Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a fibra óptica vem se expandindo nas áreas de comunicação, eletrônica e energia elétrica, tornando-se um novo material básico promissor. A tecnologia de fibra óptica que acompanha também conquista o favor das pessoas com novidade e conveniência.
Função completa de transmissão de energia
A Larian Corporation, dos Estados Unidos, usou com sucesso a fibra óptica para completar a função de transmissão de energia, abrindo um caminho totalmente novo no campo da energia. Eles usam diodos de laser semicondutores na extremidade de transmissão para converter energia elétrica em luz laser para transmissão em fibras ópticas e usam células solares como dispositivo de recepção. Este dispositivo usa arseneto de gálio de 300 mícrons de espessura como substrato isolante, coberto com uma célula solar de 20 mícrons de espessura. Está dividido em 6 áreas independentes, que são conectadas em série por pontes de ar banhadas a ouro. Quando a luz do laser transmitida pela fibra óptica atinge a célula solar, a energia da luz imediatamente se transforma em energia elétrica. A tensão gerada por cada área é de exatamente 1 volt, e as seis áreas em série têm uma tensão de 6 volts, o que é suficiente para o circuito de controle da maioria dos sensores.
amplamente utilizado
Se a potência do diodo laser for continuamente aumentada e equipada com um sistema completo de transmissão de energia, a transmissão de energia por fibra óptica pode ser amplamente utilizada em aspectos militares, industriais, comerciais e outros. O laboratório Bogen da France' s, especializado em computadores, equipamentos eletrônicos, processamento de sinais e tecnologia de imagem, usa soliton óptico e pulsos curtos para obter transmissão sem distorção em fibras ópticas. Esta tecnologia pode resolver os problemas de dispersão cromática e efeitos não lineares sem a necessidade de múltiplos dispositivos de regeneração ao longo do cabo óptico. Só precisa configurar um amplificador a cada 100 quilômetros ou mais ao trabalhar. As ondas solitárias podem passar umas pelas outras sem interferir umas nas outras. Diz-se que esta nova tecnologia é usada em submarinos submarinos na faixa de 6450-12900 quilômetros e pode resolver o problema de dificuldades de comunicação. Uma tecnologia de comunicação de fibra óptica de sinal de portadora irregular desenvolvida por especialistas americanos em segurança de comunicação é projetada especificamente para lidar com os intrusos cada vez mais rampantes e sofisticados do' Essa tecnologia primeiro converte informações úteis, como voz, em sinais de pulso digital e, em seguida, codifica esses sinais de pulso digital e os modula em portadoras de microondas aleatórias que mudam irregularmente. Ao enviar, o dispositivo de transmissão de laser transmite o sinal portador irregular, transportando informações para o receptor por meio do sistema de comunicação de fibra óptica. O receptor de laser do receptor usa tecnologia especial para sincronizar e coordenar dinamicamente com o dispositivo de envio de laser e, finalmente, completa a tarefa de demodular sinais úteis de portadoras irregulares. Usando esta tecnologia, os bisbilhoteiros não serão mais úteis, eles ouvirão apenas ruídos caóticos. Australia Pauline desenvolveu recentemente uma balança de fibra que pode pesar caminhões com uma fibra e um laser. Este tipo de escala de fibra usa uma fibra óptica com características de resistência muito especiais. Quando está sob pressão ou tensão, a fibra óptica fica levemente deformada, fazendo com que as características do laser mudem. Nesse momento, o detector aprenderá imediatamente essa mudança e a converterá em uma mudança de sinal elétrico. Isso se reflete no painel de exibição do instrumento. Como a fibra óptica é feita de vidro, ela tem resistência à umidade e à radiação. Mais importante, é fácil de instalar e manter. É adequado para instalação em estradas principais em áreas urbanas, em torno de fábricas, aeroportos e pistas, armazéns e portos. Trabalho contínuo por 24 horas. Portanto, além de pesar, ele também pode desempenhar uma função de monitoramento, e a precisão é muito maior do que a dos dispositivos eletrônicos existentes.
Fibra Ótica Plástica
De acordo com um relatório recente do US Journal, uma fibra óptica de plástico desenvolvida pela Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, tem uma velocidade de transmissão 30 vezes mais rápida que o fio de cobre padrão atual e é mais leve, mais flexível e de baixo custo que a fibra de vidro . Esse tipo de fibra óptica usa a refração da luz ou o modo de salto da luz na fibra para atingir uma velocidade de transmissão mais alta e pode transmitir dados a uma velocidade de 3 megabits por segundo em 100 metros. Atualmente, 370.000 quilômetros de cabos ópticos submarinos foram instalados em todo o mundo. Esse comprimento pode quase circular a terra 10 vezes. Além disso, como os lasers são usados em ambas as extremidades, os repetidores para amplificar os sinais não são mais necessários durante a transmissão, o que reduzirá muito o custo e os custos das chamadas. Segundo relatos, o cabo óptico submarino de maior capacidade&# 39 do mundo conectando a Europa e os Estados Unidos está prestes a ser inaugurado. Este cabo submarino de fibra ótica de comunicação conectando o mundo está sendo instalado. Este é o projeto mais magnífico no campo da comunicação no século 20 e é apoiado por 30 organizações internacionais de telecomunicações em todo o mundo. Ele cruza o Oceano Atlântico, atravessa o Mar Mediterrâneo, atravessa o Mar Vermelho e o Oceano Índico e atravessa o Estreito de Malaca no Oceano Pacífico. Com um comprimento total de quase 320.000 quilômetros, conecta-se a 175 países e regiões e pode fazer 2,4 milhões de chamadas telefônicas ou transmitir centenas de milhares de imagens compactadas ao mesmo tempo. Todo o projeto custou 14 bilhões de dólares norte-americanos e deve ser concluído em 2003.
Princípio de composição
A tecnologia de fibra óptica geralmente consiste em três partes: a extremidade de transmissão do sinal óptico, a fibra óptica usada para transmitir o sinal óptico e a extremidade de recepção do sinal óptico.
A função da extremidade de transmissão do sinal óptico é converter o sinal elétrico a ser transmitido em um sinal óptico por meio de um dispositivo de conversão eletro-óptico. Atualmente, o dispositivo de conversão eletro-óptico final de transmissão geralmente usa um diodo emissor de luz ou um tubo de laser semicondutor. A potência da luz de saída do diodo emissor de luz é relativamente baixa, a taxa de modulação do sinal é relativamente baixa, mas o preço é barato. Sua potência da luz de saída e a corrente do inversor são basicamente lineares dentro de um determinado intervalo, o que é mais adequado para a transmissão de sinais de curta distância, baixa velocidade e analógico; A potência de saída do diodo é grande, a taxa de modulação do sinal é alta, mas o preço é relativamente alto e é adequado para transmissão de sinal digital de longa distância e alta velocidade. A função da fibra óptica é transmitir o sinal óptico da extremidade de transmissão para a extremidade de recepção do sinal óptico com o mínimo de atenuação e distorção possível. Atualmente, a fibra óptica é geralmente usada na banda do infravermelho próximo.0,84& micro; m 、 1,31& micro; m 、 1,55& micro; mFibra de quartzo multimodo ou monomodo com boa transmitância. A função da extremidade de recepção do sinal óptico é restaurar o sinal óptico para o sinal elétrico correspondente através do dispositivo de conversão fotoelétrico. O dispositivo de conversão fotoelétrica geralmente usa um fotodiodo semicondutor ou um fotodiodo de avalanche. O comprimento de onda de emissão de luz da fonte de luz que constitui o sistema de transmissão de fibra óptica deve coincidir com a banda de comprimento de onda da janela de baixa perda da fibra de transmissão e a banda de resposta de pico do dispositivo de detecção fotoelétrico. O dispositivo de conversão eletro-óptica da extremidade de transmissão adota o comprimento de onda de emissão central de 0,84& micro; m O diodo emissor de luz semicondutor próximo ao infravermelho de alto brilho, a fibra de transmissão adota fibra de quartzo multimodo e o dispositivo de conversão fotoelétrica da extremidade receptora adota o comprimento de onda de resposta de pico do fotodiodo de 0,8& micro; m-0,9& micro; mSilicon. Cada parte será apresentada a seguir.
Transmissor de sinal óptico dobrável
O circuito de condução e modulação do LED usado no sistema é mostrado na Figura 2. A modulação do sinal adota o método de modulação da intensidade da luz e o potenciômetro de ajuste da intensidade da luz é enviado para ajustar a corrente de condução estática que flui através do LED, correspondentemente alterar a potência de luz emitida do LED, a faixa de ajuste de corrente de condução estática definida é de 0-20 mA, correspondendo ao valor de exibição do valor de exibição de intensidade de transmissão de luz do painel 0-2000 unidades, quando a corrente de condução é pequena, a luz a potência de emissão do diodo emissor e a corrente motriz são basicamente lineares, áudio. O sinal é acoplado ao terminal de entrada negativo de outro amplificador operacional após ser isolado pelo capacitor, rede de resistores e amplificador operacional, e sobreposto com a corrente motora estática da luz diodo emissor de luz para fazer o diodo emissor de luz enviar um sinal óptico que muda com o sinal de áudio, e então através do acoplador de fibra óptica Th Este sinal óptico é acoplado à fibra de transmissão. A extremidade inferior da frequência do sinal transmissível pode ser determinada pela rede de capacitores e resistores, e a resposta de baixa frequência do sistema não é maior que 20 Hz
Receptor de sinal óptico dobrável
É o diagrama do princípio de funcionamento da extremidade de recepção do sinal óptico. A fibra de transmissão acopla o sinal óptico da extremidade de transmissão ao fotodiodo do dispositivo de conversão fotoelétrico por meio do acoplador de fibra óptica. O fotodiodo converte o sinal óptico em um sinal de corrente proporcional a ele. O diodo deve ser polarizado reversamente quando em uso, e o sinal de fotocorrente é convertido em um sinal de tensão proporcional a ele pela conversão de corrente-tensão do amplificador operacional. O sinal de áudio contido no sinal de tensão é acoplado ao amplificador de potência de áudio para fazer o alto-falante soar através do capacitor e da resistência. A resposta de freqüência do fotodiodo é geralmente alta, e a resposta de alta freqüência do sistema depende principalmente da freqüência de resposta do amplificador operacional.
Fibra de transmissão
Atualmente, a fibra óptica usada para comunicação óptica geralmente usa fibra de sílica. Ele é coberto por uma camada de revestimento com um pequeno índice de refração n1 dentro do núcleo com um grande índice de refração n2. A luz é totalmente distribuída na interface entre o núcleo e o revestimento. A reflexão é restrita a se propagar no núcleo da fibra. Conforme mostrado na Figura 5, a fibra óptica é na verdade um tipo de guia de onda dielétrico. A luz fica presa na fibra óptica e só pode ser transmitida ao longo da fibra óptica. O diâmetro do núcleo da fibra óptica é geralmente de alguns mícrons a centenas de mícrons. De acordo com o modo de luz de transmissão, pode ser dividido em fibra multimodo e fibra monomodo e pode ser dividido em tipo de passo de índice de refração e fibra graduada de índice de refração de acordo com as diferentes formas de distribuição do índice de refração de fibra. A fibra do tipo de passo de índice de refração contém dois meios coaxiais circularmente simétricos, os quais são uniformes em textura, mas têm diferentes índices de refração. O índice de refração da camada externa é menor que o da camada interna.
Uma fibra de índice graduado é um tipo de fibra cujo índice de refração é classificado ao longo da seção transversal da fibra. O objetivo de alterar o índice de refração é tornar as velocidades de grupo de vários modos semelhantes, reduzindo assim a dispersão modal e aumentando a largura de banda de comunicação. Fibras do tipo passo de índice de refração multimodo produzem dispersão intermodal devido às diferentes velocidades de grupo de cada modo de transmissão, e a largura de banda de transmissão é limitada. A fibra graduada do índice de refração multimodo aumenta a largura de banda de transmissão do sinal devido à sua distribuição especial do índice de refração, que torna a velocidade do grupo de cada modo de transmissão a mesma. A fibra monomodo é uma fibra que transmite apenas um único modo óptico, e a fibra monomodo pode transmitir a maior largura de banda do sinal. Atualmente, as fibras ópticas de modo único são usadas principalmente em comunicações ópticas de longa distância.
Os principais indicadores técnicos da fibra de sílica incluem características de atenuação, abertura numérica e dispersão. Abertura Numérica: A abertura numérica descreve as características da fibra acoplada à fonte de luz, detector e outros dispositivos ópticos. Seu tamanho reflete a capacidade da fibra óptica de coletar luz. Como mostrado na Figura 5, o incidente de luz na face final da fibra óptica dentro do ângulo sólido 2θmax é totalmente refletido na interface interna da fibra óptica a ser transmitida, e o incidente de luz na face final da fibra óptica fora a faixa de 2θmax é A interface interna da fibra não produz reflexão total, mas é transmitida para o revestimento e é imediatamente atenuada. A abertura numérica da fibra é definida como: NA=Sinθmax, seu valor é geralmente entre 0,1 e 0,6, e o θmax correspondente está entre 90 e 330, a fibra multimodo tem uma grande abertura numérica e a abertura numérica da fibra monomodo é relativamente pequeno, então geralmente a fibra monomodo precisa do laser semicondutor LD como sua fonte de luz.
