Med den raske utviklingen av vitenskap og teknologi har optisk fiber utvidet seg innen kommunikasjon, elektronikk og elektrisk kraft, og blitt et lovende nytt grunnleggende materiale. Den tilhørende optiske fiberteknologien vinner også folkets fordel med nyhet og bekvemmelighet.
Komplett kraftoverføringsfunksjon
Larian Corporation i USA brukte vellykket optisk fiber for å fullføre kraftoverføringsfunksjonen, og åpnet for en helt ny måte i kraftfeltet. De bruker halvleder-laserdioder i den overførende enden for å konvertere elektrisk energi til laserlys for overføring i optiske fibre, og bruker solceller som mottakende sluttanordning. Denne enheten bruker 300 mikron tykt galliumarsenid som et isolerende underlag, dekket med en 20 mikron tykk solcelle. Den er delt inn i 6 uavhengige områder, som er seriekoblet av gullbelagte luftbroer. Når laserlyset som overføres av den optiske fiberen treffer solcellen, blir lysenergien umiddelbart elektrisk energi. Spenningen som genereres av hvert område er nøyaktig 1 volt, og de seks områdene i serie har en spenning på 6 volt, noe som er tilstrekkelig for kontrollkretsen til de fleste sensorer.
bredt brukt
Hvis kraften til laserdioden kontinuerlig økes og utstyres med et komplett kraftoverføringssystem, kan kraftoverføring av optisk fiber brukes mye i militære, industrielle, kommersielle og andre aspekter. Frankrike' s Bogen-laboratorium, som spesialiserer seg på datamaskiner, elektronisk utstyr, signalbehandling og bildeteknologi, bruker optisk soliton og korte pulser for å oppnå forvrengningsfri overføring i optiske fibre. Denne teknologien kan løse problemene med kromatisk spredning og ikke-lineære effekter uten å kreve flere regenereringsenheter langs den optiske kabelen. Trenger bare å sette opp en forsterker hver 100 kilometer eller så når du jobber. De ensomme bølgene kan passere gjennom hverandre uten å forstyrre hverandre. Det sies at denne nye teknologien brukes i ubåtbåt i området 6450-12900 kilometer og kan løse problemet med kommunikasjonsvansker. En uregelmessig bæresignal optisk fiber kommunikasjonsteknologi utviklet av amerikanske kommunikasjonssikkerhetseksperter er spesielt designet for å håndtere dagens' Denne teknologien konverterer først nyttig informasjon, for eksempel tale til digitale pulssignaler, og koder deretter disse digitale pulssignalene og modulerer dem på tilfeldige mikrobølgebærere som endres uregelmessig. Ved sending overfører lasersendeanordningen det uregelmessige bæresignalet som bærer informasjon til mottakeren via det optiske fiberkommunikasjonssystemet. Mottakers lasermottaker bruker spesiell teknologi for å synkronisere og dynamisk koordinere med den sendende laserenheten, og fullfører til slutt oppgaven med å demodulere nyttige signaler fra uregelmessige transportører. Ved å bruke denne teknologien vil avlyttere ikke lenger være nyttige, de vil bare høre kaotiske lyder. Australia Pauline utviklet nylig en fibervegeskala som kan veie lastebiler med en fiber og en laser. Denne typen fiber skala bruker en optisk fiber med veldig spesielle motstandsegenskaper. Når den er under trykk eller spenning, vil den optiske fiberen deformeres svakt, noe som får laserens egenskaper til å endre seg. På dette tidspunktet vil detektoren umiddelbart lære denne endringen og konvertere den til en elektrisk signalbytte. Dette gjenspeiles på instrumentets displaypanel. Siden den optiske fiberen er laget av glass, har den fuktighetsbestandighet og strålingsmotstand. Enda viktigere er at det er enkelt å installere og vedlikeholde. Den er egnet for installasjon på hovedveier i urbane områder, rundt fabrikker, flyplasser og rullebaner, lager og havner. Kontinuerlig arbeid i 24 timer. Derfor kan den i tillegg til veiing også spille en overvåkningsrolle, og nøyaktigheten er langt større enn for eksisterende elektroniske enheter.
Optisk fiber av plast
I følge en fersk rapport fra US Journal har en optisk fiber av plast utviklet av Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, en overføringshastighet 30 ganger raskere enn den nåværende standard kobbertråd, og er lettere, mer fleksibel og til lave kostnader enn glassfiber . Denne typen optiske fiber bruker refraksjon av lys eller hoppemodus av lys i fiberen for å nå en høyere overføringshastighet, og kan overføre data med en hastighet på 3 megabits per sekund innen 100 meter. For tiden er det lagt 370.000 kilometer med optiske ubåtkabler over hele verden. Denne lengden kan nesten sirkle jorden 10 ganger. Fordi lasere brukes i begge ender, er det ikke lenger behov for repeatere for å forsterke signaler under overføring, noe som vil redusere kostnadene og samtale kostnadene kraftig. Ifølge rapportene er verdens' s største kapasitet ubåt optisk kabel som forbinder Europa og USA i ferd med å åpne. Denne ubåtkommunikasjonens fiberoptiske kabel som forbinder verden blir lagt. Dette er det mest praktfulle prosjektet innen kommunikasjon på 1900-tallet og støttes av 30 internasjonale telekommunikasjonsorganisasjoner over hele verden. Den krysser Atlanterhavet, krysser Middelhavet, passerer gjennom Rødehavet og Det indiske hav, og krysser Malaccasundet i Stillehavet. Med en total lengde på nesten 320 000 kilometer, kobles den til 175 land og regioner, og kan ringe 2,4 millioner telefonsamtaler eller overføre hundretusener av komprimerte bilder samtidig. Hele prosjektet koster 14 milliarder dollar og forventes å være ferdig i 2003.
Sammensetningsprinsipp
Optisk fiberteknologi består vanligvis av tre deler: den overførende enden av det optiske signal, den optiske fiberen som brukes til å overføre det optiske signalet, og den optiske signalmottakende enden.
Funksjonen til den optiske signaloverførende enden er å konvertere det elektriske signalet som skal overføres til et optisk signal gjennom en elektro-optisk konverteringsanordning. For øyeblikket bruker den sendende ende, elektrooptisk konverteringsinnretning, generelt en lysdiode eller et halvleder-laserrør. Lyseffekten til den lysemitterende dioden er relativt lav, signalmodulasjonshastigheten er relativt lav, men prisen er billig. Utgangseffekten og drivstrømmen er i utgangspunktet lineær innenfor et visst område, noe som er mer egnet for kortdistanse, lav hastighet og analog signaloverføring; Diodenes utgangseffekt er stor, signalmodulasjonshastigheten er høy, men prisen er relativt høy, og den er egnet for overføring av digital signal med høy avstand. Funksjonen til den optiske fiberen er å overføre det optiske signalet i den sendende ende til den mottakende enden av det optiske signalet med så liten demping og forvrengning som mulig. For tiden blir den optiske fiberen vanligvis brukt i det nær infrarøde båndet 0,84& mikro; m 、 1,31& mikro; m 、 1,55& mikro; mMulti-modus eller enkeltmodus kvartsfiber med god transmittans. Funksjonen til den optiske signalmottakende enden er å gjenopprette det optiske signalet til det tilsvarende elektriske signalet gjennom den fotoelektriske konverteringsanordningen. Den fotoelektriske konverteringsanordningen bruker vanligvis en halvlederfotodiode eller en skredfotodiode. Den lysemitterende bølgelengden til lyskilden som utgjør transmisjonssystemet for optisk fiber, må samsvare med bølgelengdebåndet til transmisjonsfiberens lave tapsvindu og det maksimale responsbåndet til den fotoelektriske deteksjonsanordningen. Den overførende ende, elektrooptisk konverteringsanordning, vedtar den sentrale utslippsbølgelengden på 0,84& mikro; m Den høye lysstyrken nær-infrarød halvleder-lysemitterende diode, transmisjonsfibret vedtar multimode kvartsfiber, og den mottakende ende fotoelektrisk konverteringsenhet vedtar toppresponsbølgelengden på 0,8& mikro; m-0,9& mikro; mSilicon-fotodiode. Hver del vil bli introdusert videre nedenfor.
Sammenleggbar optisk signalgiver
Kjørings- og modulasjonskretsen til LED-en som brukes i systemet er vist i figur 2. Signalmodulasjonen vedtar metoden for lysintensitetsmodulering, og lysintensitetsjusteringspotensiometret sendes for å justere den statiske kjørestrømmen som strømmer gjennom LED-en, og dermed tilsvarende endring av den utsendte lysstyrken til LED, Det innstilte statiske justeringsområdet for kjørestrøm er 0-20 mA, tilsvarende visningsverdien til panelets lysoverføringsintensitet og visningsverdi 0-2000 enheter, når kjørestrømmen er liten, lyset emitterende diodeutslippskraft og drivstrømmen er i utgangspunktet lineær, lyd Signalet kobles til den negative inngangsterminalen til en annen op forsterker etter å ha blitt isolert av kondensatoren, motstandsnettverket og op forsterkeren, og overlagret med den statiske kjørestrømmen til lys- emitterende diode for å få den lysemitterende dioden til å sende et optisk signal som endres med lydsignalet, og deretter gjennom den optiske fiberkoblingen Th er et optisk signal er koblet til transmisjonsfiberen. Den lave enden av den overførbare signalfrekvensen kan bestemmes av kondensator- og motstandsnettverket, og lavfrekvensresponsen til systemet er ikke større enn 20Hz
Sammenleggbar optisk signalmottaker
Det er arbeidsprinsippskjemaet for den optiske signalmottakende enden. Overføringsfiberen kobler det optiske signalet fra den sendende ende til den fotoelektriske konverteringsanordningens fotodiode gjennom den optiske fiberkoblingen. Fotodioden konverterer det optiske signalet til et strømsignal proporsjonalt med det. Dioden skal være omvendt partisk når den er i bruk, og lysstrømsignalet konverteres til et spenningssignal proporsjonalt med det ved strømspenningskonvertering av op-forsterkeren. Lydsignalet i spenningssignalet er koblet til lydeffektforsterkeren for å drive høyttaleren til lyd gjennom kondensatoren og motstanden. Frekvensresponsen til fotodioden er generelt høy, og høyfrekvensresponsen til systemet avhenger hovedsakelig av responsfrekvensen til driftsforsterkeren.
Overføringsfiber
For tiden bruker den optiske fiberen som brukes til optisk kommunikasjon generelt silikafiber. Den er dekket med et kledningslag med en liten brytningsindeks n1 inne i kjernen med en stor brytningsindeks n2. Lyset er fullt distribuert på grensesnittet mellom kjernen og kledningen. Refleksjonen er begrenset til å forplante seg i kjernen av fiberen. Som vist i figur 5 er den optiske fiberen faktisk en slags dielektrisk bølgeleder. Lyset er låst i den optiske fiberen og kan bare overføres langs den optiske fiberen. Kjernediameteren til den optiske fiberen er vanligvis fra noen få mikron til hundrevis av mikron. I henhold til transmisjonslysmodus kan den deles inn i multimodusfiber og enkeltmodusfiber, og kan deles inn i brytningsindeksstrinnstype og brytningsindeks gradert fiber i henhold til de forskjellige måtene for fiberbrytningsindeksfordeling. Fiberen av brytningsindeksen trinntype inneholder to sirkulært symmetriske koaksiale medier, som begge har ensartet struktur, men har forskjellige brytningsindekser. Brytningsindeksen til det ytre laget er lavere enn det for det indre laget.
En gradert indeksfiber er en slags fiber hvis brytningsindeks graderes langs fiberets tverrsnitt. Hensikten med å endre brytningsindeksen er å gjøre gruppehastighetene i forskjellige moduser like, og derved redusere modal spredning og øke kommunikasjonsbåndbredden. Trinntypefibrer for multimode brytningsindeks gir dispersjon mellom modus på grunn av de forskjellige gruppehastighetene for hver modusoverføring, og transmisjonsbåndbredden er begrenset. Multimode brytningsindeks gradert fiber øker signaloverføringsbåndbredden på grunn av sin spesielle brytningsindeksfordeling, noe som gjør gruppehastigheten til hver modusoverføring den samme. Enmodusfiber er en fiber som bare overfører en enkelt optisk modus, og enmodusfiber kan overføre den høyeste signalbåndbredden. For tiden brukes optiske fibrer med en modus for det meste i optisk kommunikasjon på lang avstand.
De viktigste tekniske indikatorene for silikafiber inkluderer dempningsegenskaper, numerisk blenderåpning og spredning. Numerisk blenderåpning: Numerisk blenderåpning beskriver egenskapene til fiber kombinert med lyskilde, detektor og andre optiske enheter. Størrelsen gjenspeiler den optiske fiberens evne til å samle lys. Som vist i figur 5, reflekteres lyset som kommer inn på endeflaten til den optiske fiberen i den faste vinkelen 2θmax ved det indre grensesnittet til den optiske fiberen som skal overføres, og lyset innfaller på den endelige overflaten av den optiske fiberen utenfor 2θmax-området er fiberens indre grensesnitt og gir ikke total refleksjon, men overføres til kledningen og blir straks dempet. Den numeriske blenderåpningen til fiberen er definert som: NA=Sinθmax, dens verdi er vanligvis mellom 0,1 og 0,6, og den korresponderende θmax er mellom 90 og 330, Multimode fiber har en stor numerisk blenderåpning, og den numeriske åpningen til enmodusfiber er relativt liten, så generelt trenger enmodusfiber LD halvleder laser som sin lyskilde.
