Med den snabba utvecklingen av vetenskap och teknik har optisk fiber expanderat inom områdena kommunikation, elektronik och elektrisk kraft och blivit ett lovande nytt basmaterial. Den medföljande optiska fibertekniken vinner också folk' s fördel med nyhet och bekvämlighet.
Komplett kraftöverföringsfunktion
Larian Corporation i USA använde framgångsrikt optisk fiber för att slutföra kraftöverföringsfunktionen, vilket öppnade ett helt nytt sätt inom kraftfältet. De använder halvledarlaserdioder vid den sändande änden för att konvertera elektrisk energi till laserljus för överföring i optiska fibrer och använder solceller som mottagningsändanordning. Denna enhet använder 300 mikron tjock galliumarsenid som ett isolerande underlag, täckt med en 20 mikron tjock solcell. Det är indelat i 6 oberoende områden, som är seriekopplade av guldpläterade luftbroar. När laserljuset som överförs av den optiska fibern träffar solcellen blir ljusenergin omedelbart elektrisk energi. Spänningen som genereras av varje område är exakt 1 volt och de sex områdena i serie har en spänning på 6 volt, vilket är tillräckligt för styrkretsen för de flesta sensorer.
används i stor utsträckning
Om laserdiodens kraft kontinuerligt ökas och utrustas med ett komplett kraftöverföringssystem kan kraftöverföring av optisk fiber användas i stor utsträckning i militära, industriella, kommersiella och andra aspekter. Frankrike' s Bogen-laboratorium, som specialiserat sig på datorer, elektronisk utrustning, signalbehandling och bildteknik, använder optisk soliton och korta pulser för att uppnå distorsionsfri transmission i optiska fibrer. Denna teknik kan lösa problemen med kromatisk spridning och icke-linjära effekter utan att kräva flera regenereringsanordningar längs den optiska kabeln. Behöver bara ställa in en förstärkare var 100: e kilometer när du arbetar. De ensamma vågorna kan passera genom varandra utan att störa varandra. Det sägs att denna nya teknik används i ubåten ubåt inom området 6450-12900 kilometer och kan lösa problemet med kommunikationssvårigheter. En oregelbunden kommunikationsteknologi för optisk fiberoptik utvecklad av amerikanska experter på kommunikationssäkerhet är specifikt utformad för att hantera dagens' Denna teknik konverterar först användbar information såsom röst till digitala pulsignaler och kodar sedan dessa digitala pulsignaler och modulerar dem på slumpmässiga mikrovågsbärare som ändras oregelbundet. Vid sändning sänder lasersändningsanordningen den oregelbundna bärarsignalen som bär information till mottagaren via det optiska fiberkommunikationssystemet. Mottagarens lasermottagare använder speciell teknik för att synkronisera och dynamiskt koordinera med den sändande laserenheten och slutar slutligen uppgiften att demodulera användbara signaler från oregelbundna bärare. Med hjälp av denna teknik kommer avlyssningar inte längre att vara användbara, de kommer bara att höra kaotiska ljud. Australien Pauline utvecklade nyligen en fibervägsskala som kan väga lastbilar med en fiber och en laser. Denna typ av fiberskala använder en optisk fiber med mycket speciella motståndsegenskaper. När den är under tryck eller spänning kommer den optiska fibern att deformeras något, vilket gör att laserens egenskaper förändras. För närvarande kommer detektorn att lära sig omedelbart denna förändring och omvandla den till en elektrisk signalbyte. Detta återspeglas på instrumentets displaypanel. Eftersom den optiska fibern är gjord av glas har den fuktbeständighet och strålningsbeständighet. Ännu viktigare är att det är lätt att installera och underhålla. Den är lämplig för installation på huvudvägar i stadsområden, runt fabriker, flygplatser och landningsbanor, lager och hamnar. Kontinuerligt arbete i 24 timmar. Därför kan den, utöver vägning, också spela en övervakningsroll och noggrannheten är mycket större än existerande elektroniska apparater.
Optisk fiberfiber
Enligt en ny rapport från US Journal har en optisk fiberfiber av plast utvecklad av Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, en överföringshastighet 30 gånger snabbare än den nuvarande koppartrådens standard, och är lättare, mer flexibel och till låg kostnad än glasfiber . Denna typ av optisk fiber använder ljusbrytning eller ljusläge i fibern för att nå en högre överföringshastighet och kan överföra data med en hastighet av 3 megabit per sekund inom 100 meter. För närvarande har 370 000 kilometer optiska ubåtskablar lagts över hela världen. Denna längd kan nästan cirkla jorden 10 gånger. Eftersom lasrar används i båda ändarna behövs inte längre repeterare för förstärkning av signaler under överföringen, vilket avsevärt minskar kostnaderna och samtalskostnaderna. Enligt rapporter är världens' s största kapacitet ubåt optisk kabel som förbinder Europa och USA håller på att öppnas. Denna ubåtkommunikationsfiberkabel som förbinder världen läggs. Detta är det mest magnifika projektet inom kommunikationsområdet under 1900-talet och stöds av 30 internationella telekommunikationsorganisationer runt om i världen. Den korsar Atlanten, korsar Medelhavet, passerar genom Röda havet och Indiska oceanen och korsar Malacasundet i Stilla havet. Med en total längd på nästan 320 000 kilometer ansluter den till 175 länder och regioner och kan ringa 2,4 miljoner telefonsamtal eller överföra hundratusentals komprimerade bilder samtidigt. Hela projektet kostade 14 miljarder dollar och beräknas vara klart 2003.
Sammansättningsprincip
Optisk fiberteknologi består vanligtvis av tre delar: den optiska signalöverföringsänden, den optiska fibern som används för att sända den optiska signalen och den optiska signalmottagande änden.
Funktionen för den optiska signalöverförande änden är att konvertera den elektriska signalen som ska överföras till en optisk signal via en elektrooptisk omvandlingsanordning. För närvarande använder den sändande änden elektrooptiska omvandlingsanordningen i allmänhet en ljusemitterande diod eller ett halvledarlaserrör. Den ljusemitterande diodens utgångsljuseffekt är relativt låg, signalmoduleringshastigheten är relativt låg, men priset är billigt. Dess utgångsljuskraft och drivströmmen är i princip linjära inom ett visst område, vilket är mer lämpligt för kortdistans, låg hastighet och analog signalöverföring; Diodens utgångseffekt är stor, signalmoduleringshastigheten är hög, men priset är relativt högt, och det är lämpligt för överföring med hög hastighet, digital signal. Funktionen hos den optiska fibern är att sända den optiska signalen vid den sändande änden till den mottagande änden av den optiska signalen med så lite dämpning och distorsion som möjligt. För närvarande används den optiska fibern vanligtvis i det nära infraröda bandet 0,84& mikro; m 、 1,31& mikro; m 、 1,55& mikro; mMulti-läge eller en-mode kvartsfiber med god transmittans. Funktionen för den optiska signalmottagande änden är att återställa den optiska signalen till motsvarande elektriska signal via den fotoelektriska omvandlingsanordningen. Den fotoelektriska omvandlingsanordningen använder vanligtvis en halvledarfotodiod eller en lavinfotodiod. Den ljusemitterande våglängden hos ljuskällan som utgör det optiska fiberöverföringssystemet måste matcha våglängdsbandet för överföringsfiberns lågförlustfönster och topp-svarbandet för den fotoelektriska detekteringsanordningen. Den sändande ändelektrooptiska omvandlingsanordningen antar den centrala emissionvåglängden på 0,84& mikro; m Den högljusstyrka nära-infraröda halvledarljusemitterande dioden, överföringsfiberen antar multimodkvartsfiber, och den mottagande slut-fotoelektriska omvandlingsanordningen antar toppresponsvåglängden på 0,8& mikro; m-0,9& mikro; mSilicon fotodiode. Varje del kommer att introduceras ytterligare nedan.
Vikbar optisk signalgivare
Driv- och moduleringskretsen för lysdioden som används i systemet visas i figur 2. Signalmoduleringen antar metoden för ljusintensitetsmodulering, och ljusintensitetsjusteringspotentiometern sänds för att justera den statiska drivströmmen som strömmar genom lysdioden, och därmed motsvarande ändra LED: s utsända ljuskraft. Det inställda statiska inställningsområdet för körström är 0-20 mA, vilket motsvarar displayvärdet för panelens ljusöverföringsintensitet körningsvisningsvärdet 0-2000 enheter, när körströmmen är liten, ljuset emitterande diodemissionskraft och drivströmmen är i princip linjär, ljud Signalen kopplas till den negativa ingången på en annan op-förstärkare efter att ha isolerats av kondensatorn, motståndsnätet och op-förstärkaren, och överlagrad med den statiska drivströmmen i ljus- emitterande diod för att göra att den ljusemitterande dioden sänder en optisk signal som ändras med ljudsignalen och sedan genom den optiska fiberkopplaren Th är en optisk signal är kopplad till transmissionsfibern. Den låga änden av den överförbara signalfrekvensen kan bestämmas av kondensator- och motståndsnätverket, och systemets låga frekvensrespons är inte större än 20Hz
Vikbar optisk signalmottagare
Det är arbetsprincipdiagrammet för den optiska signalmottagande änden. Överföringsfibern kopplar den optiska signalen från den sändande änden till den fotoelektriska omvandlingsanordningens fotodiode genom den optiska fiberkopplaren. Fotodioden konverterar den optiska signalen till en strömsignal som är proportionell mot den. Dioden bör vara bakspänd när den används, och fotströmsignalen omvandlas till en spänningssignal som är proportionell mot den genom strömspänningskonvertering av op-förstärkaren. Ljudsignalen i spänningssignalen är kopplad till ljudeffektförstärkaren för att driva högtalaren till ljud genom kondensatorn och motståndet. Frekvensresponsen för fotodioden är generellt hög, och systemets högfrekvensrespons beror huvudsakligen på svarsfrekvensen för operationsförstärkaren.
Överföringsfiber
För närvarande använder den optiska fibern som används för optisk kommunikation i allmänhet kiseldioxidfiber. Det är täckt med ett beklädnadsskikt med ett litet brytningsindex n1 inuti kärnan med ett stort brytningsindex n2. Ljuset är helt distribuerat på gränssnittet mellan kärnan och beklädnaden. Reflektionen är begränsad till att föröka sig i fiberns kärna. Som visas i figur 5 är den optiska fibern faktiskt en slags dielektrisk vågledare. Ljuset är låst i den optiska fibern och kan endast överföras längs den optiska fibern. Den optiska fiberns kärndiameter är vanligtvis från några mikron till hundratals mikron. Enligt transmissionsljusläget kan den delas upp i multimodsfibrer och enmoderfiber och kan delas in i brytningsindexstegstyp och brytningsindex graderad fiber enligt de olika sätten för fiberbrytningsindexfördelning. Fiberen av brytningsindexstyptyp innehåller två cirkulärt symmetriska koaxialmedier, som båda är enhetliga i struktur, men har olika brytningsindex. Brytningsindexet för det yttre skiktet är lägre än det för det inre skiktet.
En graderad indexfiber är en typ av fiber vars brytningsindex graderas längs fiberns tvärsnitt. Syftet med att ändra brytningsindexet är att göra grupphastigheterna i olika lägen likartade och därigenom minska modal spridning och öka kommunikationsbandbredden. Fibrer av multimodbrytningsindexstegstyp ger inter-mod-spridning på grund av de olika grupphastigheterna för varje modöverföring, och transmissionsbandbredden är begränsad. Multimodbrytningsindexgraderad fiber ökar signalöverföringsbandbredden på grund av dess speciella brytningsindexfördelning, vilket gör grupphastigheten för varje modsändning densamma. Enfunktionsfiber är en fiber som bara sänder ett enda optiskt läge, och enstegsfibre kan överföra den högsta signalbandbredden. För närvarande används optiska fibrer med enkel läge mestadels i optisk kommunikation på lång avstånd.
De viktigaste tekniska indikatorerna för kiseldioxidfiber inkluderar dämpningsegenskaper, numerisk bländare och spridning. Numerisk bländare: Numerisk bländare beskriver egenskaperna hos fiber i kombination med ljuskälla, detektor och andra optiska enheter. Dess storlek återspeglar den optiska fiberns förmåga att samla ljus. Såsom visas i fig. 5 reflekteras ljuset infallande på den optiska fiberns ändyta inom den fasta vinkeln 2max totalt vid det inre gränssnittet hos den optiska fibern som ska överföras, och ljuset infaller på den optiska fiberns ändyta utanför 2θmax-intervallet är fiberns interna gränssnitt ger inte total reflektion utan överförs till beklädnaden och dämpas omedelbart. Den numeriska öppningen för fibern definieras som: NA=Sinθmax, dess värde är i allmänhet mellan 0,1 och 0,6, och motsvarande θmax är mellan 90 och 330, Multimode-fiber har en stor numerisk öppning och den numeriska öppningen för enmodsfibrer är relativt liten, så i allmänhet behöver en-modsfibrer LD-halvledarlaser som sin ljuskälla.