КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Прозрачност на стъклото зависи от наличието на примеси от различни елементи

Фиброоптичните кабелни линии

Оптичното влакно разпространява ... "невидима" светлина. Това може да изглежда донякъде изненадващо, особено след като рекламни списания можете да видите на цветни снимки, на които светлината лее грандиозно фен на стъклени влакна - прежди. Но това не е така!

Дали светлината е невидим? За да бъдем точни, трябва да се каже, че светлината се нарича електромагнитна радиация, се възприема от човешкото око. Дължината на вълната на излъчване 0.4 - 0.75 микрона. Но често физика нарича невидима светлина и електромагнитни вълни, дължината на които се намират далеч извън този обхват: 0.01 - 340 микрона.

Сега техниката за комуникация оптични влакна са широко използвани дължина на вълната от 0.85 микрона, което е извън видимия диапазон.

Ако съставен от нишка и се поставят в лазерния лъч (-тиофен, L = 0,63 mm), дори ако неговата дължина кратко достатъчно светлина толкова слаб, че няма да бъдат изпуснати от противоположния край на конеца. Така че, обикновеното стъкло не е толкова прозрачна, колкото бихме искали, и лъч това "препъни" не стигнат до финала.

Колкото по-малко примеси, стъклото е прозрачен. При производството на стъклени влакна трябва да се осигури висока степен на почистване. Се свъхчиста стъкло провали напоследък. Тя е изработена през 1970 г., инженерът на американската компания «Corning стъкло компанията» по име Capron. Той и колегите му са направили тънка стъклена нишка много висока (към момента) прозрачност: в такива прежди светлина на разстояние от 1 км до 100 пъти по-слаба.

По-нататъшен напредък в технологията на оптични влакна supertransparency вече допуска в 1972-1973 години. намаляване на отслабване на светлината: Сега на същото разстояние го отслабва само 3 пъти. В най-добрите примери за съвременни оптични влакна, направени от свръхчиста силициево стъкло, на светлинния интензитет на дължината 1 км се намалява само 1,05 пъти.

Как да стигнем свъхчиста стъкло? Това е много трудоемък процес. Как се прави стъкло от кварц.

Кварцов - силициев оксид (SiO 2). При температури над 1710 ° С на кварцови топи и се превръща в течност. Това ще бъде възможно да се вари от стъкло кварц, а след това дърпа влакното от него. Въпреки това, в този случай е трудно да се освободи от нечистотиите и да произвежда свъхчиста стъкло, обаче, се процедира по следния начин. Първоначално чрез химическа реакция "газ" кварц (или, да речем, на своята газова фаза), в състояние на примеси в кварцов почти няма. След това се утаява чрез охлаждане в твърда форма на външната или вътрешната повърхност на цилиндричния прът. Този метод се нарича - химическо отлагане на пари.



Да разгледаме случая (процес, разработен от американската фирма «Corning стъкло"), когато кварцов отлагане се случва по външната повърхност на ядрото (наречена семето). Горелката Бунзенова като газова смес се подава: горивен газ - за създаване на висока температура на пламъка; газ за образуване на силициево съединение с хлор (хлорид SiCl 4) - като основна "собственик" силиций; кислород (О2) - за хлорид окислителната реакция. В горещ пламък (1600 ° С) силиций и кислород рекомбинират и фини прахови частици се произвеждат с висока чистота кварцово стъкло (SiO 2), и се разделят на независим хлорен газ (2Cl 2) излиза през аспиратор за.

На разстояние 15 cm от горелката се върти и се премества по нея семена бар, повърхността на които се придържат праховите частици. На една минута се нанася върху прът 0.5 ... 1.0 грама стъклото. Когато дебелината на слоя достигне желания размер, процесът се спира и заготовката се отстранява от прът стъкло семена. Оказва се, стъклена тръба, както и необходимостта от солидна цилиндрична заготовка. Какво да се прави? Какво да правя след това?

следващия етап на процеса се състои в нагряване на заготовката на пламък тръба приблизително до 1900 ° С Поради сили на повърхностно напрежение, възникнали в омекотена тръбата е "срив" (има такива технически термин) в непрекъсната тръбна цилиндър. Полученото стъкло заготовката се изтегля в тънък влакна. Например, от заготовка 1 м и диаметър 1 cm може да се издърпа диаметър стъклени нишки от 100 микрона и дължина от 10 км.

И все пак, без значение колко се опитват да направят ултра-чисто стъкло, светлината в него все още е отслабена. Светлината затихване настъпва по две причини: тя се разсейва навън от стъклени нишки и се абсорбира в него молекули и атоми "вредни" примеси в стъклото. Установено е, че разсейваща светлина зависи от дължината на вълната на излъчване се предава. Колкото по-къса дължина на вълната, толкова по-голяма разсейваща светлина.

Ако се вгледате в графика на светлина затихване в стъклени влакна (фиг. 5.8), построен за различните дължини на вълните, тогава е възможно да се види така наречената прозрачността на прозореца, в който сравнително малка затихване.

В комуникационната техника отслабване обикновено не се измерва в "умножена с", а в специални звена - "БЕЛС" (в чест на изобретателя на телефона, AG Бел). За да получите "белите", логаритми трябва "няколко пъти." Тези единици са особено полезни, когато става дума за отслабване в голям брой пъти. Например, ако на отслабване "кратно на" е милиона, след това "БЕЛС" - общо 6 (LG 1 милион = 6). Отслабването на 1000 съответства точно 3 B (LG 1000 = 3). След това всичко е ясно: 100 пъти - 2 В е 10 пъти - 1 Б. превод на бяло стойност "3 пъти" дават 0.5 D, и стойностите "1,05" - 0,02 Б. да практикуват Br - твърде голяма единица, така че често се използва фина - децибели (1 B = 10 гб).

По този начин, печалбите в прогресивно steklotehnology може напълно да оценят децибели (днес светлина намаляване или загуба на нейната интензивност на влакното е 0,2 db / km).

Но погледнете отново в прозореца "прозрачност". Той обхваща дължини на вълните, намиращи се в диапазона от близко инфрачервено лъчение (0.85 ... 1.8 микрона), т.е. в областта на "невидим" светлина. Въпреки това, в рамките на прозореца за някои лъчение (0.95; 1.24; 1.39 m) наблюдава отслабване на струи. Това е така, защото светлината колебание "са в резонанс с йонни вибрации" вредни "хидроксилни групи ОН - непрозрачни компоненти стъкло, от които по правило не може да избяга дори при производството на свръхчиста стъкло. Има абсорбция резонанс на леки йони на тези групи.

Сега става ясно защо влакната предпочитат да се справят с вълни от невидима светлина, с изключение, разбира се, тези вълни, които са силно абсорбира.


Известно е, че светлината скорост V в прозрачен материал е по-малка от скоростта на светлината в = 300 000 км / и във вакуум. отношение

п = с / о

означена с буквата п и наречен индекс на пречупване на светлината във веществото. Но възможно ли е да се прекъсне светлинния лъч? Оказва се, че можеш. Потапя чаша вода лъжица (фиг. 5.9). В интерфейса между въздуха и водата лъжица ще изглежда счупен. Това се случва, защото в интерфейса на въздух и вода светлинни лъчи поради различни скорости на разпространение (процент във вода на 1.33 пъти по-ниска, отколкото във въздуха) пречупена.

Така че, когато един лъч светлина попада на границата между две материали с коефициенти на пречупване п 1 и (В тази цифра въздухът е 1), с отразена светлина (не забравяйте "ъгъл на падане е равен на ъгъла на отражение"?) И пречупени лъчи. Първият се отразява от повърхността, той остава в материала, но вторият излиза извън него. За вещества - това загуба на разсейване на светлината.

В оптика, има формула, чрез която, знаейки, коефициентите на пречупване п 1 и п 2 вещества и ъгълът на падане Q (отражение) на снопа, може да се намери на ъгъла, под който се пречупва р AVE:

,

Разбира се, предаването на светлина през влакното би искал да види само светлината, отразена от границата и не се разпръсне извън веществото под формата на пречупени лъчи. Тя започва да се появят от момента, направо на ъгъл р достигне 90 °: има пълно отражение. Горната формула позволява да се изчисли ъгъла, под който лъча трябва да падне в същото време в интерфейса на материали. Например, стъклени влакна, с индекс 1 = 1.46, поставени във въздуха (п = 1, 2), за да бъде напълно отразява светлинните лъчи, които попадат върху неговата странична повърхност на ъгъл р> 45 °.

Ние не трябва да забравяме, че светлината въведен в края на фибри. Тук картината е различна: на страничната повърхност на влакното ще намалее лъч пречупена от неговия край. И това трябва да падне, така че напълно отразена от страничната повърхност (вж. Фиг. 5.9). Въпросът е: под какъв ъгъл на светлина трябва да бъде въведена във влакното? Изглежда, че стъклените влакна, индекс на пречупване от които е равна на или по-голяма от 1,46, всички инцидента лъчи върху крайната повърхност, насочена по влакното и светлината не е разпръснат. Те включват влакна и кварцово стъкло чийто индекс на пречупване е точно равен на 1.46.

Въпреки това, се използват от "голите" оптични кабели. И сега по някаква причина. За да се запази оптичните свойства на влакното в експлоатационни условия, необходими за защита повърхността от влага и от износване по време на експлоатацията и производството на кабела намотка. В допълнение, голи стъклени влакна по време на образуването на микропукнатини върху тяхната повърхност може спонтанно да прекрати; това се дължи на концентрацията на механични напрежения по повърхността на влакната. Следователно, прежда стъкло се поставя във вътрешността на защитната пластмасово покритие. За да не се наруши условията на разпространение на светлината вълна в влакно (пластмаса не е въздух), се състои от две стъклени слоеве: вътрешен слой образуващ сърцевина влакна и външния слой е черупката. Индексът на обвивката на пречупване направи индекса на пречупване по-ниска от ядрото, така че почти всички от светлинните лъчи се разпространяват в рамките на ядрото.

Направете двуслойна влакна с различни индекси на рефракция, не е твърде трудно. При изграждането на семена прът слой от кварцово стъкло, в точното време (т.е. при получаване на нейната дебелина, съответстваща на сърцевината на влакната) газовата смес подава към горелката, добавя добавки, които модифицират индексът на пречупване на следващия слой черупката. Това дава възможност за получаване на влакна, състоящ се от няколко слоя с различни индекси на рефракция.
Оптични влакна, в която индекс на пречупване променя степенно (етап) при прехода от ядрото към обвивката (или черупки), наречен стъпаловидно.

Обикновено, основни и облицовъчни индексите на пречупване се различават съвсем леко. Например, ако индексът на пречупване п = 1 1,465, на пречупване п обвивката 2 = 1.460. Изчисляване съгласно формулата, дадена по-горе показва, че сърцевината да не всички лъчи, а само тези, които са подходящи за прекратяване под лек ъгъл. Ако освен това, да се направи в основата на много тънък, например 5 ... 10 микрона (човешки косъм е по-тънка), след това може да бъдат разпределени само един лъч или мода. Всички оптично влакно с диаметър облицовка на стандарта - 125 микрона. Такива влакна се нарича единичен режим. По-добре е да насочва остър лъч полупроводников лазер (Фиг. 5,11) като дифузен поток на светлината от LED да влезе в малък ядрото е много трудно.

На практика, фибри също е широко използван с дебела сърцевина - 50 ... 80 mm (външен диаметър остава непроменен - 125 микрона). С такива леки водачи могат да имат без особено затруднение да "работят" евтин и произвежда в големи количества светодиоди. Поради факта, че голямо ядро влакното да въведете (и ще се разпространява върху него) просто много лъчи (или режима), а не един, както е в един режим влакно, оптични влакна на този проект се нарича многофункционални.

Тя може да изглежда, че използването многомодовото влакно е много по-изгодно от един режим, и не се изисква висока ядро ​​точност производство и скъп източник на светлина (полупроводников лазер) не е необходимо, и по-малки възникнат затруднения при свързване влакна един към друг и влакната с източник (може да се дозира без специални конектори, направени с много висока точност и затова изправени много скъпо). Въпреки това, той не е така. В многорежимните светодиоди има един основен недостатък, което намалява до нула всички свои предимства.

Си представим, че такива влакна предава импулси с много висока скорост, например 1 Gbit / S (милиард бита за секунда). Всеки импулс съответства на един много кратък период от 1 флаш НЧ светлина (милиардна от секундата - това е трудно дори да си представим!). Така трябва да бъде. И така, ако бъдат разпределени по влакното е само един лъч. Но в мултимодален влакно се простира много лъчи: един от тях минава по-кратък маршрут - покрай основните ос, и други, които трябва да бъдат отразени от страничната повърхност на безкраен брой пъти - най-дългия път. И разликата в пътя се увеличава с дължината на влакното.

Закъснялото поради "изляза на сцената" пулса на светлинните лъчи "намазва" с течение на времето. Има една ситуация: че е крайно време да се предават на следващия импулс и не "излезе" проблясъци от предишната. За да избегнете това, е необходимо да се намали честотата на предаване на подготовката за толкова дълго, колкото светкавица няма да бъдат ясно отделени един от друг с интервали от време.

Ограничаване на скорост на предаване на цифрова информация - това е основният недостатък на мултимодалните светодиоди. Ограничаването им скорост на трансфер - 20 Mbit / сек. Вместо един режим влакно може да "управлява" скоростта на информация 100 Gbit / сек, т.е. 5000 пъти по-бързо.

За да се реализират предимствата на мултимодалните влакна и в същото време да увеличи скоростта на предаване на информация за тях, предложи да се направи влакната не са разместени (т.е. не с рязка промяна на индексите на пречупване и черупка) и линията на наклона - с плавна промяна на коефициента на пречупване на сърцевината единия край до другия. Такова действие позволява известна степен да се приведе в хода на различни лъчи и намаляване на "размиването" (експерти казват: вариацията) на светлинните импулси. Скоростта на предаване в такива влакна се увеличава в сравнение с увеличени влакна 100 пъти, т.е. 2 Gbit / сек. При производството на градиент влакна трябва да се гарантира, че количеството на добавки в газообразна смес от горелки, "отговорен" за пречупване на сърцевинния слой при отлагането непрекъснато се променя в зависимост от желаната право.

На външен вид оптични кабели са много като сила и могат да съдържат от няколко десетки до няколко стотин влакна.

Оптични кабели в нищо не отстъпва на електрически! Те могат да бъдат положени в земята и под водата, окачени на стълбове, стречинг в кабелни канали. Те могат да бъдат огъва лесно - влакната не подкопават, дори когато радиусът на завой е много малък, по-малко от 1 см; те са силни в пропастта - на самото влакно поради своята хомогенност се появи силна стомана низ от същия диаметър и се въвеждат в кабелната специална армировка (укрепване) елементи; добре защитени от влага и влага - бъде различен стъкло бледи и променят своите оптични свойства. Оптични кабели в много отношения превъзхожда сила! Те имат по-голям капацитет. В същото честотната лента, те са 5-6 пъти по-тънки и по-леки от 10 пъти електрически. Оптични кабели не се страхуват от мълнии, те не са корозирали от корозия; не са засегнати от всяка радиостанция или метро; не роден намеса в тях. Колко дефицит на мед и спаси тези кабели! В същото време запасите кварцово стъкло в природата не са особено ограничени. Без риск от погрешно пророкува: за тях в бъдеще.

Сега оптични кабели изпитват техните "зародиш", но почти всеки ден те намират нови техните приложения: линк заедно градовете и континентите, свържете PBX различни райони на града, заповядайте в обитателите на апартамента.

<== предишната лекция | Следващата лекция ==>
| Прозрачност на стъклото зависи от наличието на примеси от различни елементи

; Дата на добавяне: 01.15.2014; ; Прегледи: 116; Нарушаването на авторски права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикува материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:

  1. II. Поддържа постоянно, но различни периоди от условията на годината на въздуха в помещението.
  2. II. Психологически характеристики на различни видове разпит.
  3. Абсорбцията на газови примеси
  4. Автокоригиране и Автотекст - това са два различни начина на автоматично вмъкване на елементи.
  5. СХЕМА НА щети в РАЗЛИЧНИ
  6. Алгоритъмът на комплексно лечение на различни форми на диабетно стъпало
  7. Анализ на влиянието на различни фактори върху обема на производството. Анализ на влиянието на структурни промени в обема на производството
  8. Анализ на наличието и динамиката на техните собствени източници и ливъридж.
  9. Анализ на наличието и динамиката на техните собствени източници и ливъридж.
  10. Анализ на наличието и динамиката на оборотния капитал
  11. Анализ на наличността, движението и структурата на машини и съоръжения
  12. Анализ на съществуване, структурата и динамиката на източниците на рисков капитал.




ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Не е авторът на материала, и предоставя на студентите възможност за безплатно обучение и употреба! Най-новото допълнение , Ал IP: 66.249.93.207
Page генерирана за: 0.037 сек.