ЖУРНАЛ «СТА» №4/2002

производства и использования оптово- локна и оптоволоконных кабелей. Для начала вспомним основополагающие законы оптики, играющие важную роль для понимания принципа распростра- нения света в оптическом волокне. О ТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА Важнейшим оптическим параметром материала является его показатель пре- ломления. По волновой теории света показатель преломления материала ( n ) выражается через отношение скорости света в вакууме ( c ) к скорости света в среде данного материала ( υ ) n = c / υ (1) или оптической длины волны в вакуу- ме ( λ в. ) к длине волны в материале ( λ м. ) n = λ в. / λ м. (2) Поскольку n > 1 для всех известных веществ, свет распространяется в мате- риале медленнее, чем в вакууме. Типичные значения показателей преломления материалов, используе- мых в оптоволокне, приведены в табл. 1. Из формул (1), (2) и значений, при- ведённых в табл. 1, видно, что показа- тель преломления стекла изменяется в зависимости от его состава. Основные понятия, используемые при обсуждении механизма преломле- ния, иллюстрирует рис. 1. На всех трёх видах рисунка граница раздела прохо- дит между двумя средами с показателя- ми преломления n 1 и n 2 , причём n 1 > n 2 . Рассмотрим случай преломления светового луча при переходе из одной 74 СТА 4/2002 www.cta.ru В ВЕДЕНИЕ Характерной чертой информацион- ной эры является бурное развитие ком- муникаций — одной из составляющих инфраструктуры информационных технологий. В условиях возросшей по- требности в обеспечении надежного канала связи как в сфере построения глобальных информационных сетей, так и в области промышленной авто- матизации возникла необходимость поиска альтернативных технологий пе- редачи данных взамен традиционных, основанных на медном кабеле. Эта аль- тернатива — волоконнооптическая линия связи (ВОЛС), которая позволя- ет передавать информацию с сущест- венно более высокими скоростями по сравнению с медным кабелем, невос- приимчива к электромагнитному излу- чению и имеет вполне приемлемые для большинства применений стоимост- ные показатели в пересчете на канал. Информационный канал при этом со- держит оптический излучатель, прием- ник и среду передачи информации — оптическое волокно (пластиковая или стеклянная нить). Толчком к интенсивному развитию волоконнооптических линий связи послужило решение ряда технологиче- ских проблем, связанных с получением качественного оптического волокна (с малым коэффициентом затухания), и достижения в области полупроводни- ковых лазеров. Безусловно, одним из моментов, способствующих продвиже- нию ВОЛС, явилось развитие цифро- вых методов передачи информации. Хочется особо отметить тот факт, что использование оптоволокна является идеальным техническим решением при организации канала связи в систе- мах автоматизации тех производств, где предъявляются повышенные тре- бования к взрывобезопасности. Не се- крет, что оптоволокно нашло широкое применение при построении сетей как на гражданском транспорте (напри- мер, сетей на базе трансиверов, кон- центраторов и коммутаторов фирмы Hirschmann, получивших одобрение Германского морского регистра), так и в военной технике, ввиду существен- ного снижения веса сетевого оборудо- вания самолетов и кораблей, а также обеспечения высокой устойчивости информационных каналов к сильным электромагнитным импульсам, в том числе и от ядерного взрыва. Кроме то- го, оптоволокно часто является одним из составных элементов датчиков. Целью настоящей статьи является рассмотрение оптоволокна как среды передачи информации. Вопросы, свя- занные с другими компонентами ВОЛС (передатчиками, приемниками, развет- вителями и т.д.) здесь не рассматрива- ются. В статье основное внимание уде- ляется освещению фундаментальных знаний, лежащих в основе технологии В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА Основы оптоволоконной технологии Валерий Яковлев Материал Длина волны в вакууме, нм Показатель преломления Длина волны в материале, нм Стекло 850 1,4525 585,5 1300 1,4469 898,5 1550 1,4440 1073,4 GaAlAs 850 3,6 236,1 Пластик 650 1,4'1,5 433'464 Таблица 1. Показатели преломления материалов, используемых в оптоволокне Волоконно-оптические кабели фирмы Belden