Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la fibra óptica se ha expandido en los campos de las comunicaciones, la electrónica y la energía eléctrica, convirtiéndose en un nuevo material básico prometedor. La tecnología de fibra óptica que la acompaña también le gana a las personas el favor de&con novedad y conveniencia.
Función de transmisión de potencia completa
Larian Corporation de los Estados Unidos utilizó con éxito la fibra óptica para completar la función de transmisión de energía, abriendo una nueva forma en el campo de la energía. Utilizan diodos láser semiconductores en el extremo de transmisión para convertir la energía eléctrica en luz láser para su transmisión en fibras ópticas, y utilizan células solares como dispositivo terminal receptor. Este dispositivo utiliza arseniuro de galio de 300 micrones de espesor como sustrato aislante, cubierto con una celda solar de 20 micrones de espesor. Está dividido en 6 áreas independientes, que están conectadas en serie por puentes aéreos chapados en oro. Cuando la luz láser transmitida por la fibra óptica golpea la célula solar, la energía de la luz se convierte inmediatamente en energía eléctrica. El voltaje generado por cada área es exactamente de 1 voltio, y las seis áreas en serie tienen un voltaje de 6 voltios, que es suficiente para el circuito de control de la mayoría de los sensores.
ampliamente utilizado
Si la potencia del diodo láser aumenta continuamente y está equipada con un sistema completo de transmisión de energía, la transmisión de energía de fibra óptica puede usarse ampliamente en aspectos militares, industriales, comerciales y de otro tipo. El laboratorio Bogen de France GG, que se especializa en computadoras, equipos electrónicos, procesamiento de señales y tecnología de imagen, utiliza solitones ópticos y pulsos cortos para lograr una transmisión sin distorsiones en fibras ópticas. Esta tecnología puede resolver los problemas de dispersión cromática y efectos no lineales sin requerir múltiples dispositivos de regeneración a lo largo del cable óptico. Solo es necesario configurar un amplificador cada 100 kilómetros aproximadamente cuando esté trabajando. Las wavelets solitarias pueden pasar entre sí sin interferir entre sí. Se dice que esta nueva tecnología se utiliza en submarinos submarinos dentro del rango de 6450-12900 kilómetros y puede resolver el problema de las dificultades de comunicación. Una tecnología de comunicación de fibra óptica de señal de portadora irregular desarrollada por expertos estadounidenses en seguridad de las comunicaciones está diseñada específicamente para hacer frente a los espías cada vez más desenfrenados y sofisticados de GG. Esta tecnología primero convierte información útil, como la voz, en señales de pulsos digitales, y luego codifica estas señales de pulsos digitales y las modula en portadoras de microondas aleatorias que cambian irregularmente. Al enviar, el dispositivo de transmisión láser transmite la señal portadora irregular que lleva información al receptor a través del sistema de comunicación de fibra óptica. El receptor láser del receptor utiliza una tecnología especial para sincronizar y coordinar dinámicamente con el dispositivo láser emisor, y finalmente completa la tarea de demodular señales útiles de portadores irregulares. Con esta tecnología, los espías ya no serán útiles, solo escucharán ruidos caóticos. Australia Pauline desarrolló recientemente una balanza de fibra que puede pesar camiones con una fibra y un láser. Este tipo de escala de fibra utiliza una fibra óptica con características de resistencia muy especiales. Cuando está bajo presión o tensión, la fibra óptica se deformará levemente, causando que las características del láser cambien. En este momento, el detector aprenderá inmediatamente este cambio y lo convertirá en un cambio de señal eléctrica. Esto se refleja en el panel de visualización del instrumento. Como la fibra óptica está hecha de vidrio, tiene resistencia a la humedad y a la radiación. Más importante aún, es fácil de instalar y mantener. Es adecuado para la instalación en carreteras principales en áreas urbanas, alrededor de fábricas, aeropuertos y pistas, almacenes y puertos. Trabajo continuo durante 24 horas. Por lo tanto, además de pesar, también puede desempeñar un papel de supervisión y la precisión es mucho mayor que la de los dispositivos electrónicos existentes.
Fibra óptica plástica
Según un informe reciente del US Journal, una fibra óptica de plástico desarrollada por Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, tiene una velocidad de transmisión 30 veces más rápida que el cable de cobre estándar actual, y es más liviana, más flexible y de bajo costo que la fibra de vidrio. . Este tipo de fibra óptica utiliza la refracción de la luz o el modo de salto de la luz en la fibra para alcanzar una mayor velocidad de transmisión, y puede transmitir datos a una velocidad de 3 megabits por segundo dentro de los 100 metros. En la actualidad, se han tendido 370,000 kilómetros de cables ópticos submarinos en todo el mundo. Esta longitud casi puede dar la vuelta a la tierra 10 veces. Además, debido a que se utilizan láseres en ambos extremos, los repetidores para amplificar señales ya no son necesarios durante la transmisión, lo que reducirá en gran medida el costo y los costos de las llamadas. Según los informes, el cable óptico submarino de mayor capacidad del mundo&que conecta Europa y Estados Unidos está a punto de abrirse. Se está tendiendo este cable de fibra óptica de comunicación submarina que conecta el mundo. Este es el proyecto más magnífico en el campo de la comunicación en el siglo XX y cuenta con el apoyo de 30 organizaciones internacionales de telecomunicaciones en todo el mundo. Cruza el Océano Atlántico, cruza el Mar Mediterráneo, atraviesa el Mar Rojo y el Océano Índico, y cruza el Estrecho de Malaca hacia el Océano Pacífico. Con una longitud total de casi 320,000 kilómetros, se conecta a 175 países y regiones, y puede hacer 2.4 millones de llamadas telefónicas o transmitir cientos de miles de imágenes comprimidas al mismo tiempo. Todo el proyecto costó 14 mil millones de dólares y se espera que se complete en 2003.
Principio de composición
La tecnología de fibra óptica generalmente consta de tres partes: el extremo de transmisión de la señal óptica, la fibra óptica utilizada para transmitir la señal óptica y el extremo de recepción de la señal óptica.
La función del extremo de transmisión de la señal óptica es convertir la señal eléctrica a transmitir en una señal óptica a través de un dispositivo de conversión electroóptico. Actualmente, el dispositivo de conversión electroóptica del extremo transmisor generalmente usa un diodo emisor de luz o un tubo láser semiconductor. La potencia de luz de salida del diodo emisor de luz es relativamente baja, la tasa de modulación de la señal es relativamente baja, pero el precio es barato. Su potencia de luz de salida y la corriente de accionamiento son básicamente lineales dentro de un cierto rango, que es más adecuado para la transmisión de señales analógicas a corta distancia, baja velocidad y La potencia de salida del diodo es grande, la tasa de modulación de la señal es alta, pero el precio es relativamente alto y es adecuado para la transmisión de señales digitales de alta velocidad y larga distancia. La función de la fibra óptica es transmitir la señal óptica en el extremo transmisor al extremo receptor de la señal óptica con la menor atenuación y distorsión posible. En la actualidad, la fibra óptica se utiliza generalmente en la banda del infrarrojo cercano. 0.84& micro; m 、 1.31& micro; m 、 1.55& micro; m Fibra de cuarzo multimodo o monomodo con buena transmitancia. La función del extremo receptor de la señal óptica es restaurar la señal óptica a la señal eléctrica correspondiente a través del dispositivo de conversión fotoeléctrica. El dispositivo de conversión fotoeléctrica generalmente usa un fotodiodo semiconductor o un fotodiodo de avalancha. La longitud de onda emisora de luz de la fuente de luz que constituye el sistema de transmisión de fibra óptica debe coincidir con la banda de longitud de onda de la ventana de baja pérdida de la fibra de transmisión y la banda de respuesta máxima del dispositivo de detección fotoeléctrica. El dispositivo de conversión electro-óptica del extremo de transmisión adopta la longitud de onda de emisión central de 0,84& micro; m El diodo emisor de luz semiconductor de infrarrojo cercano de alto brillo, la fibra de transmisión adopta fibra de cuarzo multimodo y el dispositivo de conversión fotoeléctrica del extremo receptor adopta la longitud de onda de respuesta máxima de 0,8& micro; m-0,9& micro; mFotodiodo de silicona. Cada parte se presentará con más detalle a continuación.
Transmisor de señal óptica plegable
El circuito de conducción y modulación del LED utilizado en el sistema se muestra en la Figura 2. La modulación de la señal adopta el método de modulación de intensidad de luz, y el potenciómetro de ajuste de intensidad de luz se envía para ajustar la corriente de conducción estática que fluye a través del LED, de manera correspondiente cambiando la potencia de luz emitida del LED, el rango de ajuste de la corriente de conducción estática establecida es de 0-20 mA, correspondiente al valor de visualización del valor de visualización de conducción de la intensidad de transmisión de luz del panel de 0-2000 unidades, cuando la corriente de conducción es pequeña, la luz La potencia de emisión del diodo emisor y la corriente de activación son básicamente lineales, de audio. La señal se acopla al terminal de entrada negativo de otro amplificador operacional después de ser aislada por el condensador, la red de resistencia y el amplificador operacional, y superpuesta con la corriente estática de conducción de la luz. diodo emisor para hacer que el diodo emisor de luz envíe una señal óptica que cambia con la señal de audio, y luego a través del acoplador de fibra óptica Th Esta señal óptica está acoplada a la fibra de transmisión. El extremo bajo de la frecuencia de la señal transmisible puede ser determinado por la red de condensadores y resistencias, y la respuesta de baja frecuencia del sistema no es mayor que 20Hz
Receptor de señal óptica plegable
Es el diagrama del principio de funcionamiento del extremo receptor de la señal óptica. La fibra de transmisión acopla la señal óptica desde el extremo de transmisión al fotodiodo del dispositivo de conversión fotoeléctrica a través del acoplador de fibra óptica. El fotodiodo convierte la señal óptica en una señal de corriente proporcional a ella. El diodo debe tener polarización inversa cuando está en uso, y la señal de fotocorriente se convierte en una señal de voltaje proporcional a la misma por la conversión de voltaje de corriente del amplificador operacional. La señal de audio contenida en la señal de voltaje se acopla al amplificador de potencia de audio para hacer que el altavoz suene a través del condensador y la resistencia. La respuesta de frecuencia del fotodiodo es generalmente alta, y la respuesta de alta frecuencia del sistema depende principalmente de la frecuencia de respuesta del amplificador operacional.
Fibra de transmisión
En la actualidad, la fibra óptica que se usa para la comunicación óptica generalmente usa fibra de sílice. Está cubierto con una capa de revestimiento con un pequeño índice de refracción n1 dentro del núcleo con un gran índice de refracción n2. La luz se distribuye completamente en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento. La reflexión está restringida para propagarse en el núcleo de la fibra. Como se muestra en la Figura 5, la fibra óptica es en realidad una especie de guía de onda dieléctrica. La luz está bloqueada en la fibra óptica y solo puede transmitirse a lo largo de la fibra óptica. El diámetro del núcleo de la fibra óptica es generalmente de unos pocos micrones a cientos de micrones. Según el modo de luz de transmisión, se puede dividir en fibra multimodo y fibra monomodo, y se puede dividir en tipo de paso de índice de refracción y fibra graduada de índice de refracción de acuerdo con las diferentes formas de distribución del índice de refracción de fibra. La fibra de tipo de paso de índice de refracción contiene dos medios coaxiales simétricos circulares, ambos de textura uniforme, pero tienen diferentes índices de refracción. El índice de refracción de la capa exterior es más bajo que el de la capa interior.
Una fibra de índice graduada es un tipo de fibra cuyo índice de refracción se gradúa a lo largo de la sección transversal de la fibra. El propósito de cambiar el índice de refracción es hacer que las velocidades de grupo de varios modos sean similares, reduciendo así la dispersión modal y aumentando el ancho de banda de comunicación. Las fibras de tipo escalonado de índice de refracción multimodo producen dispersión entre modos debido a las diferentes velocidades de grupo de cada modo de transmisión, y el ancho de banda de transmisión es limitado. La fibra graduada de índice de refracción multimodo aumenta el ancho de banda de transmisión de señal debido a su distribución especial de índice de refracción, lo que hace que la velocidad de grupo de cada modo de transmisión sea la misma. La fibra monomodo es una fibra que solo transmite un modo óptico único, y la fibra monomodo puede transmitir el ancho de banda de señal más alto. En la actualidad, las fibras ópticas monomodo se utilizan principalmente en comunicaciones ópticas de larga distancia.
Los principales indicadores técnicos de la fibra de sílice incluyen características de atenuación, apertura numérica y dispersión. Apertura numérica: la apertura numérica describe las características de la fibra junto con la fuente de luz, el detector y otros dispositivos ópticos. Su tamaño refleja la capacidad de la fibra óptica para captar luz. Como se muestra en la Figura 5, la luz incidente en la cara final de la fibra óptica dentro del ángulo sólido 2θmax se refleja totalmente en la interfaz interna de la fibra óptica a transmitir, y la luz incidente en la cara extrema de la fibra óptica exterior el rango de 2θmax es La interfaz interna de la fibra no produce una reflexión total, sino que se transmite al revestimiento y se atenúa de inmediato. La apertura numérica de la fibra se define como: NA=Sinθmax, su valor está generalmente entre 0,1 y 0,6, y el θmax correspondiente está entre 90 y 330, la fibra multimodo tiene una gran apertura numérica y la apertura numérica de la fibra monomodo es relativamente pequeño, por lo que generalmente la fibra monomodo necesita láser de semiconductor LD como fuente de luz.
