Bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte optik fiber, iletişim, elektronik ve elektrik enerjisi alanlarında genişleyerek gelecek vaat eden yeni bir temel malzeme haline geldi. Eşlik eden optik fiber teknolojisi aynı zamanda yenilik ve rahatlıkla&# 39'un beğenisini kazanır.
Komple güç iletim fonksiyonu
Amerika Birleşik Devletleri'nden Larian Corporation, güç iletim işlevini tamamlamak için optik elyafı başarıyla kullandı ve güç alanında yepyeni bir yol açtı. Elektrik enerjisini optik fiberlerde iletim için lazer ışığına dönüştürmek için verici uçta yarı iletken lazer diyotlar kullanırlar ve alıcı uç cihaz olarak güneş pillerini kullanırlar. Bu cihaz, 20 mikron kalınlığında bir güneş pili ile kaplı bir yalıtım substratı olarak 300 mikron kalınlığında galyum arsenit kullanır. Altın kaplama hava köprüleriyle seri olarak bağlanan 6 bağımsız bölüme ayrılmıştır. Fiber optik tarafından iletilen lazer ışığı güneş piline çarptığında, ışık enerjisi hemen elektrik enerjisine dönüşür. Her alan tarafından üretilen voltaj tam olarak 1 volttur ve serideki altı alan, çoğu sensörün kontrol devresi için yeterli olan 6 voltluk bir voltaja sahiptir.
yaygın olarak kullanılan
Lazer diyotun gücü sürekli artırılır ve tam bir güç iletim sistemi ile donatılmışsa, fiber optik güç iletimi askeri, endüstriyel, ticari ve diğer yönlerde yaygın olarak kullanılabilir. Fransa' bilgisayar, elektronik ekipman, sinyal işleme ve görüntü teknolojisi konusunda uzmanlaşmış Bogen laboratuvarı, optik fiberlerde distorsiyonsuz iletim elde etmek için optik soliton ve kısa darbeler kullanıyor. Bu teknoloji, optik kablo boyunca çoklu rejenerasyon cihazlarına ihtiyaç duymadan kromatik dispersiyon ve lineer olmayan efekt sorunlarını çözebilir. Çalışırken sadece her 100 kilometrede bir amplifikatör kurmanız gerekir. Yalnız dalgacıklar birbirlerini etkilemeden birbirlerinden geçebilirler. Bu yeni teknolojinin denizaltı denizaltılarında 6450-12900 kilometre menzilde kullanıldığı ve iletişim zorlukları problemini çözebileceği söyleniyor. Amerikan iletişim güvenliği uzmanları tarafından geliştirilen düzensiz taşıyıcı sinyalli optik fiber iletişim teknolojisi, günümüzde&# 39'un giderek yaygınlaşan ve sofistike kulak misafiri olanlarla başa çıkmak için özel olarak tasarlanmıştır. Bu teknoloji önce ses gibi faydalı bilgileri dijital darbe sinyallerine dönüştürür ve ardından bu dijital darbe sinyallerini kodlar ve bunları düzensiz olarak değişen rastgele mikrodalga taşıyıcıları üzerinde modüle eder. Lazer gönderme cihazı, gönderirken, bilgiyi taşıyan düzensiz taşıyıcı sinyalini fiber optik iletişim sistemi yoluyla alıcıya iletir. Alıcının lazer alıcısı, gönderen lazer cihazını senkronize etmek ve dinamik olarak koordine etmek için özel bir teknoloji kullanır ve son olarak düzensiz taşıyıcılardan gelen yararlı sinyalleri demodüle etme görevini tamamlar. Bu teknolojiyi kullanarak, kulak misafiri olanlar artık işe yaramayacak, sadece kaotik sesleri duyacaklar. Avustralya Pauline kısa süre önce kamyonları bir fiber ve bir lazerle tartabilen bir fiber tartı geliştirdi. Bu tür lif ölçeği, çok özel direnç özelliklerine sahip bir optik fiber kullanır. Basınç veya gerilim altındayken, optik fiber biraz deforme olacak ve lazerin özelliklerinin değişmesine neden olacaktır. Şu anda, dedektör bu değişikliği hemen öğrenecek ve bir elektrik sinyali değişikliğine dönüştürecektir. Bu, enstrümanın ekran paneline yansıtılır. Optik fiber camdan yapıldığı için neme ve radyasyon direncine sahiptir. Daha da önemlisi, kurulumu ve bakımı kolaydır. Kentsel alanlarda, fabrikalarda, havaalanlarında ve pistlerde, depolarda ve limanlarda ana yollara kurulum için uygundur. 24 saat kesintisiz çalışma. Bu nedenle, tartıma ek olarak, bir izleme rolü de oynayabilir ve doğruluk, mevcut elektronik cihazlardan çok daha büyüktür.
Plastik Optik Fiber
US Journal'ın yakın tarihli bir raporuna göre, Massachusetts, Boston Optical Fiber Corporation tarafından geliştirilen bir plastik optik fiber, mevcut standart bakır telden 30 kat daha hızlı iletim hızına sahiptir ve cam fibere göre daha hafif, daha esnek ve düşük maliyetlidir. . Bu tür optik fiber, daha yüksek bir iletim hızına ulaşmak için ışığın kırılmasını veya fiberdeki ışığın atlama modunu kullanır ve 100 metre içinde saniyede 3 megabit hızında veri iletebilir. Şu anda, tüm dünyada 370.000 kilometre denizaltı optik kablosu döşenmiştir. Bu uzunluk dünyayı neredeyse 10 kez çevreleyebilir. Dahası, lazerler her iki uçta da kullanıldığından, iletim sırasında sinyalleri güçlendirmek için tekrarlayıcılara artık ihtiyaç duyulmaz, bu da maliyeti ve arama maliyetlerini büyük ölçüde azaltacaktır. Raporlara göre, Avrupa ile ABD'yi birbirine bağlayan dünyanın en büyük&# 39 denizaltı optik kablosu açılmak üzere. Dünyayı birbirine bağlayan bu denizaltı iletişim fiber optik kablo döşeniyor. Bu, 20. yüzyıldaki iletişim alanındaki en görkemli projedir ve dünya çapında 30 uluslararası telekomünikasyon kuruluşu tarafından desteklenmektedir. Atlantik Okyanusu'nu geçer, Akdeniz'i geçer, Kızıldeniz ve Hint Okyanusu'ndan geçer ve Malakka Boğazı'ndan Pasifik Okyanusu'na geçer. Yaklaşık 320.000 kilometre toplam uzunluğu ile 175 ülke ve bölgeye bağlanır ve aynı anda 2.4 milyon telefon görüşmesi yapabilir veya yüzbinlerce sıkıştırılmış görüntü iletebilir. Tüm projenin maliyeti 14 milyar ABD dolarıdır ve 2003 yılında tamamlanması beklenmektedir.
Bileşim prensibi
Optik fiber teknolojisi genellikle üç bölümden oluşur: optik sinyal ileten uç, optik sinyali iletmek için kullanılan optik fiber ve optik sinyal alıcı uç.
Optik sinyal gönderme ucunun işlevi, iletilecek elektrik sinyalini bir elektro-optik dönüştürme cihazı aracılığıyla bir optik sinyale dönüştürmektir. Şu anda, iletici uç elektro-optik dönüştürme cihazı genellikle bir ışık yayan diyot veya bir yarı iletken lazer tüpü kullanmaktadır. Işık yayan diyotun çıkış ışık gücü nispeten düşüktür, sinyal modülasyon oranı nispeten düşüktür, ancak fiyatı ucuzdur. Çıkış ışık gücü ve tahrik akımı, kısa mesafe, düşük hızlı ve analog sinyal iletimi için daha uygun olan belirli bir aralıkta temelde doğrusaldır; Diyotun çıkış gücü büyüktür, sinyal modülasyon oranı yüksektir, ancak fiyat nispeten yüksektir ve uzun mesafe, yüksek hızlı, dijital sinyal iletimi için uygundur. Optik fiberin işlevi, optik sinyali ileten uçta optik sinyalin alıcı ucuna mümkün olduğunca az zayıflama ve bozulma ile iletmektir. Şu anda, optik fiber genellikle yakın kızılötesi bandında kullanılmaktadır. 0,84& mikro; m 、 1,31& mikro; m 、 1,55& mikro; mÇok modlu veya iyi geçirgenliğe sahip tek modlu kuvars fiber. Optik sinyal alıcı ucun işlevi, optik sinyali fotoelektrik dönüştürme cihazı vasıtasıyla karşılık gelen elektrik sinyaline geri getirmektir. Fotoelektrik dönüştürme cihazı genellikle bir yarı iletken fotodiyot veya bir çığ fotodiyot kullanır. Fiber optik iletim sistemini oluşturan ışık kaynağının ışık yayan dalga boyu, iletim lifinin düşük kayıplı penceresinin dalga boyu bandıyla ve fotoelektrik algılama cihazının tepe tepki bandıyla eşleşmelidir. İletici uç elektro-optik dönüşüm cihazı, 0.84& mikro merkezi emisyon dalga boyunu benimser; mYüksek parlaklığa yakın kızılötesi yarı iletken ışık yayan diyot, iletim fiber çok modlu kuvars fiber benimser ve alıcı uç fotoelektrik dönüşüm cihazı benimser 0.8& mikro; m-0.9& mikro; mSilikon fotodiyotun pik yanıt dalga boyu. Her bölüm aşağıda daha ayrıntılı tanıtılacaktır.
Katlanır optik sinyal vericisi
Sistemde kullanılan LED'in sürüş ve modülasyon devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. Sinyal modülasyonu, ışık yoğunluğu modülasyonu yöntemini benimser ve ışık yoğunluğu ayarlama potansiyometresi, LED'den akan statik sürüş akımını ayarlamak için gönderilir, böylece buna uygun olarak LED'in yayılan ışık gücünün değiştirilmesi, Ayarlanan statik sürüş akımı ayar aralığı 0-20 mA'dır, panel ışık aktarım yoğunluğu sürüş ekran değeri 0-2000 biriminin ekran değerine karşılık gelir, sürüş akımı küçük olduğunda, ışık yayan diyot emisyon gücü ve sürüş akımı temel olarak doğrusaldır, ses Sinyal, kondansatör, direnç ağı ve op amp tarafından izole edildikten sonra ışığın statik sürüş akımı ile başka bir op ampin negatif giriş terminaline bağlanır. ışık yayan diyotun ses sinyali ile değişen bir optik sinyal göndermesini sağlamak için yayan diyot ve daha sonra fiber optik bağlayıcı Th aracılığıyla optik sinyalin iletim fiberine bağlanmış olmasıdır. İletilebilir sinyal frekansının alt ucu kapasitör ve direnç ağı tarafından belirlenebilir ve sistemin düşük frekans yanıtı 20Hz'den fazla değildir
Katlanır optik sinyal alıcısı
Optik sinyal alan ucun çalışma prensibi diyagramıdır. İletim lifi, iletim ucundan gelen optik sinyali, fiber optik bağlayıcı aracılığıyla fotoelektrik dönüştürme cihazı fotodiyotuna bağlar. Fotodiyot, optik sinyali kendisiyle orantılı bir akım sinyaline dönüştürür. Diyot, kullanım sırasında tersine çevrilmeli ve foto-akım sinyali, op amp'in akım-voltaj dönüşümü ile orantılı bir voltaj sinyaline dönüştürülmelidir. Voltaj sinyalinde bulunan ses sinyali, hoparlörü kapasitör ve direnç yoluyla ses çıkarması için çalıştırmak için ses güç amplifikatörüne bağlanır. Fotodiyotun frekans yanıtı genellikle yüksektir ve sistemin yüksek frekans yanıtı esas olarak operasyonel amplifikatörün tepki frekansına bağlıdır.
İletim lifi
Şu anda, optik iletişim için kullanılan optik fiber genellikle silika fiber kullanır. Çekirdeğin içinde büyük bir kırılma indisi n2 olan küçük bir kırılma indisi n1 olan bir kaplama tabakası ile kaplanmıştır. Işık, göbek ile kaplama arasındaki arayüze tamamen dağıtılır. Yansıma, fiberin çekirdeğinde yayılmasıyla sınırlıdır. Şekil 5'te gösterildiği gibi, optik fiber aslında bir tür dielektrik dalga kılavuzudur. Işık optik fiberde kilitlenir ve yalnızca optik fiber boyunca iletilebilir. Optik fiberin çekirdek çapı genellikle birkaç mikrondan yüzlerce mikrona kadardır. İletim ışık moduna göre, çok modlu fiber ve tek modlu fiber olarak ayrılabilir ve farklı fiber kırılma indisi dağılımının farklı yollarına göre kırılma indisi adım tipi ve kırılma indisi dereceli fibere ayrılabilir. Kırılma indisi adım tipi fiber, her ikisi de doku bakımından tekbiçimli olan, ancak farklı kırılma indekslerine sahip iki dairesel simetrik koaksiyel ortam içerir. Dış tabakanın kırılma indisi, iç tabakanın kırılma indisi altındadır.
Dereceli indisli lif, kırılma indisi lifin enine kesiti boyunca derecelendirilen bir tür liftir. Kırılma endeksini değiştirmenin amacı, çeşitli modların grup hızlarını benzer hale getirmek, böylece modal dispersiyonu azaltmak ve iletişim bant genişliğini arttırmaktır. Çok modlu kırılma indisi basamak tipi lifler, her bir mod iletiminin farklı grup hızları nedeniyle modlar arası dağılım üretir ve iletim bant genişliği sınırlıdır. Çok modlu kırılma indisi dereceli fiber, her mod iletiminin grup hızını aynı yapan özel kırılma indisi dağılımı sayesinde sinyal iletim bant genişliğini artırır. Tek modlu fiber, yalnızca tek bir optik modu ileten bir fiberdir ve tek modlu fiber en yüksek sinyal bant genişliğini iletebilir. Şu anda, tek modlu optik fiberler çoğunlukla uzun mesafeli optik iletişimde kullanılmaktadır.
Silika fiberin ana teknik göstergeleri zayıflama özellikleri, sayısal açıklık ve dispersiyonu içerir. Sayısal Açıklık: Sayısal açıklık, ışık kaynağı, dedektör ve diğer optik cihazlarla birleştirilmiş fiberin özelliklerini açıklar. Boyutu, optik fiberin ışığı toplama yeteneğini yansıtır. Şekil 5'te gösterildiği gibi, optik fiberin uç yüzeyinde 2 fibermax katı açıdaki ışık olayı, iletilecek olan optik fiberin iç arayüzüne ve dışarıdaki optik fiberin uç yüzündeki ışık olayına tamamen yansır 2θmax aralığı Fiberin dahili arayüzü toplam yansıma üretmez, ancak kaplamaya iletilir ve hemen zayıflatılır. Elyafın sayısal açıklığı şu şekilde tanımlanır: NA=Sinθmax, değeri genellikle 0.1 ila 0.6 arasında ve karşılık gelen θmax 90 ila 330 arasındadır, Çok modlu elyaf büyük bir sayısal açıklığa ve tek modlu elyafın sayısal açıklığına sahiptir. nispeten küçüktür, bu nedenle genellikle tek modlu fiber, ışık kaynağı olarak LD yarı iletken lazere ihtiyaç duyar.
