eng
Просмотры: 4430
14.07.2015
В современном мире оптоволоконные кабели – одно из самых надежных и распространенных средств передачи данных. Сегодня они соединяют не только дома, но и целые континенты. Про историю, устройство и принцип работы высокоскоростного кабеля читайте в материале КРЭТ.
Можно сказать, что история освоения оптики как средства связи начинается в 1794 году, когда французы изобрели оптический телеграф, о котором упоминается даже в романе «Граф Монте-Кристо». Он позволял всего за 15 минут передавать сведения на невероятное по тем временам расстояние – 230 км.
Спустя год известный русский изобретатель Иван Кулибин усовершенствовал этот метод и изобрел семафорный телеграф, который эффективно работал не только днем, но и ночью. Первая линия такого оптического телеграфа в России была сооружена лишь в 1824 году.
Чуть позже открылась линия связи Петербург–Варшава. В то время она была самой протяженной в мире, длина ее составляла 1200 км. Любой, даже простой гражданин, мог воспользоваться ею и послать «оптическую» телеграмму. Это было что-то вроде сегодняшнего Интернета. Конечно, скорость оставляла желать лучшего – передача 45 условных сигналов из Петербурга в Варшаву занимала 22 минуты.
В современном понимании оптика возникла все же в начале 50-х годов прошлого века. Именно к этому моменту научились делать тонкие двухслойные волокна из различных прозрачных материалов, например, из стекла или кварца. Но все равно световоды того времени были недостаточно прозрачны, и при длине 5-10 м свет в них полностью поглощался.
Но уже в 1970 году удалось создать сверхчистое кварцевое волокно, которое пропустило световой луч на расстояние до 2 км. В том же году возможности волоконной оптики расширил лазер. Началось стремительное развитие волоконно-оптической связи: появились новые усовершенствованные волокна, миниатюрные лазеры, фотоприемники, оптические разъемные соединители и прочее.
У нас в стране первая оптическая линия связи была запущена в эксплуатацию в 1977 году в Зеленограде, соединив администрацию города с научным центром и предприятиями Северной промзоны. Изготовлена она была на оптическом кабеле разработки ОКБ кабельной промышленности (ОКБ КП), ныне входящего в КРЭТ.
Первая советская оптическая линия заканчивалась видеотерминалами, и участники разговора даже могли видеть друг друга на экранах. Кстати, СССР в этой сфере ничуть не отставал от западных стран, и даже наоборот, отечественные разработки во многом опережали иностранные. На первой общеевропейской конференции по волоконно-оптической связи в 1976 году лидерами в этой области были названы СССР и Япония.
Оптоволоконная «матрешка»
Устройство оптоволоконного кабеля представляет собой «матрешку», состоящую из центральной жилы, придающей жесткость кабелю (1), оптического волокна (2), пластиковых модулей для оптических волокон (3), пленки с гидрофобным гелем (4), полиэтиленовой оболочки (5), защитной оболочки (6), внешней полиэтиленовой оболочки (7).
Оптоволоконный кабель
Само оптическое волокно – это прозрачная неполая трубка толщиной 125 микрон, что примерно с волос. Изготовлена она из специального материала, который обычно обладает достаточной прозрачностью, чтобы хорошо пропускать свет (фотоны).
При этом оптическое волокно обладает и особой гибкостью, устойчиво к различным видам деформаций. Его можно изогнуть в кольцо – и свет все равно будет без проблем проходить по нему, не теряя своих физических характеристик. К примеру, одна из последних разработок ОКБ КП – волоконно-оптический кабель управления для подводных работ – выдерживает более 1000 изгибов с радиусом всего 120 мм.
Изготавливают такие волокна из особых материалов, обладающих свойствами стекла, а иногда и из кварцевого стекла. Если требуется передать информацию на более дальние расстояния, применяются другие материалы: халькогенидное стекло, флуоро-алюминат и флуоро-цирконат. Более современные кабели изготавливаются из полимерных материалов, они так и называются – оптические волокна из пластика. Все эти материалы имеют схожий со стеклом показатель преломления.
Принцип работы и преимущества
Именно термин «преломление» – ключевое слово в описании принципа работы любого оптоволокна. Итак, передача данных в оптоволокне производится с помощью света. Как известно, свет распространяется только по прямой линии и не может изменять направление самостоятельно. Чтобы свет распространялся по кругу, его нужно несколько раз отразить.
На этом и основан принцип работы оптоволокна: в нем свет многократно переотражается, преломляется под очень маленькими углами, полностью остается внутри благодаря строению оптического волокна. Это напоминает электрический ток, текущий по металлическому проводу, поэтому оптическое волокно часто называют светопроводом или световодом.
Свет же поступает в кабель через лазер, который установлен на одном конце оптического кабеля. В конце кабеля свет принимается приемным устройством и обратно перекодируется в электрический сигнал. Современные оптоволоконные системы могут передавать миллиарды бит в секунду, для чего лазер включается и выключается несколько миллиардов раз каждую секунду. Поэтому, вне сомнений, скорость – одно из главных достоинств оптоволокна.
Среди других преимуществ – это то, что световой сигнал не подвержен действию внешних электромагнитных помех, его невозможно подслушать, перехватить. Волоконные световоды выигрывают и по таким показателям, как масса и габариты, ведь нет нужды в тяжелых металлических оболочках.
К примеру, при переходе на оптическое волокно масса бортовой кабельной сети истребителя снижается на 65% по сравнению с кабельной сетью на основе металлических сплавов. Сегодня на предприятии КРЭТ выпускается малогабаритный волоконно-оптический кабель для истребителя пятого поколения ПАК ФА.
В таких кабелях в принципе невозможно искрение, что дает большие возможности в использования их во взрывоопасных производствах. Например, связь на опасных производствах и атомных станциях уже давно выполняется исключительно с применением оптоволокна. Оно используется и в космической, авиационной и, конечно же, в военной промышленности.
Прогресс не стоит на месте, в настоящее время активно тестируются новые способы передачи сигнала. К примеру, все большую популярность набирают атмосферные оптические линии связи (АОЛС), которые делают возможной передачу данных через атмосферу по лазерному лучу.
Но несмотря на это, оптоволокно продолжает активно использоваться в самых высокотехнологичных областях промышленности и заслуженно признано материалом XXI века.
Источник: сайт КРЭТ
Комментарии читателей
