Gentian optik dan aplikasinya

gentian optik menunjukkan satu contoh bagaimana pengetahuan saintifik dipindahkan kepada kemajuan teknologi yang akhirnya membuat hidup lebih mudah bagi manusia biasa. Dengan optik fiber selama beberapa tahun komunikasi berkaitan bermakna untuk menghantar isyarat elektrik. saiz benang nipis rambut manusia boleh digunakan untuk penghantaran pelbagai isyarat yang diperlukan untuk mengendalikan telefon, sambungan internet, TV dan sebagainya. D. Sudah tentu, disebabkan keupayaan operasi yang tinggi gentian optik telah digunakan bukan sahaja untuk keperluan isi rumah.

isyarat melalui teknologi penghantaran gentian optik

Itu sendiri, penggunaan gentian optik sebagai isyarat translator - hanya pendedahan ilmu yang mengkaji seksyen saintifik gentian optik. Pakar dalam arah ini sedang mengkaji penghantaran maklumat dan penyebaran cahaya, dan dalam konteks yang sama, panduan cahaya digabungkan. Yang terakhir ini digunakan, dan sebagai pengedar dunia dan bagaimana pemancar maklumat. Dengan cara ini, berdasarkan diod pemancar cahaya sebagai trend moden pembangunan teknologi laser. Dalam kes ini, bagaimanapun, satu lagi soalan yang menarik - apa fenomena terletak di tengah-tengah gentian optik? Fenomena pantulan dalaman (total) sinaran elektromagnet dalam sempadan dielektrik mempunyai indeks biasan yang berbeza. Mana pembawa maklumat berfungsi bukan isyarat elektromagnet, dan fluks cahaya dikodkan. Untuk memahami tahap keunggulan kabel gentian optik kepada logam tradisional sekali lagi perlu beralih kepada keupayaan mereka. Telah disebutkan gentian benang yang tebal tidak lebih daripada 0.5 mm, mampu memberikan jumlah maklumat yang akan berkhidmat pendawaian tembaga konvensional dengan ketebalan hanya 50 mm.

Kaedah serat optik pembuatan

Terdapat dua kaedah utama, yang boleh dihasilkan dalam gentian optik. Ini adalah teknik penyemperitan dan lebur menggunakan preforms. Teknologi yang pertama membolehkan bahan berasaskan plastik yang berkualiti rendah, sehingga hari ini ia boleh dikatakan tidak digunakan. Kaedah kedua dianggap utama dan paling berkesan. preform - adalah kosong, bertempat di struktur untuk melukis benang. Mengikut piawaian moden, preform mungkin mempunyai ketinggian sehingga beberapa puluh meter. Zahirnya, kaca ini rod dengan diameter kira-kira 10 cm, dari mana gentian teras cair. Dalam proses pembuatan rod bersama-sama dengan campuran gentian dipanaskan kepada suhu yang tinggi, selepas itu yang filamen berputar. Panjang bahan yang terhasil boleh mencapai beberapa kilometer, walaupun dalam kes ini diameter kekal malar - Pelarasan kawalan automatik. Bergantung kepada di mana gentian optik, bahan untuk ia boleh lapisan yang memberi perlindungan fizikal dan kimia yang akan digunakan sebelum diproses. Bagi campuran untuk benang dalam komposisi mereka biasanya termasuk bahan-bahan seperti polyimide, acrylate, dan silikon.

Ciri-ciri struktur gentian optik

Bahagian tengah benang adalah teras - teras sangat serat, yang akan menyebarkan cahaya dalam perjalanan operasi. teras mempunyai ciri-ciri indeks biasan cahaya yang tinggi yang dicapai dengan menggunakan kaca didopkan dengan bahan tambahan khas pengubahsuaian. Sebagai contoh, bagi gentian silika menggunakan komponen biasa seperti pendopan biasan. Sebaliknya, shell melakukan beberapa perkara, yang paling penting adalah perlindungan fizikal serta-merta teras. Bahagian ini juga memberikan kesan pembiasan, tetapi dengan kadar yang minimum. Sempadan antara kedua-dua bahan-bahan yang membentuk struktur panduan cahaya yang tidak membenarkan jumlah rasuk utama melampaui teras. Juga diperhatikan bahawa asas-asas gentian optik merujuk kepada jenis gentian material. Lebih tepat, kita bercakap tentang pandu gelombang dielektrik yang menghantar isyarat cahaya.

Jenis gentian optik

Kuarza paling biasa, plastik dan serat flyuoridnye. benang kuarza berdasarkan leburan oleh oksida atau struktur bahan yang sama termasuk oksida silikon terdop. Rangka kerja ini membolehkan untuk menghasilkan serat fleksibel dan panjang, ciri-ciri dan di mana kekuatan mekanikal yang tinggi. optik plastik gentian yang diperbuat daripada polimer dan, seperti telah disebutkan, tidak dapat memastikan angka prestasi tinggi. Khususnya, benang itu mempunyai peratusan besar kehilangan data, yang menghadkan penggunaannya dalam bidang menuntut. Sebaliknya, serat kemampuan plastik menyimpan permintaan untuk bahan ini dalam arah yang berorientasikan segmen pengguna. Bagi bahan-bahan optik flyuoridnyh, asas mereka adalah berdasarkan pada kaca mata fluorozirconate dan fluoroaluminate. Ia adalah penyelesaian yang agak moden dan berteknologi tinggi untuk komunikasi optik, tetapi kandungan logam berat dalam struktur juga menghalang penggunaan mereka, sebagai contoh, dalam industri penjagaan kesihatan.

Peralatan pengukuran untuk serat

Peralatan yang paling biasa digunakan dalam set gentian optik dan sensor adalah jeriji Bragg. Fiber optik sensor - alat bertujuan untuk menetapkan nilai-nilai yang mencirikan keadaan bahan pada masa ini. Sebagai contoh, pelbagai sensor boleh menentukan tekanan, suhu, getaran, tekanan, dan pembolehubah lain. Bragg parutan fungsinya ia lebih hampir kepada ciri-ciri optik. Ia menangkap dalam gentian teras gangguan berkala biasan. ukuran ini membolehkan untuk menentukan bagaimana gentian optik berkesan dalam isyarat siaran dalam keadaan tertentu. Juga, pakar menggunakan OTDR, pelesapan angka pendaftaran dan rintangan.

penguat gentian optik dan laser

Ini adalah produk yang paling maju, yang dibangunkan berdasarkan teknologi optik serat. Tidak seperti lain-lain jenis laser, penggunaan filamen optik membolehkan padat dan pada peralatan cekap masa yang sama. Khususnya, teknologi gentian optik telah menggantikan peranti laser klasik kerana kelebihan berikut:

• Kecekapan penyingkiran haba.
• Peningkatan kadar radiasi output.
• Mengepam kecekapan.
• kebolehpercayaan yang tinggi dan kestabilan laser.
• peralatan berat badan yang rendah.

Sebaliknya, penguat bergantung kepada jenis ini boleh digunakan dalam talian rangkaian rumah, meningkatkan tahap prestasi garis serat utama. Walau bagaimanapun, skop operasi gentian adalah bernilai mengingati dengan lebih terperinci.

Mengapa menggunakan gentian optik?

beberapa arah, yang menggunakan bahan gentian optik boleh dikenal pasti. Ini adalah bidang aplikasi domestik, peralatan telekomunikasi dan peralatan komputer, selain kelebihan yang khusus, termasuk beberapa cabang perubatan. gentian optik khas dibuat bagi setiap segmen ini. Digunakan sebagai media standard penghantaran TV atau isyarat Internet, sebagai contoh, limited model plastik murah kualiti sederhana. Tetapi bagi peralatan laser dan mahal peranti perubatan menggunakan berkualiti tinggi gentian kuarza disediakan sebagai pengubah tambahan.

Penggunaan gentian optik dalam bidang perubatan

gentian sedemikian boleh digunakan dalam peralatan perubatan dan instrumen. Teknik standard melibatkan kemungkinan memperkenalkan peralatan khas pada gentian cahaya dibiaskan yang sudah berada di dalam organ badan boleh menghantar isyarat kepada kamera televisyen luar. Gentian optik digunakan dalam perubatan dan sebagai bahan pencahayaan. Apparatus dilengkapi dengan modul-modul serat membolehkan anda tanpa rasa sakit untuk menyerlahkan rongga perut, nasofarinks, dan lain-lain

Penggunaan gentian optik dalam peralatan komputer

Mungkin ini adalah niche yang paling biasa, yang telah menemui gentian tempatnya. Tanpa itu hari ini tidak boleh melakukan hubungan antara peranti individu yang menghantar maklumat. Sudah tentu, ini terpakai kepada kawasan-kawasan di mana ia adalah mustahil atau tidak sesuai untuk menggunakan sambungan wayarles, yang juga aktif menggantikan kabel seperti itu. Sebagai contoh, syarikat-syarikat telekomunikasi terbesar sedang membuka rangkaian tulang belakang antara wilayah, yang menggunakan gentian optik. Penggunaan saluran ini untuk peralatan periferal dan perkhidmatan telekomunikasi konvensional membolehkan pengguna untuk mengoptimumkan kos kewangan untuk penyelenggaraan infrastruktur rangkaian, serta meningkatkan kecekapan penghantaran data.

keburukan serat

Malangnya, helai optik tidak boleh melakukannya tanpa kelemahan. Walaupun kandungan penghantaran tersebut adalah lebih murah, apatah lagi kekurangan keperluan untuk kemas kini yang kerap, kos bahan adalah lebih tinggi daripada rakan-rakan logam. Di samping itu, gentian optik dan penggunaannya dalam bidang perubatan adalah amat terhad kerana kandungan dalam sesetengah aloi plumbum dan zirkonium kekotoran, bahaya toksik kepada manusia. Pada asasnya ia melibatkan tertinggi model kualiti kaca, tidak plastkovyh.

Pengeluaran serat optik di Rusia

Sebagai sebahagian daripada program penggantian import pada tahun 2015, kilang "sistem gentian optik" telah dibuka pada Mordovia. Ia adalah satu-satunya syarikat di Rusia, yang pada masa ini sejauh mungkin cuba untuk memenuhi keperluan pengguna domestik dalam gentian optik. Pada tahun 2015, industri Rusia juga terlibat dalam pembuatan bahan-bahan gentian optik, tetapi hanya dalam projek yang disasarkan tertentu. Jenis yang sama keadaan terus hari ini. Jika syarikat tertentu akan memerlukan gentian optik dan penggunaannya dalam bidang perubatan dan dalam bidang kemudahan telekomunikasi akan dibenarkan dari segi kewangan, maka ada banyak kilang-kilang bersedia untuk bekerja pada perintah khas yang berasingan. Walau bagaimanapun, pengeluaran besar-besaran kabel yang sama daripada gentian satu-satunya tumbuhan Mordovia akan bekerja dalam masa terdekat. Tambahan lagi, walaupun dia tidak mampu untuk membekalkan pasaran mengikut jumlah permintaan. Sebahagian besar pengeluaran masih membeli di Amerika Syarikat dan Jepun. Walaupun produk tempatan yang dihasilkan bahan-bahan mentah yang diimport.

kesimpulan

produk serat optik dibentuk sebagai satu segmen pasaran sudah kira-kira 15-20 tahun. Selama ini pengguna dapat menghargai maruah kabel baru, tetapi kemajuan tidak berdiam diri. Dengan peningkatan kualiti teknikal dan fizikal dan memperluas penggunaan aplikasi bahan. Gentian optik terkini berdasarkan pada teknologi nano, khususnya, digunakan secara aktif dalam industri industri minyak dan gas dan pembelaan. Sebaliknya, tak linear optik gentian berkembang manakala hanya konsep, tetapi kawasan yang sangat menjanjikan teknologi. Antaranya ialah mampatan denyutan laser, soliton optik, optik sinaran ultra pendek, dan lain-lain Ia adalah jelas bahawa sebagai tambahan kepada kajian teori dengan kemungkinan pembukaan dan dalam pengetahuan yang ketat saintifik, perkembangan baru dan membolehkan pasaran untuk membuat tawaran baru kepada pelanggan tahap yang berbeza.