Привет студент

Для соединения элементов световодных систем между собой требуются простые и надежные соединители: ВС друг с другом (ВС-ВС), ВС с излучателями (ИИ-ВС), ВС с фотодетекторами (ВС-ФД) и с полосковыми световодами (ВС-ПС).

Оптические соединители представляют собой один из самых ответственных классов пассивных компонентов для световодных систем, от уровня которых зависят предельные возможности и сроки эксплуатации систем.

Требования, предъявляемые к соединителям, следующие: малые оптические потери; стабильность оптических потерь в процессе эксплуатации; устойчивость к внешним воздействиям; надежность, герметичность; простота сборки, низкая стоимость.

Соединители типа ВС-ВС. Основаны либо на непосредственном соединении световодов встык, либо с использованием коллимирующих и фокусирующих элементов.

Оптические потери при непосредственном соединении ВС можно разделить на три группы: определяемые взаимным расположением ВС; связанные с неидентичностью параметров соединяемых ВС; связанные с отражением от торцов световодов (френелевские потери)

Существует много разновидностей ВС. Их классифицируют по применяемым материалам (группа кварцевых стекол, группа многокомпонентных стекол), по структуре (со ступенчатым или градиентным, плавным изменениями ПП), по числу передаваемых типов волн (многомодовые, одномодовые).

Структура распространенных оптических ВС и картина распространения в них световых лучей схематично изображены на рис. 3. Световод представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного материала, сердцевина которого радиусом r₁ имеет ПП, равный n₁, а внешняя оболочка радиусом r₂ - n₂. Поэтому лучи, распространяющиеся под достаточно малыми углами к оси световода, испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевина - оболочка и распространяются только по сердцевине. Величины n₁ и n₂ определяют число типов волн (мод), которые могут распространяться по световоду при заданных длине волны света и диаметре сердцевины. В настоящее время применяют три основных типа оптических волокон кварцевого стекла: многомодовые со ступенчатым и плавным изменениями ПП и одномодовые (рис. 3).

Наиболее широкое применение нашли многомодовые волокна с плавным изменением ПП (рис. 3, а). Однако в связи с быстрым развитием техники и технологии производства одномодовых волокон они в будущем могут полностью вытеснить многомодовые волокна, особенно в протяженных линиях дальней связи. Основная трудность в создании такого волокна - получение физически чистого кварцевого стекла и малого диаметра волокна.

Распространение света в оптических волокнах

При проектировании каналов связи необходимо знать характеристику информационных свойств передаваемого сообщения, учитывая при этом полосу частот, необходимую для требуемого качества передачи сообщения.

Телефонный канал принято считать приемлемым, если он передает звуки, частота которых лежит в пределах от 100 до 3400 Гц. Для передачи на судах черно-белого телевизионного изображения необходима полоса частот до 6 МГц, а в случае цветного изображения - примерно вдвое более широкая полоса.

Для качественной передачи необходимо, чтобы частота передатчика в десятки раз превышала наибольшую частоту, присутствующую в передаваемом сообщении. Отсюда и следует необходимость перехода передачи сигналов во все более коротковолновую часть диапазона частот.

В табл. 1 приведена классификация электромагнитных волн по диапазонам. Из таблицы видно, что частота электромагнитных волн оптического диапазона в десятки тысяч раз выше, чем частота сантиметровых волн, и при использовании их для передачи информации можно во столько же раз увеличить пропускную способность системы связи. Для волоконно-оптических систем достигнуты скорости передачи до 1...10 Гбит/с, что позволяет по одному каналу связи передавать такие гигантские массивы, как 2 млн. телефонных разговоров или 2 тыс. телевизионных программ одновременно. Стекловолокно как среда передачи в первую очередь определяет пропускную способность оптической системы. Рассмотрим вкратце, как происходит передача световых лучей по оптическому волокну.

Волоконно-оптические гироскопы

В последние годы для измерения угловых скоростей стали интенсивно развивать технику волоконно-оптических гироскопов, которые по принципу действия близки кольцевым лазерным гироскопам. Те и другие не являются гироскопами в общепринятом смысле слова, поскольку не имеют вращающихся частей с большим моментом инерции, их включение происходит мгновенно.

В 1913 г. физик Саньяк осуществил эксперимент, подтвердивший эффект, названный его именем. Суть его состоит в том, что две электромагнитные волны, распространяющиеся навстречу друг другу по замкнутому оптическому пути (в волоконно-оптической петле), пройдут его за разное время, если эта петля при этом вращается относительно инерциального пространства.

Рис. 38. Принцип действия волоконно-оптического гироскопа

Удаление углекислого газа

Регенеративные удаления углекислого газа

В качестве регенеративных сорбентов в настоящее время используется несколько способов очистки атмосферы от СО₂, отличающихся друг от друга характером взаимодействующих фаз, температурой, необходимостью создания искусственного силового поля или градиента концентраций.

В системах газ — твердое тело в качестве адсорбента применяются молекулярные сита, синтетические цеолиты, обладающие избирательной поглощающей способностью по отношению к углекислому газу. Процесс адсорбции протекает независимо от действия силы земного притяжения и может быть осуществлен в условиях реального космического полета. Практическое применение могут найти следующие способы очистки атмосферы от углекислого газа: адсорбция с использованием синтетических цеолитов, физические, абсорбция при осуществлении электрохимических процессов.

Осушка воздуха

Используются нерегенеративные или регенеративные осушители воздуха. Для кратковременных космических полетов используются как те, так и другие осушители воздуха. Для космических полетов длительностью свыше 30—40 суток, по всей видимости, найдут практическое применение только регенеративные осушители воздуха.

К нерегенеративным способам осушки воздуха следует отнести химические способы, подразделяемые на две группы: основанные на химическом взаимодействии и на образовании кристаллогидратов.

Процесс взаимодействия осушающих веществ первой группы заключается в их разрушении при контакте с водой и образовании новых молекул. При взаимодействии осушающих веществ второй группы с водой молекулы воды не разрушаются, а входят в новое соединение как самостоятельные.

Источники инфракрасных лучей

Все тела, температура которых не равна абсолютному нулю, излучают энергию в инфракрасном участке электромагнитного спектра. Солнце и в этом случае является наиболее важным источником излучения, так как около 45% энергии испускается им в ближнем инфракрасном участке спектра (см. рис. 1). У более холодных объектов энергетический максимум находится в более длинноволновом диапазоне, как указано на рис. 3; при земных температурах абсолютно черное тело испускает лучи с максимумом интенсивности уже около 10 мкм.

Источники видимого света

Примерно половина солнечной энергии падает на видимую часть спектра, включающую волны длиной от 380 до 750 нм. В силу этого, а также потому, что интенсивность солнечного излучения по сравнению со слабыми искусственными источниками света весьма велика, Солнце является наиболее важным источником света, и не удивительно, что многие биологические процессы на Земле либо полностью зависят, либо испытывают влияние энергии этого участка спектра.

Источники ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовые лучи несут менее 5% энергии, излучаемой Солнцем. Тем не менее потенциальные возможности этих коротковолновых лучей таковы, что даже после ослабления при прохождении через атмосферу Земли прямой солнечный свет оказывает активное воздействие на широкий круг различных биологических процессов. Когда энергия ультрафиолетовой части спектра солнечного излучения теряется, либо вследствие прямого экранирования, либо в результате слабого пропускания среды, могут потребоваться искусственные источники для поддержания биологического действия излучения на нужном уровне. Такие источники известны давно. В практике в соответствии с поставленной целью применяется целый ряд этих источников, обладающих максимальной эффективностью в том или ином участке частотного диапазона ультрафиолетовой области спектра.