Studiul atenuării radiației optice prezentă în fibrele optice

I.Introducere

Actuala "eră a tehnologiei" este rezultatul a numeroaselor invenţii si descoperiri si responsabilă pentru această evoluţie este nevoia si apoi, capabilitatea noastră de a transmite date si informaţii prin variate modalităţi. Pornind de la cablurile din fire de cupru, ale secolului trecut, până la cablurile din fibre optice, puterea noastră de a transmite mai multă informaţie, mai repede si peste mari distanţe, a mărit graniţele dezvoltării tehnologice din toate domeniile.

De la apariţia laserelor cu divergenţă foarte mică, a apărut preocuparea pentru transmiterea informaţiei pe cale optică. Într-un timp foarte scurt, de la transmiterea directă prin atmosferă s-a trecut la transmisia prin ghiduri de undă conductoare de lumină, medii transparente, dielectrice, protejate - fibrele optice. În acest caz lumina rămâne concentrată într-un fir subţire de sticlă care constituie fibra optică.

Sistemele cu fibre optice de primă generaţie puteau transmite lumina pe distanţe de câţiva kilometri fără a utiliza repetoare, dar aveau o atenuare în fibră de circa 2 dB/km. Curând apare cea de-a doua generaţie, care folosea lasere InGaAsP ce emiteau pe lungimea de undă de 1,3 µm, unde atenuarea era de 0,5 dB/km, iar dispersia pulsului mai mică de 850 nm. Dezvoltarea primelor sisteme hardware pentru cabluri transatlantice de fibră a demonstrat că fibrele monomod sunt cele mai fiabile. Când s-a produs liberalizarea pieţei telefoniei internaţionale în 1980, companiile au construit sisteme backbone naţionale de fibră optică monomod cu surse de lumină de 1300 nm. Această tehnologie s-a răspândit şi în alte aplicaţii de telecomunicaţii, şi rămâne standardul pentru cele mai multe sisteme de fibre optice.

Oricum, o nouă generaţie de fibre optice monomod se dezvoltă, şi îşi găseşte aplicaţii in sistemele care servesc un număr mare de utilizatori. Operează cu unde luminoase de 1,55 µm, unde atenuarea în fibră este de 0,1-0,2 dB/km, permiţând astfel distanţe mai lungi între repetoare. Mai important, fibrele dopate cu erbium pot funcţiona ca amplificatoare optice la această lungime de undă, eliminând necesitatea regeneratoarelor electro-optice. Cablurile submarine pot opera la viteze de 5 Gbiţi/sec, şi pot fi upgradate de la viteze mai mari numai prin inlocuirea părţii electronice a terminalelor. Amplificatoarele optice sunt atractive şi în cazul sistemelor care trimit aceleaşi semnale la terminale multiple.

Progresele din acest domeniu sunt determinate de realizarea şi perfecţionarea diodelor laser acordabile, a fibrelor optice cu pierderi de dispersie mici, a circuitelor optice integrate de mare viteză a tehnologiilor de conectare şi a modulatorilor externi. S-a reuşit ca pe distanţe de zeci de km să se transmită informaţii cu debite de peste 11 Gbiţi/sec, bidirecţional pe două fibre optice, sau pe o singură fibră folosind tehnica multiplexării şi demultiplexării prin lungime de undă. Fibrele optice au început să fie folosite şi pentru transmisia programelor de TV prin cablu (CATV).

Utilizările fibrelor monomod cu λ=1,3µm şi λ=1,7µm permite mărirea distanţelor între noduri la 40-50 km şi se tinde spre sute de km, în loc de 2-10 km la fibrele multimod.

Prin interconectarea reţelelor FDDI (Fiber Distributed Data Interface), LAN(Local Area Network) şi MAN(Metropolitan Area Network) se va putea avea acces la suporturi informaţionale ale diferitelor unităţi de calcul (mini, microcalculatoare, PC-uri sau diferite tipuri de echipamente periferice).

Avantajele fibrelor optice

Sistemele de transmisie cu fibre optice – un emiţător şi un receptor interconectate cu un cablu optic – oferă un număr mare de beneficii pe care nu le putem obţine folosind cablul tradiţional de cupru sau cablul coaxial. Acestea sunt:

1. Abilitatea de a transporta mult mai multă informaţie si de a o transmite cu mai mare fidelitate decât cablul de cupru sau coaxial.

2. Cablurile de fibră optică suportă o viteză mai mare de transfer a datelor, si pe o distanţă mai mare, ceea ce le face ideale pentru transmisii seriale numerice.

3. Fibra optică este imună teoretic la toate tipurile de interferenţe, inclusiv la trăsnete, şi nu conduce curentul electric

4. Fiind fabricată din sticlă sau plastic, nu se corodează si nu este afectată de chimicale.

5. Singurul purtător de semnal fiind lumina, nu există pericol de incendiu din cauza unui fir rupt, chiar si în atmosfere explozive.

6. Un cablu de fibră optică este mai ieftin, mai subţire şi mai uşor decât un cablu de cupru la aceeaşi lungime.

7. Spre deosebire de semnalele electrice dintr-un cablu de cupru, semnalele luminoase dintr-o fibră nu interferează cu semnalele din celelalte fibre ale cablului.

8. Deoarece semnalul optic se degradează mai greu, se pot folosi transmiţătoare de o putere mai mică in locul transformatoarelor de inaltă tensiune utilizate în cazul cablurilor de cupru.

9. Nu emit radiaţii sau alte semnale parazite.