🗊Презентация Дослідження оптичного волокнистого кабелю

Науково-дослідна робота «Дослідження оптичного волокнистого кабелю» ліцеїста 22 взводу 10 класу комунального закладу «Запорізький ліцей з посиленою військово-фізичною підготовкою»

Фундаментальною відмінністю волоконно оптичних систем зв'язку (ВОСЗ) від більш традиційних систем електричного зв'язку є те, що в якості хвиль, які несуть інформацію, використовуються інфрачервоні світлові хвилі. Фундаментальною відмінністю волоконно оптичних систем зв'язку (ВОСЗ) від більш традиційних систем електричного зв'язку є те, що в якості хвиль, які несуть інформацію, використовуються інфрачервоні світлові хвилі. Однак за своїми фізичними властивостями і характером поширення в просторі світлові і радіохвилі істотно розрізняються, з чого випливають технологічні відмінності волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ) від традиційних систем електрозв'язку. Замість мідних проводів і кабелів на їх основі для передачі оптичних сигналів використовуються оптичні волокна і оптичні кабелі на їх основі. Використання оптичного волокна дозволяє вже сьогодні забезпечити сумарну швидкість передачі інформації по одному оптичному волокну до декількох десятків Тбіт/с.

Крім імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), використовується також аналогова модуляція, що знайшла застосування в основному в кабельному телебаченні. У аналогових системах інформація представлена у вигляді безперервної залежності будь-якого параметра світлової хвилі від часу. Застосування аналогово-цифрового перетворення дозволяє використовувати цифрові мережі для передачі аналогових сигналів. Крім імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), використовується також аналогова модуляція, що знайшла застосування в основному в кабельному телебаченні. У аналогових системах інформація представлена у вигляді безперервної залежності будь-якого параметра світлової хвилі від часу. Застосування аналогово-цифрового перетворення дозволяє використовувати цифрові мережі для передачі аналогових сигналів. Передачу аналогового сигналу по цифрових мережах зв'язку забезпечує послідовна передача бінарних цифрових сигналів, відповідних амплітуді аналогового сигналу в певні моменти часу, виражена в двійковій системі числення. Будь-яке число може бути записано в двійковій системі і, отже, може бути передано послідовністю двійкових сигналів. Наприклад, числа 7 і 5 в двійковій системі запишуться у вигляді послідовностей символів 111 і 101 відповідно.

Крім імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), використовується також аналогова модуляція, що знайшла застосування в основному в кабельному телебаченні. У аналогових системах інформація представлена у вигляді безперервної залежності будь-якого параметра світлової хвилі від часу. Застосування аналогово-цифрового перетворення дозволяє використовувати цифрові мережі для передачі аналогових сигналів. Передачу аналогового сигналу по цифрових мережах зв'язку забезпечує послідовна передача бінарних цифрових сигналів, відповідних амплітуді аналогового сигналу в певні моменти часу, виражена в двійковій системі числення. Будь-яке число може бути записано в двійковій системі і, отже, може бути передано послідовністю двійкових сигналів. Наприклад, числа 7 і 5 в двійковій системі запишуться у вигляді послідовностей символів 111 і 101 відповідно. Крім імпульсно-кодової модуляції (ІКМ), використовується також аналогова модуляція, що знайшла застосування в основному в кабельному телебаченні. У аналогових системах інформація представлена у вигляді безперервної залежності будь-якого параметра світлової хвилі від часу. Застосування аналогово-цифрового перетворення дозволяє використовувати цифрові мережі для передачі аналогових сигналів. Передачу аналогового сигналу по цифрових мережах зв'язку забезпечує послідовна передача бінарних цифрових сигналів, відповідних амплітуді аналогового сигналу в певні моменти часу, виражена в двійковій системі числення. Будь-яке число може бути записано в двійковій системі і, отже, може бути передано послідовністю двійкових сигналів. Наприклад, числа 7 і 5 в двійковій системі запишуться у вигляді послідовностей символів 111 і 101 відповідно.

Найпростіша волоконно-оптична система зв'язку передає інформацію між двома точками. Такі системи зв'язку точка-точка називають волоконно-оптичними лініями зв'язку (ВОЛЗ). До складу ВОЛЗ входять: Найпростіша волоконно-оптична система зв'язку передає інформацію між двома точками. Такі системи зв'язку точка-точка називають волоконно-оптичними лініями зв'язку (ВОЛЗ). До складу ВОЛЗ входять: • передавач - пристрій, що перетворює вхідні керуючі електричні сигнали у вихідні світлові сигнали; • фізична середа передачі інформаційних сигналів - оптичне волокно; • регенератори і/або оптичні підсилювачі; • приймач - пристрій, що перетворює вхідні оптичні сигнали у вихідні електричні сигнали.

При перетині променем кордону розділу двох середовищ кут заломлення буде більше кута відбиття , якщо він переходить з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне n1>n2. Тоді, якщо кут падіння дорівнює ic = arcsin (n2/ n1), то із закону заломлення n1sini = n2sin випливає, = 90° і переломлений промінь розповсюджується вздовж кордону розділу, не проникаючит в інше середовище. При перетині променем кордону розділу двох середовищ кут заломлення буде більше кута відбиття , якщо він переходить з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне n1>n2. Тоді, якщо кут падіння дорівнює ic = arcsin (n2/ n1), то із закону заломлення n1sini = n2sin випливає, = 90° і переломлений промінь розповсюджується вздовж кордону розділу, не проникаючит в інше середовище.

У міру поширення у волокні світловий сигнал згасає через втрати потужності. Згасання в дБ дорівнює добутку коефіцієнта згасання на довжину L волокна. Причинами згасання світлового сигналу в оптичному волокні є поглинання, розсіювання і випромінювальні втрати на мікро- і макровигинах. У міру поширення у волокні світловий сигнал згасає через втрати потужності. Згасання в дБ дорівнює добутку коефіцієнта згасання на довжину L волокна. Причинами згасання світлового сигналу в оптичному волокні є поглинання, розсіювання і випромінювальні втрати на мікро- і макровигинах. Дисперсія - основна причина погіршення якості зв'язку і обмеження швидкості передачі інформації. У волоконній оптиці цим терміном називають розширення світлового імпульсу при поширенні уздовж волокна. Існують декілька видів дисперсії: міжмодова, хроматична і поляризаційна модова. Ще одна причина спотворень в одномодовому волокні пов'язана з поляризацією світлових хвиль. Оскільки світло це електромагнітна хвиля, то одна і та ж просторова мода насправді містить дві поляризаційні компоненти, або дві поляризаційні моди. В ідеальному волокні ці моди виродилися, тобто швидкості їх розповсюдження однакові. У реальному волокні, виникаюча у процесі виробництва напруга, викликає подвійний перелом проміння, розподіл якого уздовж волокна важкопередбачуваний. Крім того, несиметричні напруження і деформації волокна збільшуються в процесі виготовлення кабелю і при його прокладанні.

Оптичні волокна виробляються різними способами, забезпечують передачу оптичного випромінювання на декількох довжинах хвиль, мають різні характеристики і виконують різноманітні завдання. Оптичні волокна виробляються різними способами, забезпечують передачу оптичного випромінювання на декількох довжинах хвиль, мають різні характеристики і виконують різноманітні завдання. Кожне волокно складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення. Серцевина, по якій відбувається поширення світлового сигналу, виготовляється з оптично більш щільного матеріалу. У позначенні волокна через дріб вказуються значення діаметрів серцевини і оболонки волокна. Волокна розрізняються діаметром серцевини і оболонки, а також профілем показника заломлення серцевини. Характеристики оптичних волокон представлені в таблиці.

Основними конструктивними елементами ВОК є: оптичне волокно з захисним покриттям, виготовлене з високоякісної кварцового скла, забезпечує поширення світлових сигналів; оптичні модулі; сердечники; силові елементи; гідрофобні матеріали; оболонки і броня. Основними конструктивними елементами ВОК є: оптичне волокно з захисним покриттям, виготовлене з високоякісної кварцового скла, забезпечує поширення світлових сигналів; оптичні модулі; сердечники; силові елементи; гідрофобні матеріали; оболонки і броня. Вільний простір в оптичних модулях, пазах і між модулями заповнюється гідрофобним компаундом, що протидіє проникненню вологи в ВОК. Для забезпечення необхідної механічної міцності і запобігання великих механічних напружень в ВОК вводяться спеціальні силові елементи. Це можуть бути сталева, мідна, алюмінієва дроту, арамідні нитки та склопластикові стрижні і. Силові елементи розміщуються в центрі (для більшої гнучкості) і на периферії (для більшої стійкості до ударів і розтягуючих навантажень). Залежно від типу зовнішніх природних, механічних впливів можуть застосовуватися такі зовнішні оболонки ВОК: металева/пластмасова з металевими стрічками або металевим шаром; пластмасова; пластмасова з силовими елементами; пластмасова, в яку впресовані силові елементи з металевою стрічкою; броньована оболонка.

В даний час проблеми освоєння оптичного діапазону зв'язку в значній мірі вирішені, і подальший розвиток оптичних систем передачі інформації істотно залежить від рівня та стану технології виробництва оптичних і оптико-електронних компонентів таких систем. Одним з найбільш значних досягнень оптичних технологій останніх років є створення мікроструктурованого (МС) оптичного волокна. МС-волокно, в тому числі і його різновид - фотонно-кристалічна оптичне волокно, що мають властивості фотонного кристала, який являє собою волокно з суцільною або порожнистою серцевиною, оточений періодичною структурою з повітряних отворів, що утворюють світловідбиваючу оболонку. Такі оптичні волокна мають ряд унікальних властивостей в порівнянні з волокнами, виготовленими за традиційною технологією, коли осередок і оболонка виготовлені з суцільних оптичних середовищ. Зокрема, МС-волокно має такі дисперсійні характеристики, які при досить низьких рівнях загасання дозволяють виконувати ефективні нелінійні перетворення надкоротких лазерних імпульсів, отримувати високі значення числової апертури і здійснювати як багатомодовий, так і одномодовий режим поширення випромінювання в аномально широкій області спектра. В даний час проблеми освоєння оптичного діапазону зв'язку в значній мірі вирішені, і подальший розвиток оптичних систем передачі інформації істотно залежить від рівня та стану технології виробництва оптичних і оптико-електронних компонентів таких систем. Одним з найбільш значних досягнень оптичних технологій останніх років є створення мікроструктурованого (МС) оптичного волокна. МС-волокно, в тому числі і його різновид - фотонно-кристалічна оптичне волокно, що мають властивості фотонного кристала, який являє собою волокно з суцільною або порожнистою серцевиною, оточений періодичною структурою з повітряних отворів, що утворюють світловідбиваючу оболонку. Такі оптичні волокна мають ряд унікальних властивостей в порівнянні з волокнами, виготовленими за традиційною технологією, коли осередок і оболонка виготовлені з суцільних оптичних середовищ. Зокрема, МС-волокно має такі дисперсійні характеристики, які при досить низьких рівнях загасання дозволяють виконувати ефективні нелінійні перетворення надкоротких лазерних імпульсів, отримувати високі значення числової апертури і здійснювати як багатомодовий, так і одномодовий режим поширення випромінювання в аномально широкій області спектра.

Технологія отримання мікроструктурованого кварцового оптичного волокна передбачає вирішення наступних основних завдань: Технологія отримання мікроструктурованого кварцового оптичного волокна передбачає вирішення наступних основних завдань: - створення необхідної геометричної структури оптоволокна в залежності від його розрахункових оптичних характеристик; - витягування світловода необхідної довжини із збереженням заданої геометричної структури по всій довжині світловода; мінімізація світлових втрат при проходженні випромінювання по світловод. Таким чином можна зробити наступні висновки: - в роботі були проаналізовані характеристики оптичного волокна, які впливають н передачу інформації і межі її обмеження. Для зменшення оптичних втрат запропонованого використання мікроструктурованого оптичного волокна. - в роботі рекомендована технологія, що дозволяє створювати наперед задані типи мікроструктурованних та інших волокон із зменшеним рівнем загасання випромінювання в світловоді. Отримано залежності спектрів загасання сигналу в кварц-полімерному волокні від температури його витяжки з капіляра, що свідчить про значущість впливу вогневого полірування на підготовку капілярів для створення МС-світловодів. Показано, що застосування додаткового методу очищення заготовки дозволяє, в кінцевому підсумку, приблизно на порядок поліпшити показники загасання сигналу в одержуваному волокні.