Optiese vesels verskaf 'n voorbeeld van hoe wetenskaplike kennis vertaal word in tegnologiese vooruitgang, wat die lewe uiteindelik vir die gemiddelde mens makliker maak. Vir etlike jare word optiesevesel geassosieer met kommunikasiemiddele vir die oordrag van elektriese seine. Dun filamente die grootte van 'n menslike haar kan gebruik word om 'n wye reeks seine uit te stuur wat nodig is om 'n telefoon, internetverbinding, TV, ens. huishoudelike behoeftes.
Optiese seintransmissietegnologie
Op sigself is die gebruik van optiese vesel as 'n seinvertaler slegs deel van die geopenbaarde kennis wat in die wetenskaplike afdeling van optiesevesel ondersoek word. Spesialiste op hierdie gebied bestudeer die oordrag van inligting en die voortplanting van lig, en in een konteks, verenig deur liggidse. Laasgenoemde word beide as verspreiders van lig en as oordraers van inligting gebruik. Terloops, moderne neigings in die ontwikkeling van lasertegnologie is gebaseer op LED's. In hierdie geval is 'n ander vraag meer interessant - watter verskynsel is die basis van optiesevesel? Hierdie verskynselinterne weerkaatsing van (totale) elektromagnetiese straling by die koppelvlak tussen diëlektrika met verskillende brekingsindekse. Boonop is die inligtingsdraer glad nie 'n elektromagnetiese sein nie, maar 'n gekodeerde ligvloed. Om die graad van meerderwaardigheid van optieseveselkabels bo tradisionele metaalkabels te verstaan, is dit die moeite werd om weer na hul bandwydte te verwys. Die reeds genoemde veeldraad, waarvan die dikte nie meer as 0,5 mm is nie, is in staat om 'n hoeveelheid inligting oor te dra wat gewone koperbedrading slegs met 'n dikte van 50 mm sal bedien.
Veseloptiese vervaardigingsmetodes
Daar is twee hoofmetodes waardeur optiese vesel vervaardig kan word. Dit is 'n tegniek van ekstrusie en smelt met behulp van voorvorms. Die eerste tegnologie maak dit moontlik om materiaal van lae geh alte op grond van plastiek te verkry, so vandag word dit feitlik nie gebruik nie. Die tweede metode word as die belangrikste en doeltreffendste beskou. 'n Voorvorm is 'n voorvorm wat in 'n struktuur is wat ontwerp is om drade te trek. Volgens moderne standaarde kan voorvorms tot etlike tientalle meters hoog wees. Uiterlik is dit 'n glasstaaf met 'n deursnee van ongeveer 10 cm, waaruit die kern van die draad gesmelt word. Tydens die vervaardigingsproses word die kern saam met die mengsel vir die vesels tot hoë temperature verhit, waarna die filamente gevorm word. Die lengte van die resulterende materiaal kan 'n paar kilometer bereik, hoewel die deursnee onveranderd bly - dit word beheer deur outomatiese reguleerders. Afhangende van waar die optiesevesel gebruik gaan word, sal die materiaal virDit kan vooraf behandel word met bedekkings wat chemiese en fisiese beskerming bied. Wat die filamentmengsels self betref, dit sluit gewoonlik materiale soos poliimied, akrilaat en silikoon in.
veselontwerpkenmerke
Die sentrale deel van die draad is die kern - die kern van die vesel, wat lig sal versprei tydens werking. Die kern word gekenmerk deur verhoogde ligbrekingsindekse, wat bereik word deur glasdotering te gebruik met verandering deur spesiale bymiddels. Tipiese refraktiewe komponente soos 'n doteermiddel word byvoorbeeld vir silikavesels gebruik. Op sy beurt voer die dop verskeie take uit, waarvan die hoof die direkte fisiese beskerming van die kern is. Hierdie deel verskaf ook die effek van breking, maar met 'n minimum koëffisiënt. Die grens tussen die twee materiale vorm 'n liggeleidingstruktuur wat nie toelaat dat die grootste deel van die lig uit die kern ontsnap nie. Dit is ook opmerklik dat die basiese beginsels van veseloptika die materiaal verwys na variëteite van liggidse. Om meer presies te wees, ons praat van diëlektriese golfleiers wat ligseine uitstuur.
Variëteite optiese vesels
Die algemeenste is kwarts-, plastiek- en fluoriedvesels. Kwartsfilamente is gebaseer op oksiedsmelte of materiale soortgelyk in struktuur, insluitend gedoteerde silikonoksied. Hierdie basis maak dit moontlik om buigsame en lang vesels te produseer wat verskil inen hoë meganiese sterkte. Plastiekveseloptika word van polimere gemaak en, soos reeds genoem, kan dit nie hoë werkverrigting lewer nie. Sulke drade het veral 'n hoë persentasie dataverlies, wat die gebruik daarvan in veeleisende gebiede beperk. Aan die ander kant hou die bekostigbaarheid van plastiekvesels die vraag na hierdie materiaal in die rigtings wat op die huishoudelike segment gefokus is. Wat fluoried optiese materiale betref, is hul basis gebaseer op fluorozirkonaat- en fluoroluminaatglase. Dit is redelik moderne en tegnologiese oplossings vir die verskaffing van optiese kommunikasie, maar die inhoud van swaar metale in die struktuur laat ook nie die gebruik daarvan toe nie, byvoorbeeld in die mediese industrie.
Veselmeettoerusting
Die algemeenste toerusting wat in optieseveselstelle gebruik word, is sensors en Bragg-roosters. Optiese veselsensors is toestelle wat ontwerp is om sekere waardes vas te stel wat die toestand van die materiaal op die oomblik kenmerk. Verskillende sensors kan byvoorbeeld meganiese spanning, temperatuur, vibrasie, druk en ander hoeveelhede opspoor. Die Bragg-rooster in sy funksie is nader aan die optiese eienskappe. Dit herstel 'n aperiodiese brekingsversteuring in die veselkern. Hierdie meting laat jou toe om te bepaal hoe doeltreffend veseloptika is om 'n sein onder spesifieke toestande uit te stuur. Ook, kenners gebruik optiesereflektometer wat dissipasie en weerstand registreer.
Optiese veselversterkers en lasers
Dit is die mees gevorderde produk wat op die basis van optieseveseltegnologie ontwikkel is. Anders as ander soorte lasers, maak die gebruik van optiese filamente dit moontlik om kompakte en terselfdertyd doeltreffende toestelle te skep. Veral optieseveseltegnologie het dit moontlik gemaak om klassieke lasertoestelle met die volgende voordele te vervang:
- Doeltreffendheid van hitteafvoer.
- Verhoogde uitsetstraling.
- Doeltreffende pomp.
- Hoë betroubaarheid en stabiliteit van die laser.
- Laegewigtoerusting.
Op hul beurt kan versterkers, afhangend van die tipe, ook in tuisnetwerklyne gebruik word, wat die werkverrigting van die hoofvesellyn verhoog. Die omvang van veselwerking is egter die moeite werd om in meer besonderhede te oorweeg.
Waarvoor word optiesevesel gebruik?
Daar is verskeie gebiede waarin optieseveselmateriale gebruik word. Dit is die sfeer van huishoudelike gebruik, telekommunikasietoerusting en rekenaartoerusting, sowel as hoogs gespesialiseerde nisse, insluitend sekere areas van medisyne. Vir elk van hierdie segmente word spesiale optiesevesel vervaardig. Toepassing as 'n tipiese manier om 'n TV- of internetsein uit te stuur, is byvoorbeeld beperk tot goedkoop plastiekmodelle van medium geh alte. Maar vir laser toerusting en duurmediese toestelle gebruik kwartsvesels van hoë geh alte, ook voorsien van bykomende wysigers.
Toepassing van optiese vesel in medisyne
Sulke vesels kan in mediese toerusting en instrumente gebruik word. Standaardtegnologie stel die moontlikheid voor om 'n spesiale toestel in te stel wat gebaseer is op gebreekte ligvesels, wat 'n sein na 'n eksterne televisiekamera wat reeds in die liggaamsorgaan self is, kan oordra. Veseloptika word in medisyne en as 'n beligtingsmateriaal gebruik. Toestelle toegerus met veselmodules maak dit moontlik om die holtes van die maag, nasofarinks, ensovoorts pynloos te verlig.
Gebruik van optiese vesel in rekenaartoerusting
Miskien is dit die mees algemene nis waarin optiese vesel sy plek gevind het. Vandag kan kommunikasielyne tussen individuele toestelle wat inligting oordra nie meer daarsonder klaarkom nie. Dit geld natuurlik vir daardie gebiede waar dit onmoontlik of onprakties is om draadlose verbindings te gebruik, wat ook aktief kabels as sodanig vervang. Die grootste telekommunikasiemaatskappye lê byvoorbeeld interstreekse ruggraatnetwerke wat veseloptika gebruik. Die gebruik van sulke kanale vir die koppeling van perifere toerusting en gewone verbruikers van telekommunikasiedienste laat jou toe om die finansiële koste van die instandhouding van die netwerkinfrastruktuur te optimaliseer, en verhoog ook die doeltreffendheid van data-oordrag self.
Nadele van vesel
Ongelukkig is optiese drade nie sonder swakhede nie. Alhoewel die instandhouding van sulke bedrading goedkoper is, om nie te praat van die afwesigheid van die behoefte aan gereelde opdaterings nie, is die koste van die materiaal self baie hoër as dieselfde metaal-eweknieë. Daarbenewens is optiesevesel en die gebruik daarvan in medisyne uiters beperk as gevolg van die inhoud van lood- en sirkonium-onsuiwerhede in sommige legerings, wat giftig is vir mense. Dit geld hoofsaaklik vir die glasmodelle van die hoogste geh alte, nie plastiekmodelle nie.
Produksie van optiese vesel in Rusland
As deel van die invoervervangingsprogram in 2015, is die Optical Fibre Systems-aanleg in Mordovia geopen. Dit is die enigste onderneming in die Russiese Federasie, wat tans probeer om die behoeftes van binnelandse verbruikers in optiese vesel te voorsien in die mate moontlik. Tot 2015 was die Russiese bedryf ook besig met die vervaardiging van optieseveselmateriale, maar slegs binne die raamwerk van individuele geteikende projekte. Dieselfde situasie bly vandag tot 'n mate voort. As 'n sekere maatskappy veseloptika benodig en die gebruik daarvan in medisyne of op die gebied van telekommunikasie finansieel geregverdig is, dan is daar baie fabrieke wat gereed is om op 'n individuele basis aan sulke spesiale bestellings te werk. In die nabye toekoms sal slegs die Mordowiese aanleg egter reeksproduksie van dieselfde optieseveselkabels produseer. Boonop is dit nog nie in staat om aan die mark te voorsien in ooreenstemming met die volume van die vraag nie. 'n Beduidende deel van die produkte word steeds van die VSA en Japan aangekoop. En selfs binnelandse produkte word geproduseer op ingevoerdegrondstowwe.
Gevolgtrekking
Optiese veselprodukte vorm al vir ongeveer 15-20 jaar as 'n marksegment. Deur die jare kon die verbruiker die meriete van nuwe kabels waardeer, maar vordering staan nie stil nie. Met die verbetering van tegniese en fisiese eienskappe, brei die toepassingsgebiede van die materiaal ook uit. Veral die nuutste vesel gebaseer op nanotegnologie word aktief in die olie- en gasbedryf en die verdedigingsbedryf gebruik. Op sy beurt ontwikkel nie-lineêre optiesevesel tans slegs konseptuele, maar baie belowende gebiede van tegnologie. Onder hulle is kompressie laserpulse, optiese solitons, ultrakort optiese bestraling, ens. Uiteraard sal nuwe ontwikkelings, benewens teoretiese navorsing met moontlike ontdekkings en binne die raamwerk van suiwer wetenskaplike kennis, dit ook moontlik maak om nuwe aanbiedinge aan verbruikers van verskillende vlakke op die mark te maak.
