Fibra optică

1.FIBRA OPTICĂ

În ultimul sfert de secol, utilizarea fibrelor optice drept mediu de transmisiune, în cadrul unor servicii de comunicaţii, s-a dezvoltat pe o scara foarte largă.

Acestea a fost o consecinţă a remarcabilelor descopperiri pe care sistemele de comunicaţii cu fibre optice le au, în comparaţie cu sistemele ce utilizează cabluri metalice, precum şi într-o serie de aspecte, în raport cu sistemele satelitare.

S-au înregistrat progrese foarte rapide în proiectarea şi tehnologia fibrelor optice, ca şi în realizarea de componente performante, atât la emisie, cât şi la recepţie. Dezvoltarea sistemelor optice multicanal, a amplificatoarelor optice, a sistemelor de comunicaţii cu solitoni sunt numai câteva exemple, care vin să întărească aceste afirmaţii şi care contribuie la implementarea unor servicii integrate de bandă largă.

Evident că progresele menţionate au fost rodul unor ample cercetări materializate în lucrări ştiinţifice publicate, în reviste de specialitate, dedicate anume unor topici precum şi în cadrul volumelor numeroaselor conferinţe organizate în întreaga lume. Se poate vorbi de o adevarată explozie, numărul articolelor apărute anual fiind de ordinul miilor.

În acest context, încercarea de a sintetiza, înr-o carte principiile funcţionării, proiectării şi realizării sistemelor de telecomunicaţii cu fibre optice, reprezintă o sarcină extrem de dificilă.

Fig.1. Fibră optică

Din cele mai vechi timpuri, lumina a fost utilizată ca mijloc de comunicaţie. Semnalele de fum şi focurile aprinse pe înalţimi sunt cele mai cunoscute sisteme.[6]

De exemplu, Eschil( 525-456 î.Hr.) aminteşte de celebra sa trilogie, Orestia, cum mesajul despre căderea Troiei a fost trimis din Asia Mică în Argos, pe o distanţă de circa 400 km.

Astfel de sisteme optice de comunicaţii aveau, în raport cu folosirea unor soli care se deplasau pe jos sau călare pentru remiterea mesajelor, atât avantajul vitezei mari de transmisie a informaţiei cât şi pe acela că mesajul putea ajunge simultan la mai mulţi receptoriU(de tipul sistemelor de radiodifuziune cu utilizatorii multiplii de astăzi). Prezentau în schimb inconvenientul că nu puteu vehicula decât o cantitate mică de informaţii care însă, adesea, erau de o importanţă vitală pentru comunicaţiile umane cărora li se adresau.

Un pas înainte în sporirea capacităţii de transmitere a informaţiei l-a constituit telegraful optic al lui Claude Chappe, a apărut la sfârşitul secolului al XVIII-lea. Era alcătuit dintr-un lanţ de semafoare care aveau montate în vârful unor stâlpi o serie de braţe mobile articulate, ale căror poziţii puteau fii modificate de la sol cu ajutorul unui sistem de frânghii şi scripeţi. Astfel se puteau transmite şi texte, fiecărei litere corespunzându-i o anumită poziţie a braţelor semaforului. Semafoarele erau situate pe amplasamente pe cât posibil mai înalte(dealuri, coline), pentru a putea fii văzute bine, în linie dreaptă, de la distanţe cât mai mari. Distanţa dintre două staţii consecutive era de circa 10-20 de km, ceeea ce permitea observarea directă cu ajutorul binoclului, a poziţiei braţelor semaforului din staţia precedentă. Se putea realiza o viteză de transmitere a circa 3-4 caractere pe minut, ceea ce asigura transmiterea unu mesaj între Lille şi Paris, pe o distanţă de circa 230 de km în aproximativ o jumătate de oră.

Ulterior s-a încercat transmiterea unor semnale electrice cu ajutorul luminii. Astfel, fotofonul lui Bell(1880) folosea un fascicul de lumină solară focalizat şi modulat în amplitudine de o oglindă fixată pe membrana unui microfon. Spre deosebire însă de telegraful optic, nu a fost aplicat în practică.

Cele mai importante inconveniente ale acestor sisteme erau viteza mică de transmitere a informaţiei şi faptul ca buna lor funcţionare era dependentă în mod hotărâtor de condiţiile exterioare: zi sau noapte, timp frumos(cu bună vizibilitate) sau timp urât(cu nori, ceaţă sau ploaie) etc.

Absorbţia moleculară difuzia şi variaţia locală a indicelui de refracţie al aerului sunt inconveniente care au impus să se utilizeze ghidiuri de undă luminoase.

Primele exprimente de ghidare a luminii au fost făcute de John Tyndall în Anglia, în 1854. El a arătat că lumina transmisă printr-un jet de apă ramâne în interiorul jetului chiar şi atunci când acesta îşi modifică direcţia. Fenomenul se explică prin posibilitatea aparitiei fenomenului de reflexie totală la trecerea dintr-un mediu cu indice de refracţie totala la tercerea dintr-un mediu de refractie mai mare cu indice de refractie mai mic.

Prima propunere serioasa de orientare a luminii dateaza din 1910,cand Hondros si Petrus Debye publică un studiu teoretic despre orientarea undelor prin dielectrici in straturi multiple de materiale transparente.

Alte studii sunt publicate in anii 1920 si 1930, care nu atrag inca suficient atentia pentru ca aceasta era deja captivata de orientatrea microundelor care facea radarul posibil.