17. Преимущества передачи информации оптическим путём.

Принцип системы оптической связи заключается в передаче сигнала через оптоволокно к удаленному приёмнику. Электрический сигнал преобразуется в оптический и в таком виде передаётся на расстояние. В приёмном устройстве он обратно переходит в исходную электрическую форму. У волоконно-оптической связи есть множество преимуществ перед другими типами передачи информации, такими как медные жилы и системы радиосвязи.

• Сигнал может быть передан без регенерации на большое расстояние (200 км).

• Оптоволоконная передача не чувствительна к электромагнитным помехам. Кроме того, волокно не проводит электричество и фактически нечувствительно к радиочастотной интерференции.

• Оптические системы обеспечивают большее количество каналов чем физические цепи.

• Оптический кабель намного легче и тоньше чем кабель с металлическими жилами и волокна занимают в нём небольшой объём. Например, один оптоволоконный кабель может содержать 144 волокна.

• Оптическое волокно очень надёжно.

• У оптического волокна срок эксплуатации больше 25-и лет (по сравнению с 10 годами систем спутниковой связи).

• Рабочие температуры для оптического волокна изменяются, но обычно они лежат в диапазоне от -40° до +80°C

Группа факторов ухудшают пропускание света в оптической системе связи

1. Затухание: Поскольку световой сигнал перемещается через волокно, он теряет мощность из-за поглощения, рассеивания, и других потерь. С некоторым расстоянием мощность сигнала может уменьшиться до уровня собственных шумов приёмника.

2. Пропускная способность: Оптоволокно имеет ограниченный частотную полосу пропускания и если световой сигнал использует несколько частот, то это явление уменьшает информационную пропускную способность.

3. Дисперсия: Импульсы света распространяющиеся в волокне расширяются и тем ограничивают информационную пропускную способность на высоких скоростях передачи или укорачивается её расстояние.

18. Лазеры, светодиоды, фотоприемники в интегральном исполнении.

Использование оптических технологий и элементов является большим достижением в наше время. Меньшая длина волны позволяет достичь большей частоты сигналов, в частности при передаче данных. Такая частота дает возможность передавать потоки информации в несколько терабит в секунду. Важными преимуществами ВОЛС являются такие факторы, как малое затухание сигналов, позволяющее, при использовании современных технологий, строить участки оптических систем в сто и более километров без ретрансляции, высокая помехозащищенность, связанная с малой восприимчивостью оптического волокна к электромагнитным помехам, и многие другие. Развитие оптической связи создало новый класс устройств - интегрально-оптические схемы и компоненты. Их устройство похоже на обычные интегральные платы и представляет собой подложку из электрооптического кристалла и выполненных в ней канальных волноводов, которые могут служить базой для изготовления различных функциональных элементов (поляризаторов, разветвителей, модуляторов и др.). Основным достоинством интегрально-оптических устройств является их высокое быстродействие. Уже созданы интегрально-оптические переключатели с временем переключения менее 100 фс. Такое быстродействие недостижимо для устройств обычной полупроводниковой электроники. Возможность передачи и обработки больших объемов информации определяет бурное развитие интегральной оптики в настоящее время. Область исследований постепенно расширяется и сейчас она включает в себя все исследования, направленные на использование волноводной технологии для создания новых или усовершенствования существующих оптических приборов. Разработаны компактные и миниатюрные элементы, чей малый размер обеспечивает большую надежность, лучшую механическую и температурную стабильность, уменьшение потребления энергии и управляющих напряжений в активных приборах. Кроме того, отдельные волноводные элементы могут объединяться вместе в более сложные схемы на общей подложке или на отдельных платах. Такие новые волноводные приборы, например, лазеры и модуляторы, могут успешно конкурировать по своим индивидуальным качествам с их объемными оптическим эквивалентами. Элементы интегрально-оптических схем схожи с элементами электронных интегральных схем и при их изготовлении используются аналогичные технологии. Это обстоятельство и обусловило возникновение самого названия новой области - "интегральная оптика". В действительности исследования по интегральной оптике были начаты около 40 лет назад. Появление лазеров стимулировало эти исследования, и были достигнуты значительные успехи. На сегодняшний день созданы все элементарные компоненты интегрально-оптических схем: планарные и канальные волноводы, распределенные устройства ввода-вывода излучения в волновод, пленочные переключатели, ответвители, модуляторы, источники излучения и фотодетекторы, а также линзы, призмы, отражатели и поляризаторы в интегральном исполнении. Несмотря на указанные достижения, по-прежнему остается ряд проблем, затрудняющих развитие этой области. Одна из них - это проблема соединения компонентов. Интегрально-оптические схемы представляют собой подложку со сформированным в ней полосковым волноводом. Средой передачи света между фотоприемником, излучателем и другими интегральными элементами схемы служит оптическое волокно. На соединении волокна и полоскового волновода возникают оптические потери в связи с различными параметрами в волноводного распространения света в них. Кроме того, необходимо точное согласование оптических каналов и надежная фиксация их положения относительно друг друга, поскольку небольшое отклонение понижает эффективность контакта в несколько раз.

+ПДФ (общие характеристики лазеров)