Optik tolalar ilmiy bilimlarning texnologik taraqqiyotga aylanishiga misol bo'lib, pirovardida oddiy odamning hayotini osonlashtiradi. Bir necha yillar davomida optik tolali elektr signallarini uzatish uchun aloqa vositalari bilan bog'liq. Odam sochidek oʻlchamdagi yupqa filamentlar telefon, internet aloqasi, televizor va h.k.larni boshqarish uchun zarur boʻlgan keng koʻlamli signallarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin. Albatta, yuqori unumdorligi tufayli optik tolalar nafaqat ichki ehtiyojlar.
Optik signal uzatish texnologiyasi
Oʻz-oʻzidan, optik toladan signal tarjimoni sifatida foydalanish optik tolaning ilmiy boʻlimida oʻrganilayotgan oshkor qilingan bilimlarning faqat bir qismidir. Ushbu sohadagi mutaxassislar axborot uzatish va yorug'likning tarqalishini o'rganmoqda va bir kontekstda yorug'lik qo'llanmalari bilan birlashtirilgan. Ikkinchisi ham yorug'likni tarqatuvchi, ham ma'lumot uzatuvchi sifatida ishlatiladi. Aytgancha, lazer texnologiyalarini rivojlantirishning zamonaviy tendentsiyalari LEDlarga asoslangan. Bunday holda, yana bir savol qiziqroq - optik tolalar qanday hodisaga asoslanadi? Bu hodisaturli sindirish ko'rsatkichlariga ega bo'lgan dielektriklar orasidagi interfeysda (jami) elektromagnit nurlanishning ichki aks etishi. Bundan tashqari, axborot tashuvchisi umuman elektromagnit signal emas, balki kodlangan yorug'lik oqimidir. Optik tolali kabellarning an'anaviy metall kabellardan ustunlik darajasini tushunish uchun ularning o'tkazish qobiliyatiga yana bir bor murojaat qilish kerak. Qalinligi 0,5 mm dan oshmaydigan yuqorida aytib o'tilgan tolali ip oddiy mis simlar faqat 50 mm qalinlikda xizmat qilishi mumkin bo'lgan ma'lumot miqdorini uzatishga qodir.
Optik tolali ishlab chiqarish usullari
Optik tola ishlab chiqarishning ikkita asosiy usuli mavjud. Bu preformlar yordamida ekstruziya va eritish texnikasi. Birinchi texnologiya plastmassa asosidagi past sifatli materialni olish imkonini beradi, shuning uchun bugungi kunda u amalda qo'llanilmaydi. Ikkinchi usul asosiy va eng samarali hisoblanadi. Preform - bu iplarni chizish uchun mo'ljallangan tuzilishdagi preform. Zamonaviy standartlarga ko'ra, preformlar bir necha o'n metr balandlikda bo'lishi mumkin. Tashqi tomondan, bu diametri taxminan 10 sm bo'lgan shisha tayoq bo'lib, undan ipning yadrosi eritiladi. Ishlab chiqarish jarayonida yadro, tolalar uchun aralashma bilan birga, yuqori haroratgacha isitiladi, shundan so'ng filamentlar hosil bo'ladi. Olingan materialning uzunligi bir necha kilometrga yetishi mumkin, garchi diametri o'zgarishsiz qolsa - u avtomatlashtirilgan regulyatorlar tomonidan boshqariladi. Optik tolalar qayerda ishlatilishiga qarab, materialKimyoviy va jismoniy himoyani ta'minlaydigan qoplamalar bilan oldindan ishlov berish mumkin. Filament aralashmalariga kelsak, ular odatda poliimid, akrilat va silikon kabi materiallarni o'z ichiga oladi.
Tolali dizayn xususiyatlari
Ipning markaziy qismi yadro - tolaning o'ta yadrosi bo'lib, u ish paytida yorug'likni tarqatadi. Yadro yorug'lik sinishi ko'rsatkichlarining oshishi bilan tavsiflanadi, bunga maxsus qo'shimchalar bilan modifikatsiyalangan shisha doping yordamida erishiladi. Masalan, kremniy tolalari uchun dopant kabi tipik refraktiv komponentlar ishlatiladi. O'z navbatida, qobiq bir nechta vazifalarni bajaradi, ularning asosiysi yadroning bevosita jismoniy himoyasi. Bu qism, shuningdek, sinishi ta'sirini ta'minlaydi, lekin minimal koeffitsient bilan. Ikki material orasidagi chegara yorug'likning asosiy qismi yadrodan chiqib ketishiga yo'l qo'ymaydigan yorug'lik hidoyat strukturasini hosil qiladi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, optik tolali asoslar materialni yorug'lik yo'riqnomalarining navlariga taalluqlidir. Aniqroq qilib aytadigan bo'lsak, biz yorug'lik signallarini uzatuvchi dielektrik to'lqin o'tkazgichlar haqida bormoqda.
Optik tolalar turlari
Eng keng tarqalganlari kvarts, plastmassa va ftoridli tolalardir. Kvarts filamentlari oksid eritmalari yoki tuzilishga o'xshash materiallarga, shu jumladan doplangan silikon oksidga asoslangan. Ushbu asos bir-biridan farq qiladigan moslashuvchan va uzun tolalarni ishlab chiqarishga imkon beradiva yuqori mexanik kuch. Plastik tolali optika polimerlardan tayyorlanadi va yuqorida aytib o'tilganidek, yuqori ishlashni ta'minlay olmaydi. Xususan, bunday iplar ma'lumotlar yo'qotilishining yuqori foiziga ega, bu ularning talab qilinadigan sohalarda foydalanishni cheklaydi. Boshqa tomondan, plastik tolalarning arzonligi ushbu materialga bo'lgan talabni uy xo'jaligi segmentiga yo'n altirilgan yo'nalishlarda ushlab turadi. Ftoridli optik materiallarga kelsak, ularning asosi ftorzirkonat va ftoralyuminat oynalariga asoslangan. Bular optik aloqani ta'minlash uchun juda zamonaviy va texnologik echimlardir, ammo strukturadagi og'ir metallarning mavjudligi ham ularni, masalan, tibbiyot sanoatida ishlatishga imkon bermaydi.
Tolali oʻlchash uskunasi
Optik tolali to'plamlarda ishlatiladigan eng keng tarqalgan uskunalar datchiklar va Bragg panjaralaridir. Optik tolali sensorlar - bu hozirgi vaqtda materialning holatini tavsiflovchi ma'lum qiymatlarni tuzatish uchun mo'ljallangan qurilmalar. Misol uchun, turli sensorlar mexanik kuchlanish, harorat, tebranish, bosim va boshqa miqdorlarni aniqlay oladi. Bragg panjarasi o'z funktsiyasida optik xususiyatlarga yaqinroqdir. U tola yadrosidagi aperiodik sinishi buzilishini tuzatadi. Ushbu o'lchov sizga ma'lum sharoitlarda signalni uzatishda tolali optikaning qanchalik samarali ekanligini aniqlash imkonini beradi. Bundan tashqari, mutaxassislar optikdan foydalanadilartarqalish va qarshilikni qayd qiluvchi reflektometr.
Optik tolali kuchaytirgichlar va lazerlar
Bu optik tolali texnologiya asosida ishlab chiqilgan eng ilg'or mahsulotdir. Boshqa turdagi lazerlardan farqli o'laroq, optik filamentlardan foydalanish ixcham va ayni paytda samarali qurilmalarni yaratishga imkon beradi. Xususan, optik tolali texnologiya klassik lazer qurilmalarini quyidagi afzalliklarga almashtirish imkonini berdi:
- Isitgichning samaradorligi.
- Chiqish radiatsiyasi ortdi.
- Samarali nasos.
- Lazerning yuqori ishonchliligi va barqarorligi.
- Kam vaznli uskunalar.
Oʻz navbatida, kuchaytirgichlar turiga qarab uy tarmogʻi liniyalarida ham qoʻllanilishi mumkin, bu esa asosiy tolali liniyaning unumdorligini oshiradi. Biroq, tola bilan ishlash ko'lamini batafsil ko'rib chiqishga arziydi.
Tolali optik nima uchun ishlatiladi?
Optik tolali materiallardan foydalaniladigan bir nechta sohalar mavjud. Bu maishiy foydalanish sohasi, telekommunikatsiya uskunalari va kompyuter texnikasi, shuningdek, yuqori ixtisoslashtirilgan bo'shliqlar, shu jumladan tibbiyotning ayrim sohalari. Ushbu segmentlarning har biri uchun maxsus optik tolalar ishlab chiqariladi. Televizor yoki Internet signalini uzatishning odatiy vositasi sifatida qo'llanilishi, masalan, o'rta sifatli arzon plastik modellar bilan cheklangan. Lekin lazer uskunalari uchun va qimmattibbiy asboblar yuqori sifatli kvarts tolalaridan foydalanadi, shuningdek qo'shimcha modifikatorlar bilan ta'minlanadi.
Optik tolaning tibbiyotda qoʻllanilishi
Bunday tolalar tibbiy asbob-uskunalar va asboblarda ishlatilishi mumkin. Standart texnologiya tana a'zolarining o'zida allaqachon tashqi televidenie kamerasiga signal uzata oladigan singan yorug'lik tolalariga asoslangan maxsus qurilmani joriy etish imkoniyatini taklif qiladi. Optik tolalar tibbiyotda va yoritish materiali sifatida ishlatiladi. Elyaf modullari bilan jihozlangan qurilmalar oshqozon, nazofarenks va hokazo bo'shliqlarni og'riqsiz yoritishga imkon beradi.
Kompyuter uskunalarida optik toladan foydalanish
Ehtimol, bu optik tolalar oʻz oʻrnini topgan eng keng tarqalgan joydir. Bugungi kunda ma'lumotni uzatuvchi alohida qurilmalar o'rtasidagi aloqa liniyalari endi ularsiz amalga oshirilmaydi. Albatta, bu simsiz ulanishlardan foydalanish mumkin bo'lmagan yoki amaliy bo'lmagan joylarga tegishli bo'lib, ular ham kabellarni faol ravishda almashtiradilar. Masalan, eng yirik telekommunikatsiya kompaniyalari optik tolalardan foydalanadigan mintaqalararo magistral tarmoqlarni yotqizmoqda. Periferik uskunalar va telekommunikatsiya xizmatlarining oddiy iste'molchilarini ulash uchun bunday kanallardan foydalanish tarmoq infratuzilmasini saqlash uchun moliyaviy xarajatlarni optimallashtirish imkonini beradi, shuningdek, ma'lumotlarni uzatishning o'zi samaradorligini oshiradi.
Tolaning kamchiliklari
Afsuski, optik iplar zaif tomonlardan xoli emas. Bunday simlarni parvarish qilish arzonroq bo'lsa-da, tez-tez yangilanish zarurati yo'qligi haqida gapirmasa ham, materialning o'zi bir xil metall hamkasblarga qaraganda ancha yuqori. Bundan tashqari, optik tolalar va uni tibbiyotda qo'llash odamlar uchun zaharli bo'lgan ba'zi qotishmalarda qo'rg'oshin va sirkoniy aralashmalari mavjudligi sababli juda cheklangan. Bu asosan plastik emas, balki eng yuqori sifatli shisha modellarga tegishli.
Rossiyada optik tola ishlab chiqarish
Import oʻrnini bosish dasturi doirasida 2015-yilda Mordoviyada Optik tolali tizimlar zavodi ochildi. Bu Rossiya Federatsiyasidagi yagona korxona bo'lib, hozirda mahalliy iste'molchilarning optik tolaga bo'lgan ehtiyojlarini imkon qadar qondirishga harakat qilmoqda. 2015 yilgacha Rossiya sanoati ham optik tolali materiallarni ishlab chiqarish bilan shug'ullangan, ammo faqat individual maqsadli loyihalar doirasida. Xuddi shu holat bugungi kunda ham ma'lum darajada saqlanib qolmoqda. Agar ma'lum bir kompaniya optik tolaga muhtoj bo'lsa va uni tibbiyotda yoki telekommunikatsiya sohasida qo'llash moliyaviy jihatdan oqlangan bo'lsa, unda bunday maxsus buyurtmalar bo'yicha individual asosda ishlashga tayyor bo'lgan ko'plab zavodlar mavjud. Biroq, yaqin kelajakda faqat Mordoviya zavodi bir xil optik tolali kabellarni seriyali ishlab chiqarishni ishlab chiqaradi. Qolaversa, hali bozorni talab hajmiga mos ravishda ta'minlay olmayapti. Mahsulotlarning katta qismi hali ham AQSh va Yaponiyadan sotib olinadi. Hatto mahalliy mahsulotlar ham import asosida ishlab chiqariladixomashyo.
Xulosa
Optik tolali mahsulotlar taxminan 15-20 yildan beri bozor segmenti sifatida shakllanib kelmoqda. Yillar davomida iste'molchi yangi kabellarning afzalliklarini qadrlay oldi, ammo taraqqiyot hali ham to'xtamaydi. Texnik va jismoniy sifatlarning yaxshilanishi bilan materialni qo'llash sohalari ham kengayib bormoqda. Nanotexnologiyaga asoslangan eng yangi tola, xususan, neft-gaz sanoati va mudofaa sanoatida faol foydalanilmoqda. O'z navbatida, chiziqli bo'lmagan optik tolalar hozirda texnologiyaning faqat kontseptual, ammo juda istiqbolli yo'nalishlarini rivojlantirmoqda. Ular orasida siqish lazer impulslari, optik solitonlar, ultra qisqa optik nurlanish va boshqalar mavjud. Shubhasiz, mumkin bo'lgan kashfiyotlar va sof ilmiy bilimlar doirasidagi nazariy tadqiqotlar bilan bir qatorda, yangi ishlanmalar bozorda turli darajadagi iste'molchilarga yangi takliflar kiritish imkonini beradi.
