Световоды - изобретение, которое ускорило Интернет и усовершенствовало медицину

С изобретением в XIX столетии телеграфа, который передавал информацию с помощью электрического сигнала, началась эра современных коммуникаций. Следующими этапами в развитии средств передачи информации были электрический телефон, а также передача данных в цифровом виде и с помощью микроволн.

XXI век начинается со световодов. Световод служит для передачи света. Благодаря соответствующим приспособлениям (оптоэлектронного передатчика на входе и аналогичного приёмника на выходе лучей света из световода), стало реальным передавать данные (например, телефонные разговоры или телевизионное изображение) с помощью светового луча.

Принцип работы световодов
Передатчик (полупроводниковый диод в многомодовых световодах или лазерный диод в одномодовых) преобразует электрический импульс в световую волну соответствующей длины, и в приёмнике (фотодиоде) происходит обратная операция. Количество лучей света (называемых в оптике модами), которые можно одновременно послать единым пучком в единицу времени, является одним из важнейших критериев световодов. В соответствии с этим различаются: одномодовые световоды с диаметром сердцевины, не превышающей 10 мкм (в 1 мм помещается около 100 таких сердцевин). По одномодовому световоду в данный момент времени проходит только один импульс света. С этих позиций сигнал не испытывает помех от других импульсов, и данные могут передаваться на значительные расстояния без потери их качества; многомодовые световоды, по которым одновременно идёт много импульсов, имеют диаметр сердцевины около 50 мкм. Каждый импульс имеет свою длину световой волны, а также собственную скорость распространения. Так как импульсы достигают приёмника с разной скоростью, а иногда и сталкиваются друг с другом, часть информации на конце световода теряется. Несмотря на эти помехи, такие световоды получили широкое распространение из-за их более низкой стоимости и не такими жёсткими требованиями к приёмнику и передатчику, как в одномодовых световодах. Хотя импульсы, передаваемые по световому кабелю, подвергаются меньшим искажениям, чем в медных проводах, они не всегда доходят до приёмника в том виде, в каком их отправил передатчик. Кроме интерференции светового луча в многомодовых световодах, на уровень помех влияет пока ещё не идеальная структура стекла, из которого сделана сердцевина. К тому же во время передачи информации на дальние расстояния лучи в кабеле слабеют (размываются); чтобы их усилить, применяют лазерные усилители или устанавливают специальные участки световода, к которым подключены полупроводниковые лазеры. Снижение помех при прохождении сигнала в сравнении с медным кабелем - лишь одно из достоинств световодов. Кроме того, есть и другие: отсутствие искрения и угрозы пожара проводов, по световоду электричество не течёт; меньший диаметр световодов позволяет разместить в одном проводе большее их количество; огромный объём передаваемой информации в единицу времени (до 3 терабит в секунду; 1 Тб состоит из 1024 мегабит); большая гибкость световолоконного кабеля позволяет использовать световоды в виде цифровых камер во многих специальных устройствах (например, в медицине для наблюдения за труднодоступными участками в теле пациента); устранена возможность нелегального копирования информации во время её передачи, световод не образует электромагнитного поля; минимальное потребление энергии; достаточно долгий срок службы (до 25 лет).

Есть у световодов и недостатки, к которым относятся: подверженность физическим повреждениям (например, волоконный кабель может порваться) и высокая стоимость прокладки новой линии; сложность установки, высокая стоимость монтажного оборудования и фотопреобразователей электрического сигнала в световой и наоборот. Сегодня световод является самым быстрым коммуникационным средством, которое в сравнении с медными проводами передаёт намного больше информации, причём практически на любое расстояние. Световоды можно использовать не только для передачи данных, но и как декоративные элементы. Например, из них делают эффектные ночные лампы, свечение которых не образует тепла, а заодно не грозит ударом электрического тока. Укладка и монтаж световолоконной линии так же просты, как и обычного медного кабеля. При этом оптический кабель вдвое тоньше и намного легче, к тому же он гораздо прочнее. Таким образом, появляется возможность строить более эффективные кабельные каналы - не такие глубокие, как раньше, а значит и более дешёвые. Передача данных по оптическому кабелю происходит с помощью светового луча, и так как каждый импульс имеет свою длину волны, то торцы световодов светятся всеми цветами радуги. Спектр применения световодов в медицине постоянно расширяется. Благодаря им можно заглянуть внутрь тела пациента (например, в желудок или двенадцатиперстную кишку для обнаружения язвы) или с помощью сконцентрированного света уничтожить больные ткани - в частности, новообразования.

А усилить сигнал трансивера помогает усилитель мощности. В современных интернет-магазинах по доступной цене можно купить ламповые, транзисторные КВ-, УКВ- и ДМВ-усилители и аксессуары к этим устройствам.

3.07.2012