Optik tolalar yoki tola

An optik tolalar (yoki tola yilda Britaniya ingliz tili) moslashuvchan, shaffof tola tamonidan qilingan rasm chizish stakan (kremniy) yoki plastikdan a ga nisbatan qalinroq diametrga qadar inson sochlari.^[1] Optik tolalar ko'pincha nurni uzatish vositasi sifatida ishlatiladi^[a] tolaning ikki uchi o'rtasida va keng foydalanishni toping optik tolali aloqa, bu erda ular uzoq masofalarga va undan yuqori masofalarga uzatishga imkon beradi tarmoqli kengligi (ma'lumot uzatish tezligi) elektr kabellariga qaraganda. Buning o'rniga tolalar ishlatiladi metall simlar, chunki signallar ular bo'ylab kamroq harakatlanadi yo'qotish; Bundan tashqari, tolalar immunitetga ega elektromagnit parazit, metall simlar azoblanadigan muammo.^[2] Shuningdek, tolalar uchun ishlatiladi yoritish va tasvirlar, va ko'pincha to'plamlarga o'raladi, shuning uchun ular yoriqni yoki cheklangan joylardan tasvirlarni olib o'tish uchun ishlatilishi mumkin, masalan fibroskop.^[3] Maxsus ishlab chiqarilgan tolalar, shuningdek, ulardan ba'zilari bo'lgan turli xil boshqa ilovalar uchun ishlatiladi optik tolali sensorlar va tolali lazerlar.^[4]

Optik tolalarga odatda a kiradi yadro shaffof bilan o'ralgan qoplama pastki qismi bo'lgan material sinish ko'rsatkichi. Yorug'lik yadroda fenomen tomonidan saqlanadi jami ichki aks ettirish bu tolaning a rolini bajarishiga olib keladi to'lqin qo'llanmasi.^[5] Ko'p tarqalish yo'llarini qo'llab-quvvatlovchi tolalar yoki ko'ndalang rejimlar deyiladi ko'p rejimli tolalar, bitta rejimni qo'llab-quvvatlaydiganlar deyiladi bitta rejimli tolalar (SMF). Ko'p rejimli tolalar odatda kengroq diametrga ega^[6] va qisqa masofali aloqa aloqalari uchun va yuqori quvvat uzatilishi kerak bo'lgan ilovalar uchun ishlatiladi.^[7] Bir martalik tolalar 1000 metrdan (3,300 fut) uzunroq aloqa liniyalari uchun ishlatiladi.^{[iqtibos kerak]}

Optik tolalarni kam yo'qotish bilan birlashtira olish optik tolali aloqada muhimdir.^[8] Bu elektr simini yoki kabelni ulashdan ko'ra murakkabroq va ehtiyotkorlik bilan bog'liq yorilish tolalar, tola yadrolarining aniq hizalanishi va bu hizalanmış tomirlarning bog'lanishi. Doimiy ulanishni talab qiladigan ilovalar uchun a termoyadroviy qo'shilish keng tarqalgan. Ushbu texnikada elektr yoyi tolalarning uchlarini bir-biriga eritish uchun ishlatiladi. Yana bir keng tarqalgan texnika - bu mexanik qo'shilish, bu erda tolalarning uchlari mexanik kuch ta'sirida ushlab turiladi. Vaqtinchalik yoki yarim doimiy ulanishlar ixtisoslashgan vositalar yordamida amalga oshiriladi optik tolali ulagichlar.^[9]

Optik tolalarni loyihalash va qo'llash bilan bog'liq amaliy fan va muhandislik sohasi ma'lum optik tolalar. Bu atama hind-amerikalik fizik tomonidan kiritilgan Narinder Singx Kapani, optik optikaning otasi sifatida keng tan olingan.^[10]

Daniel Kolladon birinchi bo'lib ushbu "yorug'lik favvorasi" yoki "yorug'lik trubkasi" ni 1842 yilda chop etilgan "Parabolik suyuqlik oqimi ichidagi yorug'lik nurlari aks etishi to'g'risida" maqolasida tasvirlab bergan. Ushbu maxsus rasm 1884 yilda Colladonning keyingi maqolasidan kelib chiqqan.

Yorug'likni sinishi orqali boshqarish, birinchi navbatda, optik tolali optikani yaratishga imkon beradigan printsip ko'rsatildi Daniel Kolladon va Jak Babin yilda Parij 1840 yillarning boshlarida. Jon Tindal o'zining ochiq ma'ruzalarida namoyish qilishni o'z ichiga olgan London, 12 yildan keyin.^[11] Tyndall shuningdek, ning xususiyati haqida yozgan jami ichki aks ettirish 1870 yilda yorug'lik tabiati haqida kirish kitobida:^[12][13]

Yorug'lik havodan suvga o'tganda, singan nur egilib turadi tomonga The perpendikulyar... Nur suvdan havoga o'tganda u egilib qoladi dan perpendikulyar ... Agar suvdagi nurning yuzaga perpendikulyar bilan yopilgan burchagi 48 darajadan katta bo'lsa, nur suvdan umuman chiqmaydi: bo'ladi to'liq aks ettirilgan yuzada ... To'liq aks ettirish boshlanadigan chegarani belgilaydigan burchak muhitning cheklovchi burchagi deb ataladi. Suv uchun bu burchak 48 ° 27 ′, toshli shisha uchun 38 ° 41 ′, olmos uchun esa 23 ° 42 is.

19-asr oxiri va 20-asr boshlarida tana bo'shliqlarini yoritish uchun nur egilgan shisha tayoqchalar orqali boshqarilardi.^[14] Stomatologiya paytida ichki yorug'lik kabi amaliy qo'llanmalar yigirmanchi asrning boshlarida paydo bo'ldi. Naychalar orqali tasvirni uzatish radioperimentator tomonidan mustaqil ravishda namoyish etildi Klarens Xansell va televizion kashshof John Logie Baird 1920-yillarda. 30-yillarda, Geynrix Lamm tasvirni yopiq bo'lmagan optik tolalar to'plami orqali uzatish va uni ichki tibbiy ko'rik uchun ishlatish mumkinligini ko'rsatdi, ammo uning ishi deyarli unutildi.^[11][15]

1953 yilda gollandiyalik olim Bram van Heel [nl] birinchi bo'lib shaffof qoplamali optik tolalar to'plamlari orqali tasvir uzatilishini namoyish etdi.^[15] O'sha yili, Garold Xopkins va Narinder Singx Kapani da Imperial kolleji Londonda 10 000 dan ortiq tolalar bilan tasvirni uzatuvchi to'plamlar yasashga muvaffaq bo'ldi va keyinchalik 75 sm uzunlikdagi bir necha ming tolalarni birlashtirgan tasvir orqali uzatishga erishdi.^[15][16][17] Birinchi amaliy optik tolali yarim moslashuvchan gastroskop tomonidan patentlangan Bazil Xirshovits, C. Wilbur Peters va Lawrence E. Curtiss, tadqiqotchilar Michigan universiteti, 1956 yilda. Gastroskopni ishlab chiqish jarayonida Kurtiss shisha bilan qoplangan birinchi tolalarni ishlab chiqardi; oldingi optik tolalar past indeksli qoplama materiali sifatida havo yoki amaliy bo'lmagan yog'lar va mumlarga ishongan.^[15]

Kapany bu atamani ishlab chiqdi optik tolalar, 1960 yilda maqola yozgan Ilmiy Amerika mavzuni keng auditoriyaga tanishtirgan va yangi maydon haqida birinchi kitobni yozgan.^[15][18]

Birinchi ishlaydigan optik-tolali ma'lumotlarni uzatish tizimi nemis fizigi tomonidan namoyish etildi Manfred Byorner da Telefunken 1965 yilda Ulmdagi tadqiqot laboratoriyalari, undan keyin 1966 yilda ushbu texnologiya bo'yicha birinchi patent arizasi berilgan.^[19][20] 1968 yilda NASA Oyga yuborilgan televizion kameralarda optik tolali optikadan foydalangan. O'sha paytda kameralarda foydalanish edi tasniflangan maxfiyva kameralar bilan ishlaydigan xodimlarni tegishli xavfsizlik ruxsatnomasi bo'lgan shaxs nazorat qilishi kerak edi.^[21]

Charlz K. Kao va Jorj A. Xokxem Britaniya kompaniyasining Standart telefonlar va kabellar (STC) birinchi bo'lib 1965 yilda g'oyani ilgari surdi susayish optik tolalarda 20 tagacha kamaytirilishi mumkin desibel kilometrga (dB / km), tolalarni amaliy aloqa vositasiga aylantiradi.^[22] Ular o'sha paytda mavjud bo'lgan tolalardagi susayish tarqalish kabi asosiy jismoniy ta'sirlardan emas, balki olib tashlanishi mumkin bo'lgan aralashmalardan kelib chiqqan deb taxmin qilishdi. Ular optik tolalar uchun yorug'lik yo'qotish xususiyatlarini to'g'ri va muntazam ravishda nazariylashtirdilar va bunday tolalar uchun kerakli materialni ko'rsatdilar -kremniy stakan yuqori poklik bilan. Ushbu kashfiyot Kao-ni qo'lga kiritdi Fizika bo'yicha Nobel mukofoti 2009 yilda.^[23] 20 dB / km ga teng bo'lgan eng muhim susayish chegarasiga birinchi bo'lib 1970 yilda tadqiqotchilar erishgan Robert D. Maurer, Donald Kek, Piter C. Shultsva Frank Zimar Amerikaning shisha ishlab chiqaruvchisida ishlaydi Corning Glass Works.^[24] Ular tomonidan 17 dB / km susaytiradigan tola namoyish etildi doping bilan kremniy stakan titanium. Bir necha yil o'tgach, ular atigi 4 dB / km susaytiradigan tolalarni ishlab chiqarishdi germaniy dioksid asosiy dopant sifatida. 1981 yilda, General Electric birlashtirilgan holda ishlab chiqarilgan kvarts ingot 40 mil uzunlikdagi iplarga tortilishi mumkin edi.^[25]

Dastlab yuqori sifatli optik tolalarni atigi soniyasiga 2 metr tezlikda ishlab chiqarish mumkin edi. Muhandis-kimyoviy Tomas Mensa 1983 yilda Corning-ga qo'shildi va ishlab chiqarish tezligini soniyasiga 50 metrdan oshirdi va optik tolali kabellarni an'anaviy misdan arzonlashtirdi.^[26] Ushbu yangiliklar optik tolali telekommunikatsiya davrini boshlab berdi.

Italiya tadqiqot markazi CSELT amaliy optik tolali kabellarni ishlab chiqishda Corning bilan hamkorlik qildi, natijada 1977 yilda birinchi metropoliten optik tolali kabel Turinda joylashtirildi.^[27][28] CSELT shuningdek, Springroove deb nomlangan optik tolalarni birlashtirishning dastlabki texnikasini ishlab chiqdi.^[29]

Zamonaviy optik kabellarda susayish elektr mis kabellariga qaraganda ancha past, bu esa 70-150 kilometr (43-93 milya) takroriy masofali uzoq masofali tolali ulanishlarga olib keladi. The erbium-doped tolali kuchaytirgich, optik-elektr-optik repetitorlarni kamaytirish yoki yo'q qilish orqali uzoq masofali tolali tizimlarning narxini pasaytiradigan ikkita guruh tomonidan ishlab chiqilgan Devid N. Peyn ning Sauthempton universiteti^[30][31] va Emmanuel Desurvire da Bell laboratoriyalari^[32] 1986 va 1987 yillarda.

Rivojlanayotgan maydon fotonik kristallar ning 1991 yilda rivojlanishiga olib keldi fotonik-kristalli tola,^[33] nurni boshqaradigan difraktsiya to'liq ichki aks ettirish bilan emas, balki davriy tuzilishdan. Birinchi fotonik kristalli tolalar 2000 yilda sotuvga chiqarildi.^[34] Fotonik kristalli tolalar an'anaviy tolalarga qaraganda yuqori quvvatga ega bo'lishi mumkin va ularning ishlashini yaxshilash uchun ularning to'lqin uzunligiga bog'liq xususiyatlarini boshqarish mumkin.

Foydalanadi