Optinės elektronikos įtaisai
5 (100%) 1 vote

Optinės elektronikos įtaisai

TURINYS

ĮVADAS…………………………………………………………………………………………………………………………3

1. OPTINĖ REVOLIUCIJA………………………………………………………………………………………………4

2. VEIKIMAS………………………………………………………………………………………………………………….6

3. OPTINIS JUNGIKLIS- IŠ PLONOJO SLUOKSNIO IR VEIDRODŽIO…………………………….8

4. ĮŠŠŪKIŲ ĮVEIKIMAS………………………………………………………………………………………………….9

5. ŠVIESOLAIDŽIŲ SUVIRINIMO APARATAI……………………………………………………………..12

6. “FUJIKURA” SKAIDULOS NUSKELĖJAS CT20………………………………………………………..12

7. “DIAMOND” OPTINIAI KABELIAI…………………………………………………………………………..13

8. “GN NETTEST” OPTINIAI REFLEKTROMETRAI IR GALIOS MATUOKLIAI……………13

9. ADAPTERIS PLIKAI SKAIDULAI; MOVOS IR MODULIAI OPTINIAM KABELIUI…..13

10. IPUČIAMI ŠVIESOLAIDŽIAI…………………………………………………………………………………..14

IŠVADOS……………………………………………………………………………………………………………………..15

LITERATŪRA………………………………………………………………………………………………………………16

ĮVADAS

1970 m. rudenį amerikiečių stiklo kompanija Corning galėjo pasigirti, jog jiems pavyko padaryti tai, ką visi laikė neįmanomu dalyku. Iš kvarcinio stiklo jie pagamino skaidulą, kuri buvo tokia skaidri šviesai, kad ją buvo galima naudoti duomenų perdavimui dideliu nuotoliu. Tai ir ta aplinkybė, jog beveik tuo pat metu pavyko sukurti sparčius ir galingus puslaidininkinius lazerius, veikiančius kambario temperatūroje, tapo tikros telekomunikacijų srities revoliucijos pagrindu.

Tradicinių optinių skaidulų veikimo principas paprastas. Skaidulos šerdies šviesos lūžio rodiklis yra didesnis už jos apvalkalo rodiklį, todėl šviesa, sklisdama šerdimi, dėl visiško atspindžio į skaidulos apvalkalą, o tuo labiau į aplinką, neprasiskverbia.

1. OPTINE REVOLIUCIJA

1970 m. rudenį amerikiečių stiklo kompanija Corning galėjo pasigirti, jog jiems pavyko padaryti tai, ką visi laikė neįmanomu dalyku. Iš kvarcinio stiklo jie pagamino skaidulą, kuri buvo tokia skaidri šviesai, kad ją buvo galima naudoti duomenų perdavimui dideliu nuotoliu. Tai ir ta aplinkybė, jog beveik tuo pat metu pavyko sukurti sparčius ir galingus puslaidininkinius lazerius, veikiančius kambario temperatūroje, tapo tikros telekomunikacijų srities revoliucijos pagrindu.

Mintis leisti šviesą stiklo ar kitos skaidrios medžiagos skaidula yra nenauja. Dar 1841 m. šveicaras Danielis Colladonas pademonstravo, jog šviesą puikiai praleidžia žemyn nukrypusios vandens čiurkšlės. 1853 m. tokį eksperimentą Paryžiaus opera panaudojo savajame „Fausto“ pastatyme – scenoje atsirado įspūdingas, šviesa trykštantis fontanas.

1881 m. amerikiečių išradėjas Williamas Whelleris užpatentavo būdą, kaip stiklo vamzdžiais paskirstyti po visus namo kambarius rūsyje stovinčios elektros lanko lempos šviesą. Kitaip sakant, tai centrinio apšvietimo sistema.

1 pav. Centrinio apšvietimo, naudojant stiklo skaidulą, patentas, išduotas 1881 m.

1926 m. televizijos išradėjas Johnas Logie Bairdas užpatentavo būdą, leidžiantį stiklo skaidulų pyne perduoti vaizdus. Šeštajame dešimtmetyje šį principą iš naujo išrado Haroldas Hopkinsas, sukūręs pirmąjį medicinoje naudojamą endoskopą – lanksčią stiklo skaidulų pynę, leidžiančią gydytojui pažvelgti į žmogaus kūno vidų. Bet apie tai, kad stiklo skaidula būtų galima perduoti telefono pokalbį, tuomet niekas nebuvo pagalvojęs.

Susidomėjimas optiniu ryšiu atsirado tuomet, kai septintajame dešimtmetyje buvo kuriami pirmieji lazeriai. Tuo metu manyta, jog stiklas yra nepakankamai skaidrus. „Gal jo skaidrumo pakanka pusės metro ilgio endoskopui, bet tik ne kelių kilometrų ilgio ryšio linijoms“, – taip bent jau tvirtino didžiausias šios srities autoritetas pasaulyje – Bell’o laboratorijos Amerikoje. Čia optiniam ryšiui buvo bandomi tuščiaviduriai bangolaidžiai ir buvo manoma, jog ši sistema jau praktiškai yra baigiama kurti.

Labai plonoje stiklo skaiduloje, apvilktoje medžiaga su mažesniu lūžio rodikliu, šviesa būdavo pagaunama dėl visiško vidaus atspindžio reiškinio. O jei tokia šerdis būtų labai plona, vos kelių 3 mikronų skersmens, tokia sudėtinė skaidula galėtų tapti vienmodžiu šviesolaidžiu. Signalas galėtų ja sklisti nė kiek neišplisdamas. Bet viskas galiausiai atsiremdavo į didelį šviesos slopinimą stikle.

Kinijoje gimęs mokslininkas Charles Kao 1966 m. ruošė savo daktaro disertaciją. Tuo metu geriausių stiklo skaidulų slopinimas siekė net 1000 dB kilometrui, bet medžiagų specialistai jam sakė, kad visus šiuos šviesos nuostolius sąlygoja vien stikle esančios priemaišos. Teorinę šviesos pralaidumo ribą sąlygojo šviesos sklaida ir jos sugertis, o šie procesai
negalėjo duoti didesnio nei 1 dB/km slopinimo. Todėl tereikėjo išmokti pagaminti švaresnį ir skaidresnį stiklą – ir skaidulos pasidarytų labai įdomios. Savo disertacijoje Kao įrašė, kad tam reikalingos stiklo skaidulos, kurių slopinimas yra mažesnis nei 20 dB/km.

Šituo susidomėjo ir amerikiečių kompanija Corning, anksčiau pagarsėjusi savo išrastu ugniai atspariu Pyrex stiklu. Šitaip 1970 m. vasarą Corning mokslininkai Maureris, Keckas, Schultzas ir Zimaras pagamino skaidulas, kurių slopinimas tebuvo vos 17 dB/km. Dar po poros metų jie legiravo šerdį germaniu ir gavo 4 dB/km nuostolius. Galų gale stiklo skaidula tapo skaidri, o Bell’o laboratorijos turėjo uždaryti savo tuščiavidurių šviesolaidžių projektą.

Sparčių ir pigių puslaidininkinių lazerių sukūrimo dėka skaidulinė optika padarė didžiausią perversmą ryšių technikoje nuo pat radijo bangų atradimo. 1986 m. pirmasis šviesolaidinis optinis kabelis nutiestas Lamanšo kanalo dugnu, o 1988 m. – 2 pav. Šviesolaidisper Atlantą. 1987 m. buvo sukurtas šviesos signalų stiprinimo erbiu legiruotoje skaiduloje būdas.

Tiesa, teko išspręsti ir krūvą kitokių problemų, pavyzdžiui, susijusių su skaidulinių optinių linijų instaliavimu ir priežiūra. Kaip sutaisyti nutrūkusį optinį kabelį? Laboratorijoje viskas sekėsi puikiai, bet reikėjo sukurti ir tokius metodus, kurie tiktų lauko sąlygomis, kada tenka dirbti purve, lyjant ar sningant ant galvos. Bet ir tai pavyko padaryti.

Nuo devintojo dešimtmečio optiniai kabeliai jau tiesiami išilgai automagistralių ir geležinkelių. Optiniai tinklai sujungė tarpusavyje visas telefono stotis ir mobiliojo ryšio siųstuvus. Naujos technologijos, tokios kaip bangos ilgių sutankinimas, leis optinėmis linijomis perduoti dar 50-100 kartų daugiau informacijos nei lig šiol. Tokiomis linijomis sklindantys duomenų srautai viršys 1 terabitą per sekundę. O pats šviesos reikalingos darbo sąnaudos. Tik dėl to skaiduliniai kabeliai dar nepasiekė pačių vartotojų. Bet tai neturėtų trukti labai ilgai – daugių daugiausia 4 – 5 metus. Silicio Slėnio viduryje, įsikūrusiame Palo Alto mieste, jau dabar yra bandoma FTTH (Fiber To The Home – skaidula iki namų) sistema. Šviesolaidžiai pasieks kelis tūkstančius namų.

2. VEIKIMAS

Tradicinių optinių skaidulų veikimo principas paprastas. Skaidulos šerdies šviesos lūžio rodiklis yra didesnis už jos apvalkalo rodiklį, todėl šviesa, sklisdama šerdimi, dėl visiško atspindžio į skaidulos apvalkalą, o tuo labiau į aplinką, neprasiskverbia.

Tuščiavidurių skaidulų apvalkalas yra iš fotoninio kristalo, kuriame susiformuoja fotoninė draudžiamoji juosta, todėl reikiamo bangos ilgio šviesa sklinda ne juo, bet centrine skaidulos sritimi. Šiuo atveju šerdis nereikalinga: vietoj jos – tuštuma (oras). Apskritai draudžiamoji fotoninė juosta susidaro tik tuomet, jei iš reikiamo lūžio rodiklio medžiagų sukursime periodinius reikiamų matmenų bei reikiamos konstrukcijos skylėtus darinius. Šis fizikinis efektas primena puslaidininkinių medžiagų energijos juostas, kurios susidaro elektrono banginei funkcijai sąveikaujant su periodine puslaidininkio kristaline gardele.

3 pav. Jei dvimatis fotoninis darinys sudarytas iš skritulio formos kiaurymių SiO2 matricoje, joje aplink leistinos energijos sritį susiformuoja draudžiamoji fotoninė juosta. Leistinos energijos sritis yra vidurinėje skaidulos dalyje, todėl šviesa sklinda centrine tuščiavidurės skaidulos dalimi ir negali sklisti apvalkalu (šviesos pluoštas nuo apvalkalo ir oro skiriamosios ribos atsispindi). Čia pavaizduotos fotoninės gardelės kiaurymių skersmuo siekia 94 proc. gardelės žingsnio. Mėlynoji linija žymi pagrindinės modos padėtį centrinėje kiaurymėje.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1128 žodžiai iš 3700 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.