Стеклянный волоконный проводник света
Стеклянный волоконный проводник света или волоконная оптика — средства, применяемые для целей связи и коммуникаций.
| Жорес Иванович Алфёров | |
| |
| Во время посещения Владимиром Путиным и Герхардом Шредером Научно-образовательного центра Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, 10 апреля 2001 года | |
| Дата рождения: | 1930 |
| Место рождения: | Витебск, Белорусская ССР СССР |
| Гражданство: | СССР, Россия |
|---|---|
| В запросе есть пустое условие. | |
| Научная сфера: | физика полупроводников |
| Альма-матер: | ЛЭТИ |
| Известен как: | Выдающийся советский и российский физик, единственный ныне здравствующий — из проживающих в России — российский лауреат Нобелевской премии по физике. |
ВведениеПравить
В 60-70 годы, академик Жорес Иванович Алфёров — советский и российский физик, лауреат Нобелевской премии по физике 2000 года, один из первых разработчиков лазерного излучения, в своих экспериментах по вопросам прохождения лазерного луча в различныз средах. Он был первым, кто начал запирать лазерный луч света, проводимого в стеклянном проводнике. Получив первый полупроводниковый лазер, начались его опыты по передаче информации с помощью лазерного луча. Также первые его эксперименты проводились на открытом воздухе, но помехи мешали получить эффект полноценной передачи луча. Луч стали проводить в стеклянном проводнике, окружённого различными средами, с разными показателями преломления. Здесь и обнаружили, что луч может проходить через границы сред, например, воды и воздуха. При нормальном падении луча, при столкновении его с другой средой с другим показателем преломления, луч света тормозился. Так вот, изменив угол падения луча, подобрав среду оболочки луча, луч стал многократно отражаться и проходить, в чём основная заслуга и в этой области достижений Жорес Ивановича Алфёрова.
Создание лазеровПравить
Создание лазеров, которое было основным направлением работ Алфёрова, их широкое развитие привело к появлению ряда новых направлений науки и техники вообще. И одним из таких направлений является современная волоконная оптика, опирающаяся на стеклянные световоды (например, на базе волокон чистого кварцевого стекла) с низкими оптическими потерями. Особенно наиболее важной и развитой в настоящее время областью применения волоконной оптики является волоконно-оптическая связь.[1]
Разработка стеклянных волоконных световодов с низкими оптическими потерями была связана с потребностью в создании передающей среды для систем оптической связи.
ИсторияПравить
В начале века после знаменитых, успешных опытов А.С. Попова начала бурно развиваться радиосвязь, в связи с тем, что при освоении нового радиодиапазона создавались монохроматические источники радиоколебаний. Динамика развития шла по пути освоения все более коротких радиоволн, так как это позволяло передавать больший объем информации. Передача сигналов в оптической среде с её диаппазонм практически не использовалась для целей связи. Главным образом потому, что в оптике не было монохроматических источников излучений.
После создания лазеров началась разработка линий связи в оптическом диапазоне. Уже для этого имелась начальная элементарная база, а принципиальная методика исследований была уже разработана в радиодиапазоне. Первые опыты по передаче информации с помощью лазерного луча через свободную атмосферу показали, что в силу метеорологических условий она не является подходящей средой для передачи света на значительные расстояния. Использование оболочек световода с корректирующими элементами изолировало свет от влияния нестабильной атмосферы, однако делало передающие линии сложными, громоздкими и дорогостоящими.
Создание волоконных воноводовПравить
Стеклянные волоконные волноводы использовались еще до изобретения лазеров, но так как они имели очень большое затухание, применение их для целей связи не считалось перспективным. После того как в 1966 году было опубликовано Као и Хокхэмом, что большое затухание в стеклянных световодах обусловлено не фундаментальными свойствами самого стекла, а наличием в нем примесей, и что в оптическом диапазоне стекло может иметь затухание менее 20 дБ/км. Эта работа явилась в качестве мощного толчка для разработки стеклянных волоконных волноводов с низким затуханием. Так, в 1970 году фирмой «Корнинг глас» (США) изготовлены стеклянные волоконные волноводы с потерями менее 20 дБ/км в видимой области спектра. Одновременно Ж.И. Алферовым с сотрудниками его лаборатории получена непрерывная генерация излучения при комнатной температуре полупроводникового лазера на основе двойной гетероструктуры GaAlAs. Эти два достижения и явились основой для развитии волоконно-оптической связи. Cпустя немногим более пяти лет, в России были разработаны волоконные волноводы на основе кварцевого стекла с предельно низкими потерями порядка нескольких десятых долей дБ/км (~10-6см-1) в ближней ИК области спектра. Это в свою очередь, с появлением стеклянных волоконных волноводов с такими низкими оптическими потерями стимулировало интенсивные исследования и разработку других элементов систем оптической связи — как полупроводниковых лазеров с большим сроком службы (например, более 10 часов), фотодетекторов, элементов интегральной оптики и т.п. В итоге возникла и бурно развивается направление волоконно-оптической связи. (Академик Е.М. Дианов), [2]
МатериалыПравить
Стеклянные оптические волокна делаются из чистейшего кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фторцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.
В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон (оргстекло). Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (ПMMA), а оболочку из фторированных ПMMA (фторполимеров).
См. такжеПравить
ПримечанияПравить
|
Это незавершённая статья. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |