Выдержка из текста работы
Исследование энергетических характеристик источников лазерного излучения эталона единиц средней мощности, ослабления и длины волны оптического излучения для волоконно-оптических систем связи и передачи информации
Введение
С начала развития компьютерной техники прошло более шестидесяти лет. За это время были получены такие скорости передачи данных, о которых раньше нельзя было и мечтать. Все началось с того, что в 1948 году вышли книги К. Шеннона «Математическая теория связи» и Н. Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Они и определили новый вектор развития науки, в результате чего появился компьютер: вначале ламповый гигант, затем транзисторный и на интегральных схемах, на микропроцессорах. И вот в 1989 году появился персональный компьютер IBM, а также программа MS — DOS, а в 1990 — Windows-3.0, и далее пошло стремительное совершенствование «железа» и программного обеспечения. 1986 год — рождение Интернета, глобальной сети, охватившей практически все страны мира, поставляющей каждому пользователю текущую информацию. Получив настолько быструю обработку данных, люди пришли к выводу, что можно перестать терять время и деньги, также на передачу этих данных, а также увеличить скорость доступа, и скорость передачу данных. Это стало возможным благодаря использованию новых видов связи, таких как оптическое волокно, пришедших на замену банальным алюминиевым и медным проводам.
Тема об оптоволоконной линии связи, является актуальной на данный момент времени, так как число людей на планете растет, и потребности в улучшение жизни тоже увеличиваются. Ещё с древних времён человек совершенствуется: улучшает свои знания, стремится улучшить жизнь, создавая и моделируя предметы быта. И сейчас многие фирмы создают бытовую технику, которая упрощают жизнь человека. Но для внедрения этих новых технологий нужно изменять или улучшать старое. В пример этому можно привести линии связи на коаксиальном (медном) кабеле, их скорость передачи информации мала, а скорость передачи информации по оптической линии связи очень велика. Плюс, низкие потери при передаче сигнала по оптоволокну, позволяет прокладывать кабель на довольно большие расстояния без установки дополнительного оборудования. Оптоволокно имеет широкую полосу пропускания, высокую помехозащищенность, низкий уровень шумов, малый вес и объем высокую защищенность от несанкционированного доступа, легкость прокладки и долгие сроки работы кабеля практически в любых условиях. В настоящее время оптоволокно находит свое применение преимущественно в теле — и интернет — коммуникациях.
Целью данной работы является исследование энергетических характеристик источников лазерного излучения. Конкретно остановимся на таких энергетических характеристиках как мощность и стабильность лазерного излучения. А также необходимо определить длины волн оптического излучения для волоконно-оптических систем связи и передачи информации. Помимо этого, попытаемся выяснить преимущества и недостатки оптического волокна.
1. Оптическое волокно
.1Понятие об оптическом волокне
В физике хорошо известна двойственная (волновая и корпускулярная) природа света, на базе изучения свойств которой разработаны соответствующие теории, которые нельзя противопоставлять, так как лишь в своей совокупности они позволяют объяснить известные оптические явления. При этом волновая теория рассматривает свет как разновидность электромагнитных колебаний очень коротких (нанометровых) длин волн и использует при описании оптических процессов уравнения Максвелла. В то же время по корпускулярной теории свет представляется в виде быстро движущихся частиц, которые излучаются отдельными порциями (квантами), образуя луч света. Такая теория часто называется лучевой, и базируется она на известных законах геометрической оптики, позволяя наглядно и просто описывать распространение света в той или иной оптической среде, например в оптическом волноводе. Последний представляет собой круглый стержень из оптически прозрачного диэлектрика, который из-за малых размеров поперечного сечения обычно называют оптическим волокном (OB). ОВ широко используется в телекоммуникациях для передачи оптического излучения от источника к приемнику и является основным элементом оптического кабеля (ОК).
Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. В настоящее время волоконно-оптические кабели проложены по дну Тихого и Атлантического океанов и практически весь мир «опутан» сетью волоконных систем связи. Человечество уже давно нашло широкое применение волоконных систем практически во всех сферах связи, энергетики, транспорта, науки, образования, медицины, экономики, обороны, государственно-политической и финансовой деятельности [1].
1.2Прохождение светового излучения через границу раздела сред
В геометрической оптике световые волны изображаются лучами, которые претерпевают изменения на границах раздела сред с разными оптическими свойствами, характеризующимися показателем преломления n=с/х, который в общем случае показывает, во сколько раз скорость с распространения света в вакууме больше скорости х распространения света в рассматриваемой среде.
Рис. 1.1 — Отражение и преломление светового луча на границе двух сред
