Реферат
Краткий обзор по истории развития оптической связи
Волоконно-оптический кабель (ВОК) — один из основных элементов
волоконно-оптической системы передачи, причем наиболее материалоемкий и
дорогостоящий. Чтобы разработать и изготовить кабель, необходимо решить
целый комплекс проблем электротехники, физики, материаловедения и
технологии, изучить совместимость материалов элементов кабеля, испытать
кабель на надежность и, наконец, организовать его производство.
Немаловажными являются правильная прокладка или подвеска и организация
технической эксплуатации этих кабелей.
В существующей литературе по электросвязи эти вопросы рассматриваются,
как правило, весьма кратко и утилитарно. В данной книге авторы
попытались в известной мере ликвидировать этот пробел. В ней излагаются
теоретические основы функционирования ВОК, рассматриваются конструкции
оптических волокон (ОВ) и ВОК, материалы, характеристики и параметры.
Отдельные разделы посвящены конструированию, технологии изготовления и
испытанию ВОК. Особое внимание уделяется основам технической
эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
Книга рассчитана на широкий круг читателей, но все же, в первую очередь,
она задумана как пособие для инженерно-технических работников,
занимающихся конструированием и производством ВОК, строительством и
эксплуатацией ВОЛС. Книга может быть использована как учебник для
студентов и аспирантов, изучающих основы кабельного производства и
эксплуатации ВОЛС.
Использование света для передачи информации имеет давнюю историю.
Световыми сигналами пользовались еще тогда, когда и не существовало
понятия «электрическая связь». В тот период в качестве источников
оптического излучения использовали Солнце или костры. Лучи света,
моделированные дымом, лопастями семафора или иными приспособлениями,
передавались в пределах прямой видимости. Первые примеры использования
такой связи относятся ко времени гибели Трои (1269 г. до н.э.). Но и
сегодня военно-морской флот использует флажки, светофоры для передачи
информации. Более чем 200-летний этап проходил в постепенном
усовершенствовании световых линий передачи сигналов на большие
расстояния. Так, во Франции около 1794 г. Клод Шапп построил от Парижа
до Лилля систему оптического телеграфа из цепи семафорных башен с
подвижными сигнальными рейками. Информацию можно было передать по ней на
расстояние 230 км в течение 15 мин.
В России в 1795 г. И.П. Кулибин разработал свой семафорный телеграф,
использовавший более чем в 40 раз меньшее число знаков. Телеграф
Кулибина работал и ночью. В США оптический телеграф соединял Бостон с
островом Марта Вайнярд, расположенным недалеко от этого города. Все эти
системы устарели лишь с изобретением электрического телеграфа.
Американец Александр Грэхем Белл в 1880 г. изобрел фотофон, в котором
речевые сигналы могли передаваться с помощью света. Однако эта идея не
нашла практического применения, поскольку погодные условия и видимость
слишком отрицательно влияли на качество передачи. Английский физик Джон
Тиндаль предложил решение этой проблемы в 1870 г., незадолго до
изобретения Белла. Он продемонстрировал, что свет может передаваться в
потоке воды. В его эксперименте использовался принцип полного
внутреннего отражения, который также применяется в современных
волоконных световодах. После экспериментов Белла в области модуляции
света и Тиндаля в области управляемой передачи света американец Норманн
Р. Френч лишь в 1934 г. получил патент на оптическую телефонную систему,
в которой речевые сигналы могут передаваться через сеть оптических
кабелей, изготавливаемых из стержней чистого стекла или аналогичного
материала с низким коэффициентом затухания на рабочей длине волны.
Современная эра оптической связи началась с изобретением в 1958 г.
лазера и последовавшем вскоре, в 1961 г., созданием первых лазеров. По
сравнению с оптическим излучением обычных источников лазерное излучение
обладает высокой монохроматичностью и когерентностью и имеет очень
большую интенсивность. Возможность изготовления лазеров из
полупроводниковых материалов получила признание в 1962 г. В это же время
были разработаны элементы приемника в виде полупроводниковых фотодиодов.
Тогда оставалась нерешенной еще одна проблема — разработка подходящей
передающей среды.
В начале ХХ века были проведены теоретические и экспериментальные
исследования диэлектрических волноводов, в том числе гибких стеклянных
стержней. Вначале рассматривались попытки направления света по полому
световоду с помощью сложной системы линз или зеркал. Эти и другие
системы передачи сигналов имели уникальные характеристики с точки зрения
полосы пропускания и расстояний между ретрансляторами (много гигагерц и
десятки километров, затухание порядка 1…1,5 дБ/км), но отличались
большой сложностью и высокой стоимостью, что служило серьезным тормозом
на пути их массового внедрения. В СССР такие системы использовались для
управления с Земли движением лунохода.
Первые в мире коллективные исследования возможности создания
широкополосных линий передачи на основе волоконных световодов в СССР
начаты в 1957 г., частичные результаты которых опубликованы в 1961 г.
(О.Ф. Косминский, В.Н. Кузмичев, А.Г. Власов, А.М. Ермолаев, Д.М. Крупп,
Е.Н. Царевский, Ю.В. Попов и др.). В 1958 г. советские специалисты В.В.
Варган и Т.И. Вейнберг доказали, что «…светопоглощение стекол
обуславливается примесями красящих металлов, вносимыми шихтой, и
продуктами разъедания oгнеупоров; экспериментально показано, что
светопоглощение идеально чистого стекла очень мало и лежит за пределами
чувствительности измерительных приборов».
В 1966 г. к этим же результатам пришли и английские ученые Г. Као и
Джордж А. Хокхэм. Они опубликовали статьи о том, что оптические волокна
могут использоваться как средства передачи при достижении прозрачности,
обеспечивающей затухание менее 20дБ/км. Кроме того, они пришли к выводу,
что высокий уровень затухания, присущий первым волокнам (около 1000
дБ/км), связан с присутствующими в стекле примесями. Ими был также
указан путь создания пригодных для телекоммуникации волокон, связанный с
уменьшением уровня примесей в стекле.
В 1970 г. фирма Корнинг Гласе Уоркс (позднее переименованная в Корнинг
Инкорпорэйтид) произвела оптические волокна со ступенчатым профилем
показателя преломления и достигла коэффициента затухания менее 20 дБ/км
на длине волны 633 нм. Световоды с градиентным профилем показателя
преломления в 1972 г. имели затухание 4 дБ/км. В настоящее время в
одномодовых световодах достигнут коэффициент затухания 0,2 дБ/км при
длине волны 1550 нм. При этом значительно усовершенствована элементная
база оптических передатчиков и приемников, увеличена как мощность, так и
чувствительность, а также срок службы. Соответствующая кабельная
технология в сочетании с разъемными и неразъемными соединениями для
оптических волокон сделала возможным успешное внедрение этой новой среды
распространения.
Список литературы
Д.В. Иоргачев, О.В. Бондаренко. Волоконно-оптические кабели и линии
связи. — М.: Эко-Трендз, 2002.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
