Краткий обзор по истории развития оптической связи

Рефераты по коммуникации и связи » Краткий обзор по истории развития оптической связи

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.