Dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, serat optik telah berkembang pesat di bidang komunikasi, elektronika dan ketenagalistrikan, menjadi bahan dasar baru yang menjanjikan. Teknologi serat optik yang menyertainya juga memenangkan hati orang-orang&# 39 dengan kebaruan dan kenyamanan.
Fungsi transmisi daya lengkap
Larian Corporation Amerika Serikat berhasil menggunakan serat optik untuk menyelesaikan fungsi transmisi daya, membuka cara baru di bidang listrik. Mereka menggunakan dioda laser semikonduktor di ujung transmisi untuk mengubah energi listrik menjadi sinar laser untuk transmisi dalam serat optik, dan menggunakan sel surya sebagai perangkat penerima. Perangkat ini menggunakan gallium arsenide setebal 300 mikron sebagai substrat isolasi, ditutupi dengan sel surya setebal 20 mikron. Ini dibagi menjadi 6 area independen, yang dihubungkan secara seri oleh jembatan udara berlapis emas. Ketika sinar laser yang ditransmisikan oleh serat optik mengenai sel surya, energi cahaya segera menjadi energi listrik. Tegangan yang dihasilkan oleh setiap area adalah tepat 1 volt, dan enam area dalam seri memiliki tegangan 6 volt, yang cukup untuk rangkaian kontrol sebagian besar sensor.
banyak digunakan
Jika daya dioda laser terus meningkat dan dilengkapi dengan sistem transmisi daya lengkap, transmisi daya serat optik dapat digunakan secara luas dalam aspek militer, industri, komersial, dan lainnya. Laboratorium Bogen Prancis&# 39, yang mengkhususkan diri pada komputer, peralatan elektronik, pemrosesan sinyal, dan teknologi gambar, menggunakan soliton optik dan pulsa pendek untuk mencapai transmisi bebas distorsi pada serat optik. Teknologi ini dapat menyelesaikan masalah dispersi kromatik dan efek non-linear tanpa memerlukan beberapa perangkat regenerasi di sepanjang kabel optik. Hanya perlu menyiapkan amplifier setiap 100 kilometer atau lebih saat bekerja. Gelombang-gelombang soliter dapat melewati satu sama lain tanpa mengganggu satu sama lain. Konon, teknologi baru ini digunakan di kapal selam dalam jarak 6450-12900 kilometer dan dapat mengatasi masalah kesulitan komunikasi. Teknologi komunikasi serat optik sinyal tidak beraturan yang dikembangkan oleh para pakar keamanan komunikasi Amerika dirancang khusus untuk menghadapi penyadap yang semakin merajalela dan canggih saat ini. Teknologi ini pertama-tama mengubah informasi yang berguna seperti suara menjadi sinyal pulsa digital, dan kemudian mengkodekan sinyal pulsa digital ini dan memodulasi mereka pada pembawa gelombang mikro acak yang berubah secara tidak teratur. Saat mengirim, perangkat pemancar laser memancarkan sinyal pembawa tidak beraturan yang membawa informasi ke penerima melalui sistem komunikasi serat optik. Penerima laser penerima menggunakan teknologi khusus untuk melakukan sinkronisasi dan secara dinamis berkoordinasi dengan perangkat laser pengirim, dan akhirnya menyelesaikan tugas demodulasi sinyal yang berguna dari operator yang tidak teratur. Dengan menggunakan teknologi ini, penguping tidak lagi berguna, mereka hanya akan mendengar suara kacau. Australia Pauline baru-baru ini mengembangkan skala penimbangan serat yang dapat menimbang truk dengan satu serat dan satu laser. Skala serat semacam ini menggunakan serat optik dengan karakteristik ketahanan yang sangat khusus. Ketika berada di bawah tekanan atau tekanan, serat optik akan sedikit berubah bentuk, menyebabkan karakteristik laser berubah. Pada saat ini, detektor akan segera mempelajari perubahan ini dan mengubahnya menjadi perubahan sinyal listrik. Ini tercermin pada panel layar instrumen. Karena serat optik terbuat dari kaca, serat ini memiliki ketahanan terhadap kelembaban dan radiasi. Lebih penting lagi, mudah dipasang dan dirawat. Sangat cocok untuk pemasangan di jalan utama di daerah perkotaan, di sekitar pabrik, bandara dan landasan pacu, gudang, dan pelabuhan. Bekerja terus menerus selama 24 jam. Oleh karena itu, selain untuk menimbang, ini juga dapat memainkan peran pemantauan, dan keakuratannya jauh lebih besar daripada perangkat elektronik yang ada.
Serat Optik Plastik
Menurut laporan baru-baru ini dari US Journal, serat optik plastik yang dikembangkan oleh Boston Optical Fiber Corporation, Massachusetts, memiliki kecepatan transmisi 30 kali lebih cepat dari kawat tembaga standar saat ini, dan lebih ringan, lebih fleksibel, dan biaya lebih murah daripada serat kaca . Jenis serat optik ini menggunakan pembiasan cahaya atau mode lompatan cahaya dalam serat untuk mencapai kecepatan transmisi yang lebih tinggi, dan dapat mengirimkan data dengan kecepatan 3 megabit per detik dalam 100 meter. Saat ini, 370.000 kilometer kabel optik bawah laut telah dipasang di seluruh dunia. Panjang ini hampir bisa mengelilingi bumi 10 kali. Selain itu, karena laser digunakan di kedua ujungnya, repeater untuk memperkuat sinyal tidak lagi diperlukan selama transmisi, yang akan sangat mengurangi biaya dan biaya panggilan. Menurut laporan, kabel optik bawah laut berkapasitas terbesar di dunia yang menghubungkan Eropa dan Amerika Serikat akan segera dibuka. Kabel serat optik komunikasi bawah laut yang menghubungkan dunia ini sedang diletakkan. Ini adalah proyek paling megah di bidang komunikasi di abad ke-20 dan didukung oleh 30 organisasi telekomunikasi internasional di seluruh dunia. Ini melintasi Samudra Atlantik, melintasi Laut Mediterania, melewati Laut Merah dan Samudra Hindia, dan melintasi Selat Malaka ke Samudra Pasifik. Dengan total panjang hampir 320.000 kilometer, terhubung ke 175 negara dan wilayah, dan dapat membuat 2,4 juta panggilan telepon atau mengirimkan ratusan ribu gambar terkompresi pada saat yang sama. Seluruh proyek menelan biaya 14 miliar dolar AS dan diharapkan akan selesai pada tahun 2003.
Prinsip komposisi
Teknologi serat optik umumnya terdiri dari tiga bagian: ujung transmisi sinyal optik, serat optik yang digunakan untuk mengirimkan sinyal optik, dan ujung penerima sinyal optik.
Fungsi ujung transmisi sinyal optik adalah untuk mengubah sinyal listrik untuk ditransmisikan menjadi sinyal optik melalui perangkat konversi elektro-optik. Saat ini, perangkat konversi elektro-optik ujung transmisi umumnya menggunakan dioda pemancar cahaya atau tabung laser semikonduktor. Daya cahaya output dioda pemancar cahaya relatif rendah, tingkat modulasi sinyal relatif rendah, tetapi harganya murah. Daya keluaran cahaya dan arus drive pada dasarnya linier dalam rentang tertentu, yang lebih cocok untuk transmisi sinyal jarak pendek, kecepatan rendah, dan analog; Daya keluaran dioda besar, tingkat modulasi sinyalnya tinggi, tetapi harganya relatif tinggi, dan cocok untuk transmisi sinyal digital jarak jauh, berkecepatan tinggi. Fungsi serat optik adalah untuk mengirimkan sinyal optik pada ujung transmisi ke ujung penerima sinyal optik dengan sedikit pelemahan dan distorsi mungkin. Saat ini, serat optik umumnya digunakan dalam pita inframerah dekat. 0,84& mikro; m 、 1,31& mikro; m 、 1,55& mikro; mMulti-mode atau serat kuarsa mode tunggal dengan transmisi yang baik. Fungsi ujung penerima sinyal optik adalah untuk mengembalikan sinyal optik ke sinyal listrik yang sesuai melalui perangkat konversi fotoelektrik. Alat konversi fotolistrik umumnya menggunakan fotodioda semikonduktor atau fotodioda longsoran salju. Panjang gelombang pemancar cahaya dari sumber cahaya yang membentuk sistem transmisi serat optik harus sesuai dengan pita panjang gelombang dari jendela kehilangan rendah dari serat transmisi dan pita respons puncak dari perangkat deteksi fotolistrik. Perangkat konversi akhir elektro-optik transmisi mengadopsi panjang gelombang emisi pusat 0,84& mikro; mThe kecerahan tinggi dekat-inframerah semikonduktor dioda pemancar cahaya, serat transmisi mengadopsi multimode kuarsa serat, dan penerima menerima perangkat konversi fotoelektrik mengadopsi panjang gelombang respon puncak 0,8& mikro; m-0,9& mikro; mSilicon fotodioda. Setiap bagian akan diperkenalkan lebih lanjut di bawah ini.
Pemancar sinyal optik lipat
Sirkuit penggerak dan modulasi dari LED yang digunakan dalam sistem ditunjukkan pada Gambar 2. Modulasi sinyal mengadopsi metode modulasi intensitas cahaya, dan potensiometer penyesuaian intensitas cahaya dikirim untuk menyesuaikan arus penggerak statis yang mengalir melalui LED, dengan demikian sesuai mengubah daya cahaya yang dipancarkan dari LED, Rentang penyesuaian arus mengemudi statis yang ditetapkan adalah 0-20 mA, sesuai dengan nilai tampilan intensitas transmisi cahaya panel yang mendorong nilai tampilan 0-2000 unit, ketika arus penggerak kecil, lampu Memancarkan daya emisi dioda dan arus penggerak pada dasarnya linier, audio Sinyal digabungkan ke terminal input negatif dari op amp lain setelah diisolasi oleh kapasitor, jaringan resistor dan op amp, dan ditumpangkan dengan arus penggerak statis dari cahaya- memancarkan dioda untuk membuat dioda pemancar cahaya mengirim sinyal optik yang berubah dengan sinyal audio, dan kemudian melalui serat optik. adalah sinyal optik yang digabungkan ke serat transmisi. Ujung rendah dari frekuensi sinyal yang dapat ditransmisikan dapat ditentukan oleh kapasitor dan jaringan resistor, dan respons frekuensi rendah dari sistem tidak lebih besar dari 20Hz
Lipat penerima sinyal optik
Ini adalah diagram prinsip kerja dari ujung penerima sinyal optik. Serat transmisi memasangkan sinyal optik dari ujung pemancar ke fotodioda perangkat konversi fotolistrik melalui penggandeng serat optik. Fotodioda mengubah sinyal optik menjadi sinyal arus yang sebanding dengannya. Dioda harus reverse-bias saat digunakan, dan sinyal arus foto diubah menjadi sinyal tegangan yang sebanding dengan itu dengan konversi tegangan arus op amp. Sinyal audio yang terkandung dalam sinyal tegangan digabungkan ke penguat daya audio untuk menggerakkan speaker agar bersuara melalui kapasitor dan hambatan. Respons frekuensi fotodioda umumnya tinggi, dan respons frekuensi tinggi sistem terutama tergantung pada frekuensi respons penguat operasional.
Serat transmisi
Saat ini serat optik yang digunakan untuk komunikasi optik umumnya menggunakan serat silika. Itu ditutupi dengan lapisan kelongsong dengan indeks bias kecil n1 di dalam inti dengan indeks bias besar n2. Lampu didistribusikan sepenuhnya pada antarmuka antara inti dan kelongsong. Refleksi dibatasi untuk merambat di inti serat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, serat optik sebenarnya adalah sejenis pandu gelombang dielektrik. Lampu dikunci dalam serat optik dan hanya dapat dikirim sepanjang serat optik. Diameter inti serat optik umumnya dari beberapa mikron hingga ratusan mikron. Menurut mode lampu transmisi, itu dapat dibagi menjadi serat multi-mode dan serat mode tunggal, dan dapat dibagi menjadi tipe langkah indeks bias dan serat bergradasi indeks bias sesuai dengan berbagai cara distribusi indeks bias serat. Serat tipe langkah indeks bias mengandung dua media koaksial simetris sirkuler, yang keduanya seragam dalam tekstur, tetapi memiliki indeks bias yang berbeda. Indeks bias lapisan luar lebih rendah daripada indeks bias lapisan dalam.
Serat indeks bergradasi adalah sejenis serat yang indeks biasnya dinilai sepanjang penampang serat. Tujuan mengubah indeks bias adalah untuk membuat kecepatan grup dari berbagai mode serupa, sehingga mengurangi dispersi modal dan meningkatkan bandwidth komunikasi. Serat tipe langkah indeks bias multimode menghasilkan dispersi antar mode karena kecepatan grup yang berbeda dari setiap mode transmisi, dan bandwidth transmisi terbatas. Indeks bertingkat indeks bias Multimode meningkatkan bandwidth transmisi sinyal karena distribusi indeks bias khusus, yang membuat kecepatan grup masing-masing mode transmisi sama. Serat mode tunggal adalah serat yang hanya mentransmisikan mode optik tunggal, dan serat mode tunggal dapat mentransmisikan bandwidth sinyal tertinggi. Saat ini, serat optik mode tunggal banyak digunakan dalam komunikasi optik jarak jauh.
Indikator teknis utama serat silika meliputi karakteristik atenuasi, bukaan numerik, dan dispersi. Bukaan Numerik: Bukaan numerik menggambarkan karakteristik serat yang digabungkan dengan sumber cahaya, detektor, dan perangkat optik lainnya. Ukurannya mencerminkan kemampuan serat optik untuk mengumpulkan cahaya. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, insiden cahaya pada permukaan ujung serat optik dalam sudut padat 2θmaks sepenuhnya tercermin pada antarmuka internal serat optik yang akan ditransmisikan, dan insiden cahaya pada permukaan ujung serat optik di luar kisaran 2θmax adalah Antarmuka internal serat tidak menghasilkan refleksi total tetapi ditransmisikan ke cladding dan segera dilemahkan. Bukaan numerik serat didefinisikan sebagai: NA=Sinθmax, nilainya umumnya antara 0,1 dan 0,6, dan θmaks yang sesuai antara 90 dan 330, serat multimode memiliki bukaan numerik yang besar, dan bukaan numerik serat mode tunggal relatif kecil, sehingga umumnya serat mode tunggal membutuhkan laser semikonduktor LD sebagai sumber cahayanya.
