Cunoștința Cu Fibrele Optice și Cabluri Pe Baza Lor

Fibră optică

Fibra optică este o fibră de sticlă sau plastic care transportă lumină de-a lungul său. Fibrele optice sunt folosite pe scară largă în domeniul telecomunicaţiilor, unde permit transmisii pe distanţe mai mari şi la lărgimi de bandă mai mari decât alte medii de comunicaţie. Fibrele sunt utilizate în locul cablurilor de metal deoarece semnalul este transmis cu pierderi mai mici, şi deoarece sunt imune la interferenţe electromagnetice. Fibrele optice sunt utilizate şi pentru iluminat şi transportă imagine, permiţând astfel vizualizarea în zone înguste. Unele fibre optice proiectate special sunt utilizate în diverse alte aplicaţii, inclusiv senzori şi laseri.

Fig1: Fibre optice

Lumina este dirijată prin miezul fibrei optice cu ajutorul reflexiei interne totale. Aceasta face fibra să se comporte ca ghid de undă. Fibrele care suportă mai multe căi de propagare sau moduri transversale se numesc fibre multimodale (MMF), iar cele ce suportă un singur mod sunt fibre monomodale (SMF). Fibrele multimodale au în general un diametru mai mare al miezului şi sunt utilizate în comunicaţii pe distanţe mai scurte şi în aplicaţii în care trebuie transferată multă putere. Fibrele monomodale se utilizează pentru comunicaţii pe distanţe de peste 550 m.

Conectarea fibrelor optice una de alta este mai complexă decât cea a cablurilor electrice. Capetele fibrei trebuie să fie atent tăiate, şi apoi unite fie mecanic fie prin sudare cu arc electric. Se utilizează conectori speciali pentru conexiuni ce pot fi înlăturate.

Fig2:Un cablu audio de fibră optică TOSLINK iluminat la un capăt

Istoric

Daniel Colladon a fost primul care a descris această „fântână de lumină” sau „conductă de lumină” într-un articol din 1842 intitulat Despre reflexiile unei raze de lumină în interiorul unui flux parabolic de lichid. Această ilustraţie provine dintr-un articol ulterior al lui Colladon, din 1884.

Tehnologia fibrelor optice, deşi devenită omniprezentă doar în lumea modernă, este una simplă şi relativ veche. Ghidarea luminii prin reflexii repetate, principiul care stă la baza fibrelor optice, a fost demonstrat pentru prima oară de Daniel Colladon şi Jacques Babinet la Paris la începutul anilor 1840. John Tyndall a inclus o demonstraţie a acesteia în cursurile sale publice de la Londra un deceniu mai târziu.[1] Tyndall a scris şi despre proprietatea de reflexie internă totală într-o carte introductivă despre natura luminii, în 1870: „Când lumina trece din aer în apă, raza refractată este întoarsă înspre perpendiculară... Când raza trece din apă în aer, ea este întoarsă dinspre perpendiculară... Dacă unghiul făcut de raza din apă cu perpendiculara la suprafaţă este mai mare de 48 de grade, raza nu va mai ieşi deloc din apă: ea va fi totalmente reflectată la suprafaţă.... Unghiul ce marchează limita la care reflexia totală începe se numeşte unghi limită al mediului. Pentru apă, acest unghi este de 48°27', pentru sticlă flint, este de 38°41', iar pentru diamant, este de 23°42'."[2][3] Figura 3

-Remarcă (referitor la figura 3):Daniel Colladon a fost primul care a descris această „fântână de lumină” sau „conductă de lumină” într-un articol din 1842 intitulat Despre reflexiile unei raze de lumină în interiorul unui flux parabolic de lichid. Această ilustraţie provine dintr-un articol ulterior al lui Colladon, din 1884.

Aplicaţiile practice, cum ar fi iluminarea de aproape în stomatologie, au apărut la începutul secolului al XX-lea. Transmisia imaginii prin tuburi a fost demonstrată independent de Clarence Hansell şi de pionierul televiziunii John Logie Baird în anii 1920. Principiul a fost utilizat pentru examinări medicale interne de Heinrich Lamm în deceniul imediat următor. Numai in anii 1950 Van Heel,Hopkins si Kanapy proiecteaza "fibroscopul". În 1952, fizicianul Narinder Singh Kapany a efectuat experimente ce au condus la inventarea fibrei optice. Fibra optică modernă, în care fibra de sticlă este învelită cu un strat transparent pentru a-i oferi un indice de refracţie mai potrivit, a apărut în acelaşi deceniu.[1] Dezvoltarea s-a concentrat apoi pe transmiterea de imagini prin snopuri de fibră. Primul gastroscop semiflexibil cu fibră optică a fost patentat de Basil Hirschowitz, C. Wilbur Peters, şi Lawrence E. Curtiss, cercetători de la Universitatea Michigan, în 1956. În procesul de dezvoltare a gastroscopului, Curtiss a produs primele fibre învelite în sticlă; fibrele optice anterioare se bazau pe aer sau pe uleiuri şi diverse tipuri de ceară ca material de învelire cu indice de refracţie mic.

Bates, Regis J (2001). Optical Switching and Networking Handbook. New York: McGraw-Hill. p. 10. ISBN 0-07-137356-X

Tyndall, John (1870). „Total Reflexion”. Notes about Light

Tyndall, John (1873). „Six Lectures on Light”.

Nishizawa, Jun-ichi; Suto, Ken (2004). „Terahertz wave generation and light amplification using Raman effect”. in Bhat, K. N.; DasGupta, Amitava. Physics of semiconductor devices. New Delhi, India: Narosa Publishing House. p. 27. ISBN 8173195676

„New Medal Honors Japanese Microelectrics Industry Leader”. Institute of Electrical and Electronics Engineers.

„Optical Fiber”. Sendai New. Accesat la 5 aprilie 2009.

Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics. New York: Oxford University Press. p. 114. ISBN 0195108183

„Premiul Nobel pentru Fizică 2009”. Academia Regală Suedeză de Ştiinţe. Accesat la 2009-10-07.

„1971-1985 Continuing the Tradition”. GE Innovation Timeline. General Electric Company. Accesat la 2008-10-22.

„Light conducting fibers of quartz glass”. FreePatentsOnline.com.

Russell, Philip (2003). „Photonic Crystal Fibers”. Science 299 (5605): 358. doi:10.1126/science.1079280. PMID 12532007.

„The History of Crystal Fibre A/S”. Crystal Fiber A/S. Accesat la 2008-10-22.

M. S. Alfiad, et al. (2008). „111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140 km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours”. Proceedings ECOC 2008: pp. ??? Mo.4.E.2.

Alcatel Boosts Fiber Speed to 100 Petabits in Lab «

Al Mosheky, Zaid (June 2001). „In situ real-time monitoring of a fermentation reaction using a fiber-optic FT-IR probe” (pdf). Spectroscopy.

Melling, Peter (October 2002). „Reaction monitoring in small reactors and tight spaces” (pdf). American Laboratory News.

Melling, Peter J.; Thomson, Mary (2002). „Fiber-optic probes for mid-infrared spectrometry”. in Chalmers, John M.; Griffiths, Peter R. (eds.) (pdf). Handbook of Vibrational Spectroscopy. Wiley

Archibald, P.S. and Bennett, H.E., Scattering from infrared missile domes, Opt. Engr., Vol. 17, p.647 (1978)

Smith, R.G., Optical power handling capacity of low loss optical fibers as determined by stimulated Raman and Brillouin scattering, Appl. Opt., Vol. 11, p. 2489 (1972)

Paschotta, Rüdiger. „Brillouin Scattering”. Encyclopedia of Laser Physics and Technology. RP Photonics.

Referinţe

Gambling, W. A., "The Rise and Rise of Optical Fibers", IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, pp. 1084–1093, Nov./Dec. 2000.

Hecht, Jeff, Understanding Fiber Optics, 4th ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, USA 2002 (ISBN 0-13-027828-9).

Mirabito, Michael M.A; and Morgenstern, Barbara L., The New Communications Technologies: Applications, Policy, and Impact, 5th. Edition. Focal Press, 2004. (ISBN 0-240-80586-0).

Nagel S. R., MacChesney J. B., Walker K. L., "An Overview of the Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) Process and Performance", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 4, p. 459, April 1982.

Ramaswami, R., Sivarajan, K. N., Optical Networks: A Practical Perspective, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 1998 (ISBN 1-55860-445-6).

Bibliografie suplimentară

Friedman, Thomas L. (2007). The World is Flat. Picador. ISBN 978-0312425074 Cartea discută felul în care fibra optică a contribuit la globalizare şi a revoluţionat comunicaţiile, afacerile, şi chiar distribuţia capitalului între ţări.

+ Informaţie din Internet.

Universitatea Tehnică din Moldova

Facultatea Radioelectronică şi Telecomunicaţii

Catedra Sisteme Optoelectronice