Technologie de fibre optique

- Jul 21, 2020-

Avec le développement rapide de la science et de la technologie, la fibre optique s'est développée dans les domaines de la communication, de l'électronique et de l'énergie électrique, devenant un nouveau matériau de base prometteur. La technologie de fibre optique qui l'accompagne gagne également la faveur des gens&avec nouveauté et commodité.

Fonction de transmission de puissance complète
Larian Corporation des États-Unis a utilisé avec succès la fibre optique pour compléter la fonction de transmission de puissance, ouvrant une toute nouvelle voie dans le domaine de l'énergie. Ils utilisent des diodes laser à semi-conducteurs à l'extrémité de transmission pour convertir l'énergie électrique en lumière laser pour la transmission dans des fibres optiques, et utilisent des cellules solaires comme dispositif d'extrémité de réception. Cet appareil utilise de l'arséniure de gallium d'une épaisseur de 300 microns comme substrat isolant, recouvert d'une cellule solaire de 20 microns d'épaisseur. Il est divisé en 6 zones indépendantes, reliées en série par des ponts pneumatiques plaqués or. Lorsque la lumière laser transmise par la fibre optique atteint la cellule solaire, l'énergie lumineuse devient immédiatement de l'énergie électrique. La tension générée par chaque zone est exactement de 1 volt, et les six zones en série ont une tension de 6 volts, ce qui est suffisant pour le circuit de commande de la plupart des capteurs.

largement utilisé
Si la puissance de la diode laser est continuellement augmentée et équipée d'un système de transmission de puissance complet, la transmission de puissance par fibre optique peut être largement utilisée dans les domaines militaire, industriel, commercial et autres. France Le laboratoire Bogen de GG, spécialisé dans les ordinateurs, les équipements électroniques, le traitement du signal et la technologie de l # 39; image, utilise des solitons optiques et des impulsions courtes pour obtenir une transmission sans distorsion dans les fibres optiques. Cette technologie permet de résoudre les problèmes de dispersion chromatique et d'effets non linéaires sans nécessiter de multiples dispositifs de régénération le long du câble optique. Il suffit de mettre en place un amplificateur tous les 100 kilomètres environ lorsque vous travaillez. Les ondelettes solitaires peuvent se traverser sans interférer les unes avec les autres. On dit que cette nouvelle technologie est utilisée dans les sous-marins sous-marins dans la gamme de 6450-12900 kilomètres et peut résoudre le problème des difficultés de communication. Une technologie de communication par fibre optique à signal de porteuse irrégulière développée par des experts américains en sécurité des communications est spécifiquement conçue pour faire face aux écoutes de plus en plus répandues et sophistiquées de GG. Cette technologie convertit d'abord les informations utiles telles que la voix en signaux d'impulsions numériques, puis encode ces signaux d'impulsions numériques et les module sur des porteuses hyperfréquences aléatoires qui changent de manière irrégulière. Lors de l'envoi, le dispositif de transmission laser transmet le signal de porteuse irrégulier portant des informations au récepteur via le système de communication à fibre optique. Le récepteur laser du récepteur utilise une technologie spéciale pour se synchroniser et se coordonner dynamiquement avec le dispositif laser émetteur, et termine enfin la tâche de démodulation des signaux utiles provenant de porteuses irrégulières. En utilisant cette technologie, les espions ne seront plus utiles, ils n'entendront que des bruits chaotiques. Australie Pauline a récemment mis au point une balance de pesage de fibres qui peut peser des camions avec une fibre et un laser. Ce type d'échelle de fibre utilise une fibre optique avec des caractéristiques de résistance très spéciales. Lorsqu'elle est sous pression ou sous tension, la fibre optique sera légèrement déformée, provoquant une modification des caractéristiques du laser. A ce moment, le détecteur apprendra immédiatement ce changement et le convertira en un changement de signal électrique. Cela se reflète sur le panneau d'affichage de l'instrument. Puisque la fibre optique est en verre, elle a une résistance à l'humidité et une résistance aux radiations. Plus important encore, il est facile à installer et à entretenir. Il convient à l'installation sur les routes principales des zones urbaines, autour des usines, des aéroports et des pistes, des entrepôts et des ports. Travail continu pendant 24 heures. Par conséquent, en plus du pesage, il peut également jouer un rôle de surveillance, et la précision est bien supérieure à celle des appareils électroniques existants.

Fibre optique en plastique
Selon un rapport récent du US Journal, une fibre optique en plastique développée par Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, a une vitesse de transmission 30 fois plus rapide que le fil de cuivre standard actuel, et est plus légère, plus flexible et moins coûteuse que la fibre de verre. . Ce type de fibre optique utilise la réfraction de la lumière ou le mode saut de lumière dans la fibre pour atteindre une vitesse de transmission plus élevée et peut transmettre des données à une vitesse de 3 mégabits par seconde dans un rayon de 100 mètres. À l'heure actuelle, 370 000 kilomètres de câbles optiques sous-marins ont été posés dans le monde entier. Cette longueur peut presque faire 10 fois le tour de la terre. De plus, comme des lasers sont utilisés aux deux extrémités, les répéteurs pour amplifier les signaux ne sont plus nécessaires pendant la transmission, ce qui réduira considérablement le coût et les coûts des appels. Selon les rapports, le câble optique sous-marin de la plus grande capacité du monde&reliant l'Europe et les États-Unis est sur le point d'ouvrir. Ce câble fibre optique de communication sous-marin reliant le monde est en cours de pose. Il s'agit du projet le plus magnifique dans le domaine de la communication au XXe siècle et est soutenu par 30 organisations internationales de télécommunications à travers le monde. Il traverse l'océan Atlantique, traverse la mer Méditerranée, traverse la mer Rouge et l'océan Indien et traverse le détroit de Malacca dans l'océan Pacifique. D'une longueur totale de près de 320 000 kilomètres, il se connecte à 175 pays et régions, et peut passer 2,4 millions d'appels téléphoniques ou transmettre des centaines de milliers d'images compressées en même temps. L'ensemble du projet a coûté 14 milliards de dollars américains et devrait être achevé en 2003.

Principe de composition
La technologie de la fibre optique se compose généralement de trois parties: l'extrémité de transmission du signal optique, la fibre optique utilisée pour transmettre le signal optique et l'extrémité de réception du signal optique.

La fonction de l'extrémité de transmission du signal optique est de convertir le signal électrique à transmettre en un signal optique via un dispositif de conversion électro-optique. Actuellement, le dispositif de conversion électro-optique d'extrémité émettrice utilise généralement une diode électroluminescente ou un tube laser à semi-conducteur. La puissance lumineuse de sortie de la diode électroluminescente est relativement faible, le taux de modulation du signal est relativement faible, mais le prix est bon marché. Sa puissance lumineuse de sortie et le courant d'entraînement sont fondamentalement linéaires dans une certaine plage, ce qui est plus approprié pour la transmission de signaux analogiques à courte distance, à faible vitesse et; La puissance de sortie de la diode est élevée, le taux de modulation du signal est élevé, mais le prix est relativement élevé et il convient à la transmission de signaux numériques longue distance et à grande vitesse. La fonction de la fibre optique est de transmettre le signal optique de l'extrémité d'émission à l'extrémité de réception du signal optique avec le moins d'atténuation et de distorsion possible. À l'heure actuelle, la fibre optique est généralement utilisée dans la bande du proche infrarouge 0,84& micro; m 、 1,31& micro; m 、 1,55& micro; m La fonction de l'extrémité de réception du signal optique est de restaurer le signal optique en signal électrique correspondant à travers le dispositif de conversion photoélectrique. Le dispositif de conversion photoélectrique utilise généralement une photodiode semi-conductrice ou une photodiode à avalanche. La longueur d'onde d'émission de lumière de la source de lumière constituant le système de transmission à fibre optique doit correspondre à la bande de longueur d'onde de la fenêtre à faible perte de la fibre de transmission et à la bande de réponse de crête du dispositif de détection photoélectrique. Le dispositif de conversion électro-optique d'extrémité de transmission adopte la longueur d'onde d'émission centrale de 0,84& micro; mLa diode électroluminescente semi-conductrice proche infrarouge haute luminosité, la fibre de transmission adopte une fibre de quartz multimode et le dispositif de conversion photoélectrique d'extrémité de réception adopte la longueur d'onde de réponse maximale de 0,8& micro; m-0,9& micro; m Photodiode au silicium. Chaque partie sera présentée ci-dessous.

Émetteur de signal optique pliable
Le circuit de commande et de modulation de la LED utilisée dans le système est illustré à la figure 2. La modulation du signal adopte la méthode de modulation d'intensité lumineuse, et le potentiomètre de réglage d'intensité lumineuse est envoyé pour ajuster le courant de pilotage statique circulant à travers la LED, de manière correspondante. en changeant la puissance lumineuse émise de la LED, la plage de réglage du courant de conduite statique définie est de 0 à 20 mA, correspondant à la valeur d'affichage de l'intensité de transmission de la lumière du panneau, valeur d'affichage de conduite de 0 à 2000 unités, lorsque le courant de conduite est petit, la lumière la puissance d'émission de la diode émettrice et le courant de commande sont fondamentalement linéaires, audio Le signal est couplé à la borne d'entrée négative d'un autre ampli opérationnel après avoir été isolé par le condensateur, le réseau de résistances et l'ampli opérationnel, et superposé avec le courant de conduite statique de la lumière- diode émettrice pour que la diode électroluminescente envoie un signal optique qui change avec le signal audio, puis à travers le coupleur de fibre optique Th Ce signal optique est couplé à la fibre de transmission. L'extrémité basse de la fréquence du signal transmissible peut être déterminée par le réseau de condensateurs et de résistances, et la réponse basse fréquence du système n'est pas supérieure à 20 Hz

Récepteur de signal optique pliable
C'est le schéma de principe de fonctionnement de l'extrémité de réception du signal optique. La fibre de transmission couple le signal optique de l'extrémité de transmission à la photodiode du dispositif de conversion photoélectrique via le coupleur de fibre optique. La photodiode convertit le signal optique en un signal de courant qui lui est proportionnel. La diode doit être polarisée en inverse lorsqu'elle est utilisée, et le signal photocourant est converti en un signal de tension proportionnel à celui-ci par la conversion courant-tension de l'amplificateur opérationnel. Le signal audio contenu dans le signal de tension est couplé à l'amplificateur de puissance audio pour amener le haut-parleur à émettre un son à travers le condensateur et la résistance. La réponse en fréquence de la photodiode est généralement élevée et la réponse en haute fréquence du système dépend principalement de la fréquence de réponse de l'amplificateur opérationnel.

Fibre de transmission
Actuellement, la fibre optique utilisée pour la communication optique utilise généralement une fibre de silice. Il est recouvert d'une couche de gaine avec un petit indice de réfraction n1 à l'intérieur du coeur avec un grand indice de réfraction n2. La lumière est entièrement répartie sur l'interface entre l'âme et la gaine. La réflexion est limitée à se propager dans le coeur de la fibre. Comme le montre la figure 5, la fibre optique est en fait une sorte de guide d'ondes diélectrique. La lumière est bloquée dans la fibre optique et ne peut être transmise que le long de la fibre optique. Le diamètre du coeur de la fibre optique est généralement de quelques microns à des centaines de microns. Selon le mode de transmission de la lumière, elle peut être divisée en fibre multimode et fibre monomode, et peut être divisée en type d'étape d'indice de réfraction et fibre à indice de réfraction selon les différentes manières de distribution de l'indice de réfraction de la fibre. La fibre du type à gradins d'indice de réfraction contient deux milieux coaxiaux à symétrie circulaire, qui ont tous deux une texture uniforme, mais ont des indices de réfraction différents. L'indice de réfraction de la couche externe est inférieur à celui de la couche interne.

Une fibre à indice gradué est une sorte de fibre dont l'indice de réfraction est gradué le long de la section transversale de la fibre. Le but de la modification de l'indice de réfraction est de rendre les vitesses de groupe de divers modes similaires, réduisant ainsi la dispersion modale et augmentant la bande passante de communication. Les fibres de type échelon d'indice de réfraction multimode produisent une dispersion inter-mode en raison des différentes vitesses de groupe de chaque transmission de mode, et la largeur de bande de transmission est limitée. La fibre à indice de réfraction multimode augmente la bande passante de transmission du signal en raison de sa distribution spéciale de l'indice de réfraction, ce qui rend la vitesse de groupe de chaque transmission de mode la même. La fibre monomode est une fibre qui ne transmet qu'un seul mode optique, et la fibre monomode peut transmettre la bande passante de signal la plus élevée. À l'heure actuelle, les fibres optiques monomodes sont principalement utilisées dans les communications optiques longue distance.

Les principaux indicateurs techniques de la fibre de silice comprennent les caractéristiques d'atténuation, l'ouverture numérique et la dispersion. Ouverture numérique: L'ouverture numérique décrit les caractéristiques de la fibre couplée à la source lumineuse, au détecteur et à d'autres dispositifs optiques. Sa taille reflète la capacité de la fibre optique à capter la lumière. Comme le montre la figure 5, la lumière incidente sur la face d'extrémité de la fibre optique à l'intérieur de l'angle solide 2θmax est totalement réfléchie à l'interface interne de la fibre optique à transmettre, et la lumière incidente sur la face d'extrémité de la fibre optique à l'extérieur la gamme 2θmax est L'interface interne de la fibre ne produit pas de réflexion totale mais est transmise à la gaine et est immédiatement atténuée. L'ouverture numérique de la fibre est définie comme suit: NA=Sinθmax, sa valeur est généralement comprise entre 0,1 et 0,6, et le θmax correspondant est compris entre 90 et 330, la fibre multimode a une grande ouverture numérique, et l'ouverture numérique de la fibre monomode étant relativement petite, la fibre monomode a généralement besoin d'un laser à semi-conducteur LD comme source de lumière.


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