Слаботочка Книги

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [103] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119

распространяются по волокну без дисперсии и без взаимодействия друг с другом. При этом, однако, требуют решения такие проблемы, как получение солитонов с высокой частотой следования, преодоление нежелательных нелинейных эффектов, порождающих обратные оптические волны, создание сверхбыстродействующих фотоприемных устройств.

Системного подхода требует и освоение новых дальних ИК-диапазонов - кроме разработки соответствующих волокон потребуется создание всех остальных составляющих элементной базы: лазеров, фотоприемников, модуляторов, коммутационных устройств и т. п.

Развитие волоконно-оптических датчиков на общей с ВОЛС конструктивно-технологической основе неизбежно ведет к их интеграции. Таким образом, развивающееся синтетическое направление - телематика 1 приобретает новое дополнительное качество - способность извлечения первичной информации из окружающей среды. Создание устройств оптоэлектронной телематики существенно изменит функциональные возможности современных ВОЛС.

Рассмотрим еще одну тенденцию развития оптической связи, выходящую за рамки ВОЛС. Речь идет об открытой оптической связи - о системах, в которых передатчик и приемник находятся в пределах прямой видимости и оптическая информация распространяется в разделяющей их среде. Создание миниатюрных мощных быстродействующих излучателей (лазеров и светодиодов) и высокочувствительных фотоприемников, стимулированное потребностями ВОЛС, привело к переоценке значимости открытых каналов связи, ранее считавшихся бесперспективными.

В отличие от ВОЛС открытая связь не требует прокладки кабеля, которая при перенасыщенности ряда объектов различными коммуникациями может быть очень непростой. Иногда проложить кабель вообще невозможно. По сравнению с миллиметровой радиосвязью устройства оптической связи могут иметь намного меньшие размеры излучающей и приемной апертур («антенн»); отсюда существенный выигрыш в габаритно-массовых показателях аппаратуры. Световой луч значительно уже радиолуча, фон рассеянного излучения намного слабее, чем радиоволн, отразившихся от предметов, - это предопределяет большую скрытность передачи информации по открытым каналам в оптическом диапазоне длин волн.

Во многих случаях перегруженность СВЧ-спектра не позволяет вводить в действие новые каналы; для оптической связи такого ограничения не существует.

Перечисленные достоинства определяют экономические и технические преимущества открытой оптической связи перед ВОЛС, с одной стороны, « перед миллиметровой радиосвязью - с другой. Имеется несколько областей эффективного применения от-

* Направление информатики, охватывающее устройства, в которых передача информации сочетается с ее обработкой.

крытой оптической связи. Прежде всего это связь в космосе, где атмосферных помех пет, а дальность прямой видимости составляет тысячи километров. В крупных городах и на больших промышленных объектах, где почти исчерпаны возможности монтажа новой проводки, открытая связь может использоваться для организации телефонных и телевизионных каналов, а также локальных сетей передачи данных в компьютерных системах. При длине связи 1 ... 1,5 мкм ни снег, ни дождь не опасны; серьезную помеху может создать лишь сильный туман. Наконец, это подводная связь, где радиоволны быстро затухают, а оине-зеленое излучение (например, вторая гармоника неодимового лазера) может распространяться на очень большие расстояния.

Оптическая связь как проявление НТР. В популярных изданиях появление ВОЛС приравнивается по значимости к изобретению паровой машины, электрической лампочки, транзистора... Пишут о «коммуникационном взрыве», используют другие сильные метафоры и сравнения. И для этого имеются все основания.

Оптическая связь обусловливает качественный скачок в технике передачи информации. Фактически это положение подтверждается достоинства?,;и ВОЛС. Действительно, снижение линейного затухания ведет к тому, что в пределах, например, города линии становятся безретрансляторными и почти .не имеющими потерь. Отсюда резкое сокращение аппаратурных затрат, упрощение проектирования и эксплуатации городской сети. В значительной степени теряют смысл усилия на организацию оптимального приема, упрощается традиционная проблема выделения сигнала из шумов.

Расширение частотного диапазона, которое дают ВОЛС, делает нецелесообразным оптимальное кодирование информации, основное назначение которого состоит в «экономии» полосы частот. Не сложные аппаратурные решения, а избыточность кодирования будут впредь обеспечивать надежность связи. Легкость, дешевизна, прочность оптических волокон позволяют создавать «проводную» связь там, где ранее это было невозможно, например между подвижными объектами при расстояниях в несколько километров (связь метеозонда с землей).

Нечувствительность волокон к электромагнитным воздействиям делает возможной прокладку связных коммуникаций одновременно с линиями электропередачи. Практически любой изготавливаемый кабель может иметь в качестве «бесплатного приложения» волоконный канал для связи.

Гарантия от искрения открывает волоконной связи дорогу во взрывоопасные химические производства, где электроника до сих пор не используется.

Таким образом, достоинства ВОЛС служат основой для принципиально нового подхода к аппаратурному и алгоритмическому обеспечению систем связи, обусловливают их широкие функциональные возможности и новые области эффективного применения.

Оптическая связь имеет глобальный всеохватывающий характер. Этот тезис проявляется по крайней мере в трех моментах.

По оптической связи могут успешно передаваться фактически все виды сообщений: телефонные, телевизионные, потоки данных ЭВМ, управляющие сигналы систем автоматики и т. п. Характерно, что по одному и тому же каналу могут успешно передаваться как «быстрые», так и «медленные» (начиная от постоянного тока) сигналы в цифровой или аналоговой форме.

Оптическая связь может использовать для передачи самые разные среды. Наиболее широкое распространение получили диэлектрические светопроводы (ВОЛС); открытая связь осуществляется в атмосфере (или в любой другой газовой среде) и в космосе; имеются предпосылки для развития подводной связи.

И, наконец, дальность передачи. Минимальные дальности распространения оптических информационных сигналов имеют место ;б оптопарах (около 0,1 мм); для ВОЛС характерны расстояния от единиц метров до тысяч километров; максимальные дальности - в космосе.

Оптическая связь имеет практически безграничные перспективы. Это прежде всего относится к возможностям массового производства, основанного на неисчерпаемом сырьевом ресурсе (кварцевый песок), и к снижению стоимости волокна и кабеля. Очень далеки от теоретических пределов такие важные параметры ВОЛС, как потери пропускания, длина межретрансляционного участка, скорость передачи информации. Спектральная область современной оптической связи охватывает лишь два узких диапазона 0,8... 0,9 и 1,3... 1,6 мкм). Отметим широчайшие возможности развития остальной части элементной базы ВОЛС: лазеров, фотоприемников, схем микроэлектронного обрамления и в особенности оптических элементов (соединителей, коммутаторов и т. п.).

Оптическая связь порождает новые направления техники. Благодаря успехам ВОЛС стало возможным возникновение и развитие волоконно-оптических датчиков. В значительной степени имен--но ВОЛС (концепции развития, методология расчета, функциональное назначение) стимулировали появление интегральной оптики. В перспективе следует ожидать использования оптических волокон для прямой (без энергетического преобразования) передачи двухмерных изображений на значительные расстояния; возможно также создание линий передачи не информационного, а энергетического назначения (в дальней ИК-области)..

Нарастающие темпы развития ВОЛС, преобладающая роль технологических факторов в их совершенствовании, значимость .достижимых технического, экономического, экологического, социального эффектов - все это подтверждает правомерность тезиса, .вынесенного в название данного раздела.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [103] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119