Met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie breidt glasvezel zich uit op het gebied van communicatie, elektronica en elektrische energie en wordt het een veelbelovend nieuw basismateriaal. De bijbehorende glasvezeltechnologie wint ook de voorkeur van&# 39 met nieuwigheid en gemak.
Volledige krachtoverbrengingsfunctie
Larian Corporation uit de Verenigde Staten heeft met succes glasvezel gebruikt om de krachtoverbrengingsfunctie te voltooien, wat een geheel nieuwe manier op het gebied van energie mogelijk maakt. Ze gebruiken halfgeleider-laserdiodes aan het zendende uiteinde om elektrische energie om te zetten in laserlicht voor transmissie in optische vezels, en gebruiken zonnecellen als ontvangend eindapparaat. Dit apparaat gebruikt 300 micron dik galliumarsenide als isolerend substraat, bedekt met een 20 micron dikke zonnecel. Het is verdeeld in 6 onafhankelijke gebieden, die in serie zijn verbonden door vergulde luchtbruggen. Wanneer het laserlicht dat door de optische vezel wordt uitgezonden de zonnecel raakt, wordt de lichtenergie onmiddellijk elektrische energie. De spanning die door elk gebied wordt gegenereerd, is precies 1 volt en de zes gebieden in serie hebben een spanning van 6 volt, wat voldoende is voor het regelcircuit van de meeste sensoren.
veel gebruikt
Als het vermogen van de laserdiode continu wordt vergroot en wordt uitgerust met een compleet systeem voor krachtoverbrenging, kan krachtoverbrenging via optische vezels op grote schaal worden gebruikt in militaire, industriële, commerciële en andere aspecten. Frankrijk' s Bogen-laboratorium, dat gespecialiseerd is in computers, elektronische apparatuur, signaalverwerking en beeldtechnologie, gebruikt optische soliton en korte pulsen om vervormingsvrije transmissie in optische vezels te bereiken. Deze technologie kan de problemen van chromatische dispersie en niet-lineaire effecten oplossen zonder dat meerdere regeneratie-apparaten langs de optische kabel nodig zijn. Je hoeft alleen maar om de 100 kilometer een versterker op te zetten als je aan het werk bent. De eenzame golfjes kunnen door elkaar heen gaan zonder elkaar te hinderen. Er wordt gezegd dat deze nieuwe technologie wordt gebruikt in onderzeeërs binnen het bereik van 6450-12900 kilometer en het probleem van communicatieproblemen kan oplossen. Een communicatietechnologie voor optische vezels met een onregelmatig dragersignaal, ontwikkeld door Amerikaanse experts op het gebied van communicatiebeveiliging, is specifiek ontworpen om het hoofd te bieden aan de steeds groter wordende en verfijnde afluisteraars van' Deze technologie zet nuttige informatie, zoals spraak, eerst om in digitale pulssignalen, en codeert deze digitale pulssignalen en moduleert ze op willekeurige microgolfdragers die onregelmatig veranderen. Bij het verzenden zendt het laserzendapparaat het onregelmatige dragersignaal dat informatie draagt naar de ontvanger via het optische vezelcommunicatiesysteem. De laserontvanger van de ontvanger maakt gebruik van speciale technologie om te synchroniseren en dynamisch te coördineren met het verzendende laserapparaat, en voltooit uiteindelijk de taak van het demoduleren van nuttige signalen van onregelmatige dragers. Met deze technologie zullen afluisteraars niet langer nuttig zijn, ze zullen alleen chaotische geluiden horen. Australië Pauline heeft onlangs een vezelweegschaal ontwikkeld die vrachtwagens met één vezel en één laser kan wegen. Dit soort vezelweegschaal maakt gebruik van een optische vezel met zeer speciale weerstandseigenschappen. Wanneer deze onder druk of spanning staat, zal de optische vezel licht vervormd raken, waardoor de eigenschappen van de laser veranderen. Op dit moment leert de detector deze verandering onmiddellijk en zet deze om in een elektrische signaalverandering. Dit wordt weerspiegeld op het displaypaneel van het instrument. Omdat de optische vezel van glas is, is deze bestand tegen vocht en straling. Wat nog belangrijker is, het is eenvoudig te installeren en te onderhouden. Het is geschikt voor installatie op hoofdwegen in stedelijke gebieden, rond fabrieken, luchthavens en startbanen, magazijnen en havens. Continu werk gedurende 24 uur. Daarom kan het naast wegen ook een controlerende rol spelen en is de nauwkeurigheid veel groter dan die van bestaande elektronische apparaten.
Plastic optische vezel
Volgens een recent rapport van de US Journal heeft een optische vezel van kunststof, ontwikkeld door Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, een transmissiesnelheid die 30 keer sneller is dan de huidige standaard koperdraad en is hij lichter, flexibeler en goedkoper dan glasvezel. . Dit soort optische vezel gebruikt de breking van licht of de springmodus van licht in de vezel om een hogere transmissiesnelheid te bereiken en kan gegevens verzenden met een snelheid van 3 megabits per seconde binnen 100 meter. Momenteel is over de hele wereld 370.000 kilometer optische onderzeese kabels gelegd. Deze lengte kan bijna 10 keer de aarde omcirkelen. Bovendien, omdat aan beide uiteinden lasers worden gebruikt, zijn repeaters voor het versterken van signalen niet langer nodig tijdens het verzenden, wat de kosten en gesprekskosten aanzienlijk zal verlagen. Volgens rapporten staat 's werelds grootste onderzeese optische kabel van' die Europa en de Verenigde Staten verbindt, op het punt te openen. Deze onderzeese communicatie glasvezelkabel die de wereld verbindt, wordt gelegd. Dit is het mooiste project op het gebied van communicatie in de 20e eeuw en wordt ondersteund door 30 internationale telecommunicatieorganisaties over de hele wereld. Het steekt de Atlantische Oceaan over, steekt de Middellandse Zee over, passeert de Rode Zee en de Indische Oceaan en steekt de Straat van Malakka over in de Stille Oceaan. Met een totale lengte van bijna 320.000 kilometer maakt hij verbinding met 175 landen en regio's en kan hij 2,4 miljoen telefoongesprekken voeren of honderdduizenden gecomprimeerde beelden tegelijk verzenden. Het hele project kostte 14 miljard US dollar en zal naar verwachting in 2003 worden afgerond.
Samenstelling principe
Optische vezeltechnologie bestaat in het algemeen uit drie delen: het optische signaaloverdrachtsuiteinde, de optische vezel die wordt gebruikt om het optische signaal te verzenden, en het optische signaalontvangende uiteinde.
De functie van het optische signaaloverdrachtsuiteinde is om het over te dragen elektrische signaal om te zetten in een optisch signaal via een elektro-optische conversie-inrichting. Momenteel gebruikt de elektro-optische conversie-inrichting met zenduiteinde in het algemeen een lichtemitterende diode of een halfgeleiderlaserbuis. Het uitgangslichtvermogen van de lichtgevende diode is relatief laag, de signaalmodulatiesnelheid is relatief laag, maar de prijs is goedkoop. Het uitgangsvermogen en de aandrijfstroom zijn in principe lineair binnen een bepaald bereik, wat geschikter is voor korte afstand, lage snelheid en analoge signaaloverdracht; Het uitgangsvermogen van de diode is groot, de signaalmodulatiesnelheid is hoog, maar de prijs is relatief hoog, en hij is geschikt voor digitale signaaloverdracht over lange afstanden met hoge snelheid. De functie van de optische vezel is om het optische signaal aan het verzendende uiteinde naar het ontvangende uiteinde van het optische signaal te verzenden met zo min mogelijk verzwakking en vervorming. Op dit moment wordt de optische vezel over het algemeen gebruikt in de nabij-infraroodband. 0,84 GG-versterker; micro; m 、 1,31 GG-versterker; micro; m 、 1,55 GG-versterker; micro; m Multi-mode of single-mode kwartsvezel met goede doorlaatbaarheid. De functie van het optische signaalontvangende uiteinde is om het optische signaal te herstellen naar het corresponderende elektrische signaal via de foto-elektrische conversie-inrichting. De foto-elektrische conversie-inrichting gebruikt in het algemeen een halfgeleiderfotodiode of een lawinefotodiode. De lichtemitterende golflengte van de lichtbron die het transmissiesysteem voor optische vezels vormt, moet overeenkomen met de golflengteband van het venster met lage verliezen van de transmissievezel en de piekresponsband van de foto-elektrische detectie-inrichting. Het elektro-optische conversieapparaat van het verzendende uiteinde gebruikt de centrale emissiegolflengte van 0,84& micro; m De zeer heldere nabij-infrarode halfgeleider lichtgevende diode, de transmissievezel gebruikt multimode kwartsvezel en het ontvangende apparaat voor foto-elektrische conversie aan het uiteinde de piekresponsgolflengte van 0,8& micro; m-0,9& micro; m Silicium fotodiode. Elk onderdeel wordt hieronder verder geïntroduceerd.
Opvouwbare optische signaalzender
Het aanstuur- en modulatiecircuit van de LED die in het systeem wordt gebruikt, wordt getoond in Figuur 2. De signaalmodulatie past de methode van lichtintensiteitsmodulatie toe, en de potentiometer voor het aanpassen van de lichtintensiteit wordt gestuurd om de statische aandrijfstroom die door de LED stroomt, aan te passen, waardoor dienovereenkomstig het veranderen van het uitgestraalde lichtvermogen van de LED, het ingestelde instelbereik van de statische aandrijfstroom is 0-20 mA, overeenkomend met de weergavewaarde van de paneellichttransmissie-intensiteit die de weergavewaarde 0-2000 eenheden aanstuurt, wanneer de aandrijfstroom klein is, het licht emitterende diode-emissievermogen en de stuurstroom zijn in principe lineair, audio Het signaal wordt gekoppeld aan de negatieve ingangsklem van een andere opamp nadat het is geïsoleerd door de condensator, het weerstandsnetwerk en de opamp, en gesuperponeerd met de statische stuurstroom van het licht- emitterende diode om de lichtemitterende diode een optisch signaal te laten verzenden dat verandert met het audiosignaal, en vervolgens door de optische vezelkoppeling Th Dit optische signaal is gekoppeld aan de transmissievezel. Het lage uiteinde van de overdraagbare signaalfrequentie kan worden bepaald door het condensator- en weerstandsnetwerk en de lage frequentierespons van het systeem is niet groter dan 20 Hz
Opvouwbare optische signaalontvanger
Het is het werkprincipediagram van het optische signaalontvangende uiteinde. De transmissievezel koppelt het optische signaal van het zendende uiteinde naar de fotodiode van de foto-elektrische conversie-inrichting via de optische vezelkoppeling. De fotodiode zet het optische signaal om in een evenredig stroomsignaal. De diode moet tijdens gebruik in tegengestelde richting zijn ingesteld en het fotostroomsignaal wordt omgezet in een spanningssignaal dat er evenredig mee is door de stroom-spanningsconversie van de opamp. Het audiosignaal in het spanningssignaal wordt gekoppeld aan de audiovermogensversterker om de luidspreker door de condensator en de weerstand te laten klinken. De frequentierespons van de fotodiode is over het algemeen hoog en de hoge frequentierespons van het systeem hangt voornamelijk af van de responsfrequentie van de operationele versterker.
Transmissievezel
Momenteel gebruikt de optische vezel die wordt gebruikt voor optische communicatie over het algemeen silicavezel. Het is bedekt met een bekledingslaag met een kleine brekingsindex n1 in de kern met een grote brekingsindex n2. Het licht wordt volledig verdeeld over de interface tussen de kern en de bekleding. De reflectie is beperkt tot voortplanting in de kern van de vezel. Zoals weergegeven in figuur 5, is de optische vezel eigenlijk een soort diëlektrische golfgeleider. Het licht zit opgesloten in de optische vezel en kan alleen worden overgedragen via de optische vezel. De kerndiameter van de optische vezel is in het algemeen van enkele microns tot honderden microns. Volgens de transmissielichtmodus kan het worden onderverdeeld in multi-mode-vezel en single-mode-vezel en kan het worden onderverdeeld in brekingsindexstaptype en brekingsindex-gegradeerde vezel volgens de verschillende manieren van vezelbrekingsindexverdeling. De vezel van het brekingsindexstaptype bevat twee cirkelvormig symmetrische coaxiale media, die beide een uniforme textuur hebben, maar verschillende brekingsindexen hebben. De brekingsindex van de buitenlaag is lager dan die van de binnenlaag.
Een vezel met een gegradeerde index is een soort vezel waarvan de brekingsindex wordt gegradeerd langs de dwarsdoorsnede van de vezel. Het doel van het veranderen van de brekingsindex is om de groepssnelheden van verschillende modi vergelijkbaar te maken, waardoor de modale dispersie wordt verminderd en de communicatiebandbreedte toeneemt. Multimode brekingsindex step-type vezels produceren inter-mode dispersie vanwege de verschillende groepssnelheden van elke mode transmissie, en de transmissiebandbreedte is beperkt. Multimode vezel met refractieve indexgradiënt verhoogt de bandbreedte van de signaaloverdracht vanwege de speciale brekingsindexverdeling, waardoor de groepssnelheid van elke modusoverdracht hetzelfde is. Single-mode glasvezel is een vezel die slechts één optische modus uitzendt, en single-mode glasvezel kan de hoogste signaalbandbreedte verzenden. Momenteel worden single-mode optische vezels meestal gebruikt in optische communicatie over lange afstanden.
De belangrijkste technische indicatoren van silicavezel omvatten verzwakkingseigenschappen, numerieke apertuur en dispersie. Numeriek diafragma: Numeriek diafragma beschrijft de kenmerken van vezels in combinatie met lichtbron, detector en andere optische apparaten. Het formaat weerspiegelt het vermogen van de optische vezel om licht op te vangen. Zoals weergegeven in figuur 5, wordt het licht dat invalt op het eindvlak van de optische vezel binnen de vaste hoek van 2mmax volledig gereflecteerd op de interne interface van de over te dragen optische vezel, en het licht dat invalt op het eindvlak van de optische vezel buiten het bereik van 2axmax is De interne interface van de vezel produceert geen totale reflectie maar wordt naar de bekleding overgebracht en wordt onmiddellijk verzwakt. Het numerieke diafragma van de vezel wordt gedefinieerd als: NA=Sin ,max, de waarde ligt over het algemeen tussen 0,1 en 0,6 en de overeenkomstige θmax ligt tussen 90 en 330, Multimode-vezel heeft een groot numeriek diafragma en het numerieke diafragma van single-mode vezel is relatief klein, dus over het algemeen heeft single-mode vezel een LD-halfgeleiderlaser nodig als lichtbron.
