Волоконно-оптическая технология. 
Волоконно-оптическая технология

Волоконно-оптическая технология

Волоконно-оптическая технология значительно отличается от технологии медных кабелей, ведь по стеклянным нитям толщиной в волос передается свет. По сравнению с медными кабелями волоконно-оптические имеют гораздо большую пропускную способность и меньшие потери, что позволяет передавать данные с высокой скоростью на большие расстояния.

Пропускная способность волоконно-оптических линий намного превосходит то, что необходимо в современных сетевых приложениях. 62,5/125-мкм кабель, широко применяемый в проводке внутри зданий, имеет минимальную полосу пропускания 160 МГц на км. Пропускная способность волоконно-оптического кабеля изменяется с расстоянием. При длине 100 м она превышает 1,5 или 5 Гбит/с (в зависимости от длины волны света). У кабеля категории 5 рабочая частота при тех же 100 м составляет 100 МГц. Новое поколение многомодовых волоконно-оптических кабелей поддерживает пропускную способность 10 Гбит/с при расстоянии 300 м.

Высокопроизводительный одномодовый кабель применяется в телефонии для коммуникаций на больших расстояниях. Его пропускная способность, по существу, безгранична, т. е. способность кабеля к передаче информации значительно превышает возможности современной электроники.

Таким образом, волоконная оптика — это технология, в которой электрические сигналы преобразуются в оптические и передаются по тонкому стеклянному волокну, а затем преобразуются снова в электрические сигналы.

Использование света для передачи информации имеет давнюю историю. Световыми сигналами пользовались to тогда, когда и не существовало понятия «электрическая связь». В тот период в качестве источников оптического излучения использовали Солнце или костры. Лучи света, моделированные дымом, лопастями семафора или иными приспособлениями, передавались в пределах прямой видимости. Первые примеры использования такой связи относятся ко времени гибели Трои (1269 г. до н.э.). Но и сегодня военно-морской флот использует флажки, светофоры для передачи информации. Более чем 200 летний этап проходил в постепенном усовершенствовании световых линий передачи сигналов на большие расстояния.

Оптическая связь была предложена в далеком 1880 году американским инженером Александром Беллом. Опытный образец устройства, носителем информации в котором служил модулированный пучок солнечного света, обеспечивал связь по воздуху на расстояние до 200 метров. Однако эта идея не нашла практического применения, поскольку погодные условия и видимость слишком отрицательно влияли на качество передачи. Английский физик Джон Тиндаль предложил решение этой проблемы в 1870 г., незадолго до изобретения Белла. Он продемонстрировал, что свет может передаваться в потоке воды. В его эксперименте использовался принцип полного внутреннего отражения, который также применяется в современных волоконных световодах. После экспериментов Белла в области модуляции света и Тиндаля в области управляемой передачи света. Американец Норман Френч лишь в 1934 г. получил патент на оптическую телефонную систему, в которой речевые сигналы могут передаваться, через сеть оптических кабелей, изготавливаемых из стержней чистого стекла или аналогичного материала с низким коэффициентом затухания на рабочей длине волны.

Современная эра оптической связи началась с изобретением в 1958 г. лазера и последовавшем в скорее, в 1961 г., создание первых лазеров. По сравнению с оптическим излучением обычных источников лазерное излучение обладает высокой монохроматичностью и когерентностью и имеет очень большую интенсивность. Возможность изготовления лазеров из полупроводниковых материалов получило признание с 1962 г. В это же время были разработаны элементы приемника в виде полупроводниковых фотодиодов. Тогда оставалось нерешенной еще одна проблема — разработка подходящей передающей среды. В начале XX века были проведены теоретические и экспериментальные исследования диэлектрических волноводов, в том числе гибких стеклянных стержней. Вначале рассматривались попытки направления света по полому световоду с помощью сложной системой линз или зеркал. Эти и другие системы передачи сигналов имели уникальные характеристики с точки зрения полосы пропускания и расстояний между ретрансляторами (много гигагерц и десятки километров, затухание порядка 1…1,5 дБ/км), но отличались большой сложностью и высокой стоимостью, что служило серьезным тормозом на пути их массового внедрения. В СССР такие системы использовались для управления с Земли движением лунохода.

Первое поколение ОК, созданных в 1986—1988 гг., включает кабели городской (ОК-50), зоновой (ОЗКГ) и магистральной (ОМЗКГ) связи. Современные требования развития связи потребовали создания новых усовершенствованных типов ОК (второе поколение). Такими кабелями, разработанными в период 1990—1992 гг., являются: ОКК—для городской связи (прокладка в канализации), ОКЗ—для зоновой и ОКЛ—для линейной магистральной связи. Приятно отметить, что и наша республика не стоит в стороне от мировых тенденций. В июле 1996 года на землю Казахстана пришла одна из самых протяженных в мире магистральных ВОЛС — TAE (Трансазиатско-Европейская магистраль), должная со временем связать китайский Шанхай и германский Франкфурт-на-Майне. Протяженность казахстанского участка TAE невелика — всего 1100 км, но для 4-х южных областей Казахстана и это неплохой шанс существенно улучшить свою телекоммуникационную инфраструктуру. Держа в уме оптоволоконный выход через Астану к северной границе для соединения с трансроссийской магистралью Москва — Владивосток, можно с уверенностью смотреть в будущее казахстанской оптической связи.