Свет, пойманный в веществе
24.06.2003 23:51 | А. В. Селиверстов/Phys.Web.Ru
Авторский вариант статьи, опубликованной в Энциклопедии для
детей и юношества издательства
"Аванта+"
(том 16 "Физика",
часть 2)
Почему поверхность воды в аквариуме прозрачна, если смотреть сверху, а при взгляде снизу блестит, как зеркало? За ответом на этот простой вопрос скрывается ни много ни мало, а революция в средствах связи.
Этому явлению можно придумать интересное применение. Посветив внутрь длинной прозрачной трубки с водой (или просто внутрь водяной струи), можно заставить часть лучей двигаться внутри нее, отражаясь от стенок. Свет будет пойман в трубку, даже если она изогнута, и его можно передавать без помощи разнообразных зеркал и линз. Такие устройства (наверное, по аналогии с водопроводом) называются световодами. Они получили широкое распространение; правда, удобнее делать их не из воды.
Структура световода |
Медицинский эндоскоп фирмы Olympus (фото с сайта Градан+) | Стробоскопическая съемка голосовых связок с помощью эндоскопа (иллюстрация Experimental Phonetics Group, Institute for Natural Language Processing, Штутгартский университет) |
Затухание излучения в оптоволокне. Источник: CITforum |
Но главное преимущество оптических линий связи не в этом. По волокну можно передавать информацию с огромной скоростью - порядка 1012 бит в секунду. Другими словами, один световод позволяет транслировать сразу миллион телепрограмм, или 10 миллионов телефонных разговоров, или передавать за одну секунду содержимое тысячи компакт-дисков! Сегодняшняя техника не исчерпывает и сотой доли возможностей оптической связи.
Кроме того, такой световод не требует металла (кварц можно переплавлять из песка), достаточно мал и легок. Его диаметр без защитной оболочки - 125 микрон, а масса одного километра волокна всего 25-40 граммов.
Типы световодов: а) одномодовый; б) многомодовый. |
Первые шаги оптоволоконная связь сделала в 1975 году, когда появились первые многомодовые лазерные диоды с излучением на длине волны 0.85 мкм. За семь последующих лет появились второе и третье поколение лазеров - одномодовые источники на 1.3 и 1.55 мкм, для которых поглощение света меньше. Более новые и более дорогие излучатели в итоге, как ни странно, помогли удешевить оптические информационные линии: дальность связи по одному волокну без дорогих и сложных оптических усилителей достигла 300 км.
Исследования продолжались, появилось новое поколение оптических линий связи - когерентные системы. В них информация передается при помощи модуляции частоты или фазы излучения. Это обеспечивает бОльшую дальность распространения сигналов по оптическому волокну - тысячи километров. Использование в таких системах специальных оптических волокон, содержащих эрбий (они могут в 10-15 раз усиливать световой сигнал), уже в начале XXI века позволит опутать весь земной шар "всемирной паутиной" (англ. worldwide web, WWW) - оптоволоконными сетями, высокоскоростными линиями компьютерной связи, надежно защищенными от прослушивания.
Оптоволоконные кабели |
Публикации с ключевыми словами:
оптика
Публикации со словами: оптика | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> |