Геометрическая и волновая оптика, приём и передача сигналов в оптическом волокне (волоконных световодах)

Гальваническая развязка элементов сети. Данное преимущество оптического волокна заключается в его изолирующем свойстве. Волокно помогает избежать электрических "земельных" петель, которые могут возникать, когда два сетевых устройства неизолированной вычислительной сети, связанные медным кабелем, имеют заземления в разных точках здания, например на разных этажах. При этом может возникнуть большая разность потенциалов, что способно повредить сетевое оборудование. Для волокна этой проблемы просто нет.

Взрыво- и пожаробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает безопасность сети на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

Экономичность ВОК. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличии от меди. В настоящее время стоимость волокна по отношению к медной паре соотносится как 2:5. При этом ВОК позволяет передавать сигналы на значительно большие расстояния без ретрансляции. Количество повторителей на протяженных линиях сокращается при использовании ВОК. При использовании солитонных систем передачи достигнуты дальности в 4000 км без регенерации (то есть только с использованием оптических усилителей на промежуточных узлах) при скорости передачи выше 10 Гбит/с.

Длительный срок эксплуатации. Со временем волокно испытывает деградацию. Это означает, что затухание в проложенном кабеле постепенно возрастает. Однако, благодаря совершенству современных технологий производства оптических волокон, этот процесс значительно замедлен, и срок службы ВОК составляет примерно 25 лет. За это время может смениться несколько поколений/стандартов приемо-передающих систем.

Удаленное электропитание. В некоторых случаях требуется удаленное электропитание узла информационной сети. Оптическое волокно не способно выполнять функции силового кабеля. Однако, в этих случаях можно использовать смешанный кабель, когда наряду с оптическими волокнами кабель оснащается медным проводящим элементом. Такой кабель широко используется как в России, так и за рубежом.

Недостатки использования ВОЛС.

Стоимость интерфейсного оборудования. Электрические сигналы должны преобразовываться в оптические и наоборот. Цена на оптические передатчики и приемники остается пока еще довольно высокой. При создании оптической линии связи также требуются высоконадежное специализированное пассивное коммутационное оборудование, оптические соединители с малыми потерями и большим ресурсом на подключение-отключение, оптические разветвители, аттенюаторы.

Монтаж и обслуживание оптических линий. Стоимость работ по монтажу, тестированию и поддержке волоконно-оптических линий связи также остается высокой. Если же повреждается ВОК, то необходимо осуществлять сварку волокон в месте разрыва и защищать этот участок кабеля от воздействия внешней среды.Производители тем временем поставляют на рынок все более совершенные инструменты для монтажных работ с ВОК, снижая цену на них.

Требование специальной защиты волокна. Прочно ли оптическое волокно? Теоретически да. Стекло, как материал, выдерживает колоссальные нагрузки с пределом прочности на разрыв выше 1ГПа (10⁹ Н/м2) [9]. Это, казалось бы, означает, что волокно в единичном количестве с диаметром 125 мкм выдержит вес гири в 1 кг. К сожалению, на практике это не достигается. Причина в том, что оптическое волокно, каким бы совершенным оно не было, имеет микротрещины, которые инициируют разрыв. Для повышения надежности оптическое волокно при изготовлении покрывается специальным лаком на основе эпоксиакрилата, а сам оптический кабель упрочняется, например нитями на основе кевлара. Если требуется удовлетворить еще более жестким условиям на разрыв, кабель может упрочняться специальным стальным тросом или стеклопластиковыми стержнями. Но все это влечет увеличение стоимости оптического кабеля.

             Преимущества от применения волоконно-оптических  линий связи настолько значительны,  что, несмотря на перечисленные  недостатки оптического волокна,  дальнейшие перспективы развития  технологии ВОЛС в информационных  сетях более чем очевидны.

 

 

 

 

 

 

 

 

                     

 

 

 

 

 

 

                               

 

 

 

 

 

 

                                

 

 

                                          Заключение

Анализируя вышеизложенные особенности  оптических волноводов, мы убедились, что есть основания считать, что  оптическое волокно считается не только самой совершенной физической средой для передачи информации, но и самой перспективной средой для передачи больших потоков  информации на значительные расстояния. Широкому применению способствует безопасность применения элементов волокна. Кроме  того их используют в различных медицинских  приборах таких как зонды. Использование  таких волокон позволяет улучшить угол зрения прибора до 120 градусов, а угол поворота расширить до 4-х  направлений. Еще оптическое волокно  широко используется при создании локальных  вычислительных сетей, а в оптических линиях связи благодаря оптическим волокнам очень низкий уровень шумов, соответственно выше качество. Открылись  широкие горизонты практического  применения ОК и волоконно-оптических систем передачи в таких отраслях народного хозяйства, как радиоэлектроника, информатика, связь, вычислительная техника, космос, медицина, голография, машиностроение, атомная энергетика и др. Волоконная оптика развивается по шести направлениям: многоканальные системы передачи информации; кабельное телевидение; локальные  вычислительные сети; датчики и системы  сбора обработки и передачи информации; связь и телемеханика на высоковольтных линиях; оборудование и монтаж мобильных  объектов. Многоканальные ВОСП начинают широко использоваться на магистральных  и зоновых сетях связи страны, а также для устройства соединительных линий между городскими АТС. Объясняется  это большой информационной способностью ОК и их высокой помехозащищенностью. Особенно эффективны и экономичны подводные  оптические магистрали. Применение оптических систем в кабельном телевидении  обеспечивает высокое качество изображения  и существенно расширяет возможности  информационного обслуживания индивидуальных абонентов. В этом случае реализуется  заказная система приема и предоставляется  возможность абонентам получать на экране своих телевизоров изображения  газетных полос, журнальных страниц  и справочных данных из библиотеки и учебных центров. На основе ОК создаются  локальные вычислительные сети различной  топологии (кольцевые, звездные и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством  и защищенностью от несанкционированного допуска. Волоконно-оптические датчики  способны работать в агрессивных  средах, надежны, малогабаритны и  не подвержены электромагнитным воздействиям. Они позволяют оценивать на расстоянии различные физические величины (температуру, давление, ток и др.). Датчики используются в нефтегазовой промышленности, системах охранной и пожарной сигнализации, автомобильной технике и др.Весьма перспективно применение ОК на высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП) для организации  технологической связи и телемеханики. Оптические волокна встраиваются в  фазу или трос. Здесь реализуется  высокая защищенность каналов от электромагнитных воздействий ЛЭП  и грозы. Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость ОК сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования летательных аппаратов, судов и  других мобильных устройств.

 

 

 

 

 

 

 

                          Список используемой литературы:

1. Волоконно-оптические системы  передачи и кабели: Справочник / И.И.  Гроднев, А.Г. Мурадян, Р.М. Шарафутдинов  и др. – М.: Радио и связь, 1993. - 265 с.

2. Волоконно–оптические  системы передачи: учебник для  ВУЗов / М.М. Бутусов, С.М.Верник  и др.; Под ред. В.Н. Гомзина. - М.: Радио и связь, 1992. - 416 с.

3. Волоконно-оптические системы  связи на ГТС: Справочник. Берлин  Б.З. и др. - М.: Радио и связь, 1994. - 172 с.

4. Гауэр, Дж. Оптические  системы связи. - М: Радио и связь, 1989. - 502 с.

5. Оптические системы  передачи: учебник для ВУЗов / Б.В.Скворцов, В.И.Иванов, В.В. Крухмалев  и др.; Под ред. В.И.Иванова. –  М.: Радио и связь, 1994. - 224 с.

6. Строительство и техническая  эксплуатация волоконно-оптических  линий связи: учебник для ВУЗов  / В.А. Андреев и др.; Под ред.  Б.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1995. - 200 с.

7. ru.wikipedia.org/wiki/