Реферат: Использование лазеров в информационных технологиях

Введение

Наряду с научными итехническими применениями лазеры используются в информационных технологиях длярешения специальных задач, причем эти применения широко распространены илинаходятся в стадии исследований. Наиболее распространенными примерами такихприменений являются оптическая цифровая память, оптическая передача информации,лазерные печатающие устройства, кроме того они применяются в вычислительнойтехнике в качестве различных устройств.

Лазеры в выЧислительной технике

Принципиально достигнутыемалые времена переключения делают возможным применение лазеров и комбинаций слазерами, включая интеграцию в микроэлектронных переключательных схемах (оптоэлектроника ):

- в качестве логическихэлементов (да-нет, или);

- для ввода и считывания иззапоминающих устройств в вычислительных машинах.

В этих целях рассматриваютсяисключительно инжекционные лазеры.

Преимущества такихэлементов: малые времена переключения и считывания, очень маленькие размерыэлементов, интеграция оптических и электрических систем.

Достижимыми оказываютсявремена переключения примерно 10-10 с (соответственно этому быстрыевремена вычисления); емкости запоминающего устройства 107 бит/см2,и скорости считывания 109 бит/с.

Лазерный принтер

Для печати в вычислительнойтехнике и в других случаях часто применяется лазерное излучение. Преимуществоих в более высокой скорости печати посравнению с обычными способами печатания.

Принцип действия их такой:поступающий от считываемого оригинала свет преобразуется в ФЭУ в электрическиесигналы, которые соответствующим образом обрабатываются в электронномустройстве вместе с управляющими сигналами (для определения высоты шрифта,состава краски и т.д.) и служат для модуляции лазерного излучения. С помощьюзаписывающей головки экспонируется расположенная на валике пленка. При этомлазерное излучение разделяется на ряд равных по интенсивности частичных лучей(шесть или больше), которые посредством модуляции при данных условияхподключаются или отключаются.

Применяемые лазеры: ионныйаргоновый лазер (мощность не более 10 мВт), инжекционный лазер.

ОптиЧескаЯ цифроваЯ памЯть

Для становящейся все болеетесной связи между обработкой данных, текста и изображения необходимо применятьновые методы записи информации, к которым предъявляются следующие требования:

- более высокая емкостьзапоминающего устройства;

- более высокая эффективностьхранения архивных материалов,

- лучшее соотношение междуценой и производительностью.

Это может быть достигнуто с помощью записи и считывания цифровойинформации.

Принцип действия. Информация (речь, музыка, изображения, данные), содержащиеся в видеэлектрических сигналов, преобразуется в цифровые величины и выражается тем самымв виде последовательности импульсов, которая записывается в различной форме (ввиде углублений или отверстий различной длины и расстояний между ними илимагнитным способом) на диске запоминающего устройства.

При считывании считывающийсвет, отраженный (рассеянный в обратном направлении) от этих углублений(отверстий), модулируется и с помощью фотоприемника преобразуется всоответствующий электрический сигнал.

Лазерно-оптическоесчитывание информации. С помощью этого способа вприборе, аналогичном проигрывателю, воспроизводится неконтактным способомзаписанная на диске информация (диаметр дисков до 30 см), причем применяютсялазерные диски только для считывания, например видеодиски, компакт-диски.

Принцип действия. Кодирование информации происходит путем создания информационных микроуглублений,имеющих различную длину и различные расстояния между ними. Информация на дискесохраняется, таким образом, в цифровой форме, записанной по спирали, котораясостоит из информационных ямок (рис. 1).

Рис. 1. Схематическое изображение микроуглублений на лазерном диске; ширина углублений 0,4 мкм, расстояние между дорожками 1,6 мкм.

Лазерный видеодискхарактеризуется следующими параметрами:

- расстояние между двумяпрофилирующими дорожками 1,6 мкм;

- ширина углубления 0,4 мкм;

- максимальная длина углубления3,3 мкм;

- минимальная длина углубления0,9 мкм;

- максимальное расстояниемежду углублениями 3,3 мкм;

- минимальное расстояние междууглублениями 0,9 мкм.

Рис. 2. Сечение видеодиска и грампластинки с лазерной записью:

1 — фокальное пятно (Æ » 1 мкм); 2 — структура микроуглублений; 3 — зеркальное покрытие; 4 — царапина; 5 — частица пыли; 6 — прозрачный защитный слой; 7 — луч от лазера

При изготовлении видеодисковнанесенный прежде на подложку из стекла фотолак экспонируется с помощью специальнойоптической системы излучением коротковолнового лазера (криптоновый лазер, l=0,35мкм). После этого следует многоступенчатый процесс проявления, в результатекоторого образуется образцовый диск, который используется затем дляизготовления других дисков путем оттиска. На полученные после отделения отобразцового диска оттиски наносится зеркальное покрытие и слой лака, так чтополученные при записи микроуглубления не могут быть закрыты частицами пыли.Пыль и царапины на защитном слое не мешают, поскольку они находятся вне плоскостифокусировки считывающей оптики (рис.2 ).

При считывании микроскопическихмаленьких структур используются эффекты дифракции и интерференции света. Оптическаясчитывающая система для видеодисков состоит из:

- He-Ne-лазера(мощность мВт), который излучает линейно поляризованный свет;

- делителя пучка, который разделяетсвет на три пучка с соотношениями интенсивностей 1:3:1 (дифракционная решетка.Работающая на просвет с минус первым, нулевым и плюс первым порядками дифракции);

- призмы Волластона(оптическая длина пути зависит от направления поляризации);

- пластинки l/4;

- считывающего объектива,перемещаемого по принципу катушки с подвижным сердечником в направленииоптической оси (ограниченный дифракцией микрообъектив очень малой массы);

- системы фотоприемников(квадратных приемников), а также цилиндрической линзы.

Рассеянный в обратномнаправлении от диска свет лазерного пучка отображается на квадратном приемнике,лучи, использованные для слежения за дорожкой, попадают на приемники (рис. 3)

Таким образом, становитсявозможным формирование управляющих сигналов для корректной фокусировкисчитывающих лучей на информационной дорожке и обеспечение слежения за дорожкой.

Рис. 3. Оптическая схема считывающей головки для считывания информации, записанной на видеодиске:

1 — He-Ne-лазер; 2 — решетка; 3 — согласующая оптика; 4 — призма Волластона; 5 — пластинка l/4; 6 — считывающий объектив; 7 — видеодиск; 8 — цилиндрическая линза; 9 — плоскость приемника.

Оптическая считывающаяголовка для цифрового лазерного проигрывателя. Обратнорассеянный от лазерной пластинки свет попадает на фотодиоды F1-F4 .Возникающие при этом фототоки комбинируются друг с другом таким образом, что становитсявозможным получение как управляющих сигналов для радиальной коррекции, так иуправляющего сигнала для установки на резкость считывающей оптики (рис. 4).

Радиальный управляющийсигнал формируется комбинацией токов фотодиодов (F1+F2)- (F3+F4). Если считывающий объектив сфокусирован на информационную плоскостьдиска, то после призм 4 появляются два резких изображения между фотодиодами F1, F2, а также F3, F4. Если фокальная плоскостьсчитывающего объектива находится за или перед информационной плоскостью, тоизображения становятся нерезкими и движутся друг к другу или друг от друга.Тогда с помощью комбинации токов фотодиодов (F1+F2)- (F3+F4) может быть получен управляющий сигнал для установки на резкостьсчитывающей головки.

Однократная записьинформации. Этот принцип позволяетосуществить однократную запись и многократные считывания информации. Для этогона нижней стороне очень плоской стеклянной пластины наносится слой теллура. Двекруглые стеклянные пластины юстируются относительно друг друга таким образом,что слои теллура защищены снаружи стеклянными пластинами.

На слоях теллура,находящихся на внутренних сторонах пластин, записывается информация. Пластиныснабжены спиральной дорожкой (спиральной канавкой глубиной примерно l/4), которая служит дляюстировки считывающего или записывающего луча. При записи одного битаинформации в слое теллура импульсно повышается мощность полупроводниковоголазера за время 50 нс до 12 мВт, при этом в слое возникает отверстие диаметромпримерно 1 мкм. Запись и считывание осуществляются с помощью одинаковогоустройства, причем при считывании мощность полупроводникового лазерауменьшается до 1 мВт (рис. 5).

С помощью таких методовзаписи и считывания достигаются емкости запоминающего устройства (диаметр диска30 см) 1010 бит информации (передняя и задняя сторона); свободновыбираемые времена доступа составляют 150 мс.

Рис. 4. Схема оптической считывающей головки для лазерных пластинок:

1 — считывающее пятно; 2 — считывающий объектив; 3 — оптическая система для преобразования излучаемого полупроводниковым лазером волнового поля в плоское волновое поле; 4 — призма; 5 — полупрозрачное зеркало; 6 — полупроводниковый лазер; F1 — F4 — фотоприемники.

Применяемые лазеры:

- He-Ne-лазер;

- полупроводниковый лазер (все более часто).

Области применения:

запоминающее устройство дляхранения банка данных с частым доступом;

- запоминающее устройство для хранения архивных данных с отсроченным доступом;

- внешнее дополнительное запоминающее устройство со свободно выбираемойадресацией в ЭВМ;

- видеодиски для обучения;

- видеодиски для библиотек и архивов;

- запоминающие диски для управления и канцелярского дела;

- аудиодиски с высококачественным воспроизведением звука.

Оптическая цифровая записьинформации в магнитных слоях. В качестве носителяинформации используется тонкий магнитооптический слой (преимущество: повторнаязапись данных).

Рис. 5. Схема записывающей и считывающей головки для однократной записи:

— лазерный диск; 2 — считывающий объектив; 3 — пластинка l/4; 4 — зависящий от поляризации делитель пучка; 5 — цилиндрическая линза; 6 — полупроводниковый лазер; 7 — оптическая система; 8 — приемник для радиального контроля дорожки; 9 — призма Френеля; 10 — приемник для получения сигнала и контроля положения фокального пятна.

Принцип действия. Запись информации происходит благодаря тому, что маленькие области магнитногослоя нагреваются с помощью сфокусированного лазерного луча, причем одновременнонакладывается магнитное поле, напряженность которого меньше, чем коэрцитивнаясила. В нагретых таким образом при наложенном магнитном поле областях исчезаетнамагниченность (запись точки Кюри). Считывание осуществляется таким же лазеромпри уменьшенной мощности, причем плоскость поляризации отраженного от дискасвета в зависимости от направления намагничивания маленьких областей поворачиваетсяна величину 0,5 — 8 град (в зависимости от магнитооптического слоя)(магнитооптический эффект Керра).

Оптическое устройство записывающейи считывающей головки аналогично системам, используемым в описанных выше устройствахсчитывания и записи информации.

Дополнительно следует обратитьвнимание на рис. 6.

Свет, отраженный отмаленьких перемагниченных областей, является эллиптически поляризованным и спомощью соответствующей фазовой пластинки преобразуется в линейнополяризованный. Линейно поляризованный свет разделяется на две составляющие,которые могут регистрироваться отдельно. Оба принятых сигнала подаются на дифференциальныйусилитель и усиливаются. Усиленный сигнал прямо пропорционален поляризационномуэффекту Керра.

Рис. 6. Схема получения сигнала с помощью поляризационного эффекта Керра:

1 — магнитный диск; 2 — отраженный свет; 3 — микрообъектив; 4 — фазовая пластинка; 5 — делитель пучка; 6 — приемник Nr2; 7 — приемник Nr1; 8 — дифференциальный усилитель.

Магнитооптическая записьпозволяет в настоящее время иметь:

- емкость памяти запоминающего устройства 105 бит/см2;

- число циклов (запись, считывание, стирание) 106;

- свободно выбираемые времена доступа 150 мс;

- применение в качестве оперативной памяти в ЭВМ.

Оптический цифровой методзаписи требует максимальной оптической и механической точности, а также:

- предельно малого ограниченного дифракцией считывающего объектива;

- считывающего объектива (микрообъектива) очень малой массы (0,6 г именьше)

- радиальных отклонений считывающего объектива с точностью ± 1 мкм;

- ширины распределения интенсивности считывающего пятна по половинеинтенсивности примерно 1 мкм.

Цифровое оптическоезапоминающее устройство позволяет производить неразрушающее считываниенакопленной информации.

ОптиЧескаЯ передаЧа информации

Применение света дляпередачи сообщения известно давно. Прежде всего в первой половине этогостолетия были успешно применены инфракрасные устройства для передачи информациив специальных системах, однако вследствие некогерентности излучения и тем самымсильно ограниченной дальности действия (недостаточная направленность световогопучка) и модуляционной способности подобные системы передачи не получилиширокого распространения. Лишь с разработкой лазера в распоряжении специалистовоказался источник света с отличными когерентными свойствами (большая длинакогерентности), излучение которого при большой частоте n (не более 1015 Гц) и тем самымбольшой возможной полосе модуляции и малой ширине линии подходит для оптическойпередачи информации.

Развитие в этой области впоследние годы происходило интенсивно и привело к тому, что в настоящее времяуже существует большое число линий с лазером в качестве источника света.Оптические системы передачи информации работают с несущими частотами 1013 — 1015 Гц, соответствующими длинам волн l=33¸0,33 мкм. Применяемая длинаволны из этого диапазона для передачи информации зависит от:

- постановки задачи по передаче информации (требуемая полоса частотмодуляции, расстояние, передающая среда);

- источники света, имеющегося в распоряжении (в основномполупроводниковые инжекционные лазеры и светодиоды, в отдельных случаяхминиатюрные твердотельные лазеры, СО2 лазеры);

- модуляционной способности;

- системы передачи (через вакуум, воздух, специальные газы,стекловолокно);

- возможности демодуляции.

Принципиально система дляоптической передачи информации состоит из шести компонентов (рис. 7).

Рис. 7. Схема системы дляоптической передачи информации:

1 — источник света; 2 — модулятор света; 3 — линия передач;4 — фотоприемник; 5 — сигнал.

При использованииполупроводниковых лазеров в качестве источников света внешний модулятор можетбыть исключен (напосредственная модуляция лазера с помощью возбуждающего тока вэтом случае имеет преимущество).

Задача оптической передачиинформации является передача излучения от передатчика к приемнику, и тем самымрешающее значение приобретает среда распространения сигнала. Свойства среды восновном определяют конструкцию и размеры всей системы передачи, включая выбористочника света и приемника.

Передающие среды

Следует различать передачуинформации в следующих средах: земной атмосфере, линзовых световодах,оптических волноводах.

Передача информации в земнойатмосфере. Из-за геометрических потерь,обусловленных расходимостью излучения, при оптической передаче сигнала ввакууме принимаемая мощность на расстоянии R на длине волны l равна:

где PSи PE — излучаемая и принимаемая мощность; АS и АЕ - апертуры передающей и приемнойсистем.

Соответствующие потериназываются потерями свободного пространства. К этим потерям следует добавитьпотери при распространении излучения через атмосферу за счет поглощения,рассеяния, рефракции.

При распространениисветового пучка в передающей среде происходит уменьшение интенсивности I0светового пучка. На расстоянии R имеем

гдеd — коэффициент затухания:

d = d1 + d2 + d3.

d1 характеризует молекулярноепоглощение, в оптической спектральной области в основном определяется парамиводы, диоксидом углерода и озоном (рис. 8)

Рис. 8. Молекулярное поглощение в оптической области спектра.

d2 характеризует потери,обусловленные рассеянием на молекулах, частицах дыма и пыли, испарениях, тумане,дожде и снеге.

d3 обуславливает сильно флуктуирующиево времени потери при передаче сигнала, что может привести к ограниченному вовремени срыву передачи. Соответствующие потери можно уменьшить путемопределенного выбора оптической системы, в частности с помощью расширения световогопучка.

Для определения суммарных потерь на затухание длявыбранной линии передач необходимы обширные измерения в течение большихпромежутков времени при самых разнообразных атмосферных условиях прииспользовании источников света различных длин волн (рис. 9)

Рис. 9. Частота занижения затухания света для определенного измеряемого участка (2,5 км) в атмосфере.

Оптическая передачаинформации в земной атмосфере рассматривается только для относительно короткихрасстояний, при этом должны допускаться определенные кратковременные сбои припередаче информации: надежность линии передачи не более 99%.

Линзовые световоды.Возможность исключения мешающего влияния атмосферы на распространение лазерногопучка состоит в том, чтобы провести свет в определенной атмосфере (газ с малым поглощением) внутри трубы, при этомнеобходимы линзовые и зеркальные системы для подфокусировки и отклоненияизлучения.

В качестве линз применяютсястеклянные или даже газовые линзы.

Преимущество: малые потери на поглощение и рассеяние.

Недостаток: необходима весьма точная юстировка многих оптических элементов, чтотрудно достигнуть при колебаниях температуры и вибрациях для большихпромежутков времени; кроме того, прокладка линзовых световодов с большими длинамитребует больших затрат.

Оптические волноводы.Оптический волновод — это стекловолокно, состоящее из сердцевины и оболочки,причем сердцевина имеет более высокий показатель преломления (nK) по сравнению с показателем преломления оболочки (nM). Вследствие полного внутреннего отражения свет распространяется впределах сердцевины волокна, при этом необходимо использовать стекла с малымзатуханием и дисперсией.

В зависимости от структурысветовода рассматривают различные механизмы распространения (рис.10).

1. Многомодовые световоды со ступенчатым профилем показателяпреломления. Полное внутреннее отражение имеет место, если излучение падает награницу под углом меньшим, чем 2amax(угол ввода световых лучей в волновод).

2. Одномодовые световоды со ступенчатым профилем показателяпреломления. Диаметр сердцевины 5-10 мкм обусловливает распространение толькоодной моды, при этом теоретически ширина полосы передачи В>100ГГц. Изготовление крайне малого диаметра сердцевины требует очень большойточности, при этом возникает проблема ввода излучения в оптическое волокно.

3. Многомодовые световоды с градиентным профилем показателяпреломления. Показатель преломления в области сердцевины непрерывно уменьшаетсяот середины к краю. Излучение за счет преломления волнообразно распространяетсяоколо оси оптического волокна. Поскольку все лучи имеют примерно одинаковыевремена распространения, то градиентные волокна имеют очень большую ширинупропускания.

Существеннымитребованиями к оптическому световоду являются необходимость слабого затухания ибольшой ширины полосы пропускания.

Затухание в оптическихволокнах обусловлено поглощением и рассеянием, в частности, на примесях.Дополнительные потери возникают из-за неоднородностей в поперечном сеченииволокна и из-за его кривизны. Само затухание зависит от применяемого стекла длясердцевины и оболочки, от различных примесей, а также от длины волны (рис. 11).

Рис. 10. Некоторые типы световодов:

а — ступенчатый профиль показателя преломления; б — градиентный профиль показателя преломления; в — одномодовый световод.

Световые лучи, распространяющиесяпод различными углами к оси стекловолокна (моды), проходят различные длиныпутей, что приводит к различным временам распространения. Разброс во временираспространения приводит за счет межмодовой дисперсии к ограничению шириныполосы пропускания. Для конечной ширины спектра Dl источников света дисперсия материаласветовода приводит также к дополнительному ограничению ширины полосы передачи(рис. 12).

Рис. 11. Спектральная характеристика затухания кварцевого волокна, слабо легированного Ge.

Вследствие высокой несущейчастоты светового пучка можно использовать для модуляции практически оченьвысокие частоты. Используемую для передачи информации полосу частот называютшириной полосы частот сигнала, она может достигать несколько гигагерц. Темсамым возможна одновременная передача очень большого объема информации.

Для достижения хорошиххарактеристик передачи оптического волновода существенными являются:

- малые изменения геометрических размеров, а также хорошая центровкасердцевины;

- малые изменения профиля показателя преломления.

Рис. 12. Затухание и дисперсия одномодового стандартного световода.

Для применения в оптическихсистемах передачи информации световоды должны быть выполнены в виде оптическихкабелей. Существует большое количество конструкций кабеля.

ИстоЧники света длЯ волоконно-оптиЧеских систем свЯзи

Для оптической передачиинформации в диапазоне длин волн от 0,4 до 30 мкм в качестве источников светаприменяют светодиоды, лазеры во всем диапазоне длин волн.

Для выбора источника светаглавный критерий — длина волны, на которой получается минимальное затухание. Вкачестве источников света применяются

He-Ne-лазер,

CO2 — лазер,

Nd-ИАГ- лазер

для передачи в свободном пространстве;

светодиоды, полупроводниковые инжекционные лазеры

для оптических волноводов.

Источники света для оптической связи в свободномпространстве.

He-Ne-лазер,l=0,63 мкм — излучение лежит в видимомоптическом диапазоне, что сильно облегчает юстировку линии передачи;

CO2 — лазер, l=10,6 мкм — пригоден дляболее протяженных линий передач, поскольку с помощью этих лазеров достигаютсяболее высокие выходные мощности в непрерывном режиме (10-15 Вт).

Недостатками обоих лазеровявляются их низкий КПД, а также их большие размеры.

Nd-ИАГ-лазер, l=1,06 мкм, и его втораягармоника, l=0,53 мкм — этот лазер используетсяпреимущественно для передачи информации между наземными станциями и спутниками.

Источники света дляоптической связи по световодам. Эти источники должны удовлетворятьследующим условиям:

- длина волны излучения должна лежать в диапазоне минимального затухания;

- излучающая поверхность должна соответствовать примерно диаметрусветовода для хорошего согласования источника света и световода безфокусирующих элементов.

Эти требования выполняются с помощьюполупроводниковых элементов. Поэтому в качестве источников света служат:

- светодиоды

- полупроводниковые инжекционные лазеры, работающие в непрерывном иимпульсном режимах

Из-за малого затухания всветоводе на длине волны l-1,3 мкм и l=1,55 мкм разработаны специально для этихдлин волн лазеры на двойной гетероструктуре InGaAsP/InP, причем достигаетсявыходная мощность 15 мВт.

Для протяженных линий связив качестве источников света используются лазеры. Они имеют, правда, такженекоторые существенные недостатки по сравнению со светодиодами. К нимотносятся:

- более сильная зависимость от температуры частоты излучения;

- более низкий срок службы;

- более высокая стоимость.

МодулЯциЯ

Модуляция — это изменениепараметров светового луча в зависимости от управляющего (модулирующего)сигнала, несущего информацию, при этом различают две основные формы модуляции:внешнюю и прямую.

При внешней модуляции поляризованныйсветовой луч проходит вне источника света в модулятор, в котором в тактепередаваемого сигнала изменяется амплитуда или фаза излучения. Модуляторработает, в общем, на основе электрооптического эффекта (рис. 13).

Рис.13. Принцип действия электрооптического модулятора:

1 — световой луч; 2 — поляризатор; 3 — электрооптический кристалл; 4 — анализатор; 5 — линейно поляризованный, модулированный свет.

Рис. 14. Схема управления полупроводниковым инжекционным лазером:

1 — цифровой сигнал; 2 — кодирование; 3 — возбудитель; 4 — лазер; 5 — штекерное соединение; 6 — световод; 7 — PIN-фотодиод; 8 — ступень регулирования.

При прямой модуляцииизлучение модулируется непосредственно за счет возбуждения источника света,т.е. источник света сам излучает модулированный свет (рис. 14). Прямаямодуляция может быть реализована только в светодиодах и инжекционных лазерах,что достигается путем модуляции тока накачки.

Аналоговая модуляция имеетнедостаток в сравнении с другими различными возможностями импульсной модуляции,включая и КИМ.

Отношение сигнал/ шум наприемнике, необходимое для неискаженного обнаружения сигнала, должно быть болеевысоким по сравнению с импульсно-кодовой модуляцией на 20 дБ.

В оптических системахпередачи информации особенно выгодны системы с ИКМ.

Приемники

Обнаружение модулированногоизлучения при одновременной демодуляции, т.е. воспроизведение передаваемойинформации, осуществляется с помощью оптоэлектронных приемников (детекторов).

Применяемые фотодетекторыдолжны иметь следующие характеристики:

- высокую чувствительность в спектральном диапазоне применяемогоисточника света;

- высокое временное разрешение;

- малые шумы;

- нечувствительность к температуре;

- простую возможность соединения со световодом;

- большой срок службы;

- низкую стоимость.

Применяются специальныефотодиоды, которые наиболее полно удовлетворяют этим требованиям.

РетранслЯторы

Из-за потерь и дисперсии всветоводе возникает ослабление и искажение распространяющегося импульса, такчто после определенного расстояния необходима регенерация импульса. Этарегенерация осуществляется в ретрансляторе. Задача этого устройства состоит втом, чтобы осуществить усиление, а также формирование (регенерацию) импульса.

Принцип действия такогоустройства состоит в том, что приходящий оптический сигнал в приемникепреобразуется в электрические импульсы, а затем происходит их усиление, а такжеформирование в электронном усилителе. Регенерированный и усиленный сигналслужит затем в качестве управляющего сигнала в источнике света передатчика, которыйснова передает сигнал по следующей волоконно-оптической линии.

Регенерация импульсов должнаповторяться через определенное расстояние в линии передачи. Допустимоемаксимальное расстояние между двумя ретрансляторами зависит от параметровсистемы, в частности от скорости передачи двоичных единиц информации, источникасвета и применяемого типа световода.

Системы свЯзи

Оптические системы передачиинформации в настоящее время используются в тех случаях, когда должно бытьиспользовано преимущество большой ширины полосы канала передачи и могут бытьреализованы большие линии связи.

Волоконно-оптические системыпередачи информации разделяют на системы передачи ближнего действия, системыпередачи дальнего действия, системы передачи среднего действия.

В системах передачиинформации ближнего действия длины каналов передачи, предусмотренныхпреимущественно для промышленного применения, достигают от нескольких метров донескольких сот метров. Области применения — управление с помощью вычислительноймашины, связь с ЭВМ и использование в системах автоматики.

Системы передачи среднегодействия имеют длины линий передач до нескольких километров. Типичнымиобластями применения являются передача данных, видеосигнала, например кабельноетелевидение.

Система передачи дальнегодействия служит для перекрытия больших расстояний.

Рис. 15. Области применения волоконно-оптических линий передач информации:

1 — телефонная передача; 2 — системы связи с импульсно-кодовой модуляцией (телефонная связь); 3 — промышленная передача данных; 4 — промышленные телевизионные установки; 5 — телефония+телевидение с 1 или 2 каналами; 6 — кабельное телевидение с 12-20 программами.

Обзор возможных областейприменения волоконно-оптических систем передачи информации представлен на рис.15.

Список литературы:

1. Справочник по лазерной технике. М: Энергоатомиздат, 1991.

2. Дьяков В. Ф. Тарасов Л. В. Оптическое когерентное излучение. М.:Советское радио, 1974.

3. Оокоси Е. Оптоэлектроника и оптическая связь. М.: Мир, 1988.

4. Федоров Б. Ф. Лазеры. Основы устройства и применения. М.: ДОСААФ СССР,1988.

еще рефераты

Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам

История вычислительной техники

29 Августа 2013

Реферат по компьютерам и переферийным устройствам