт - О «Челюскин».

В 1933 году было решено повторить поход "Сибирякова" - вновь выйти для сквозного прохода Северным...

О. Шмидт - Состав экспедиции и команды парохода «Челюскин».

Подбор людей - важнейшая часть организации любого дела. Особенно это относится к экспедициям, в которых...

О. Шмидт - Переход. Ленинград - Копенгаген – Мурманск.

Переход до Мурманска конечно не является экспедиционным плаванием, но для нас он имел тогда существенное...

О. Шмидт - Мурманск - мыс Челюскин.

В этой статье мы не будем касаться подробностей плавания, которые с навигационной стороны освещены в...

О. Шмидт - Море Лаптевых и Восточносибирское.

Первая половина нашего пути заканчивалась у мыса Челюскина. Она прошла очень трудно. Что нас ждет впереди,...

О. Шмидт - Колючинская губа.

От мыса Северного "Челюскин" шел уже девяти-десятибалльным льдом, т.е. льдом, покрывавшим от 90 до 100...

О. Шмидт - Берингов пролив.

Дрейф кружил наш пароход. Несколько раз мы проносились мимо мыса Сердце-Камень и снова отодвигались назад...

О. Шмидт - Зимовка.

"Литке" ушел. И все же мы еще не знали наверное, зазимуем мы или нет. Ветер...

О. Шмидт - На льдине.

13 февраля сильное сжатие прошло через место стоянки парохода, и "Челюскин" затонул на 68° северной...

О. Шмидт – Итоги экспедиции «Челюскин».

"Челюскин" не вышел в Тихий океан, а погиб, раздавленный льдами. Тем не менее проход до...

Новое по мировой истории

Масленица - история и традиции

Масленица - история и традиции

Масленица – один из немногих языческих праздников сохранившихся после принятия...

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Ранее считалось, что стихийные бедствия, происходящие на земле, имеют исключительно...

Иштван I

Иштван I

В 973 году правитель Венгрии, князь Геза, отправил к германскому...

Великий поход Мао Цзэдуна

Льстивая пропаганда не скупилась для своего вождя на хвалебные эпитеты:...

Местное управление в России XVII века

Местное управление в России XVII века

По сравнению с центральным местное управление имело более сложную структуру....

Приказы в России XVII века

Приказы в России XVII века

Центральное управление осуществляли приказы (общегосударственные, дворцовые,...

Состав Думы в России XVII века

Состав Думы в России XVII века

Члены Думы, являясь советниками царя по вопросам законодательства, и сами...

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века…

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века

В правление царя Алексея Михайловича система государственного управления, формировавшаяся с...

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Оценка историками сложившейся к концу XVII в. системы управления, прежде...

Преемственность двух эпох

Преемственность двух эпох

Начиная с работ Г.Ф. Миллера, в исторической науке утвердился взгляд...

  • photo.jpg
  • fig_1.jpg
  • lager_SHmidta.jpg
  • 135.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_2.jpg
  • fig_2.jpg
  • esche_Lena.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_1.jpg
  • Cheluskin_otplytie_iz_Leningrada.jpg
  • Stroitelstvo_Cheliuskin(Lena).jpg