O’zbekiston milliy universiteti fizika fakulteti 2-bosqich 1904-guruh talabasi Zulfiqorov Safarali Optika fanidan

2.ALOQA TIZIMIDA NUR TOLA OPTIKASI

Optik tolalar keng tarqalgan va ommabop aloqa vositasi bo'lishiga qaramay, texnologiyaning o'zi sodda va uzoq vaqt davomida ishlab chiqilgan. Yorug'lik nurlari yo'nalishini sinish yo'li bilan o'zgartirish tajribasi 1840 yilda Daniel Kolladon va Jak Babin tomonidan namoyish etilgan. Bir necha yil o'tgach, Jon Tyndall ushbu tajribani Londondagi ommaviy ma'ruzalarida qo'llagan va 1870 yilda allaqachon yorug'lik tabiati to'g'risida asar nashr qilgan. Texnologiyaning amaliy qo'llanilishi faqat yigirmanchi asrda topilgan. 20-asrning 20-yillarida eksperimentchilar Klarens Xasnell va Jon Berd tasvirlarni optik naychalar orqali uzatish qobiliyatini namoyish etdilar.Ushbu printsip Geynrix Lamm tomonidan bemorlarni tibbiy ko'rikdan o'tkazish uchun ishlatilgan. Faqat 1952 yilga kelib hind fizigi Narinder Singx Kapani bir qator eksperimentlarni o'tkazdi, bu esa tolaning ixtiro qilinishiga olib keldi. Darhaqiqat, u xuddi shu shisha tolali to'plamni yaratdi va qobiq va yadro turli xil sinishi ko'rsatkichlari bo'lgan tolalardan yasalgan edi. Qobiq aslida ko'zgu bo'lib xizmat qildi va yadro yanada shaffof edi - bu tez tarqalish muammosi shu tarzda hal qilindi. Agar ilgari nur optik tolaning oxiriga etib bormagan bo'lsa va bunday uzatish vositasini uzoq masofalarga ishlatish imkonsiz bo'lsa, endi muammo hal qilindi. Narinder Kapani 1956 yilga kelib texnologiyani takomillashtirdi. Moslashuvchan shisha tayoqchalar to'plami tasvirni deyarli yo'qotish va buzilishsiz uzatdi.1970 yilda Corning mutaxassislari tomonidan optik tolalarni ixtiro qilgani, bu mis sim orqali bir xil masofaga takroriy takrorlovchilarsiz telefon signallarini uzatish tizimini takrorlash imkonini berdi, bu optik tolali texnologiyalarni rivojlantirish tarixidagi burilish davri deb hisoblanadi. Ishlab chiquvchilar optik signal kuchining kamida bir foizini bir kilometr masofada ushlab turishga qodir bo'lgan o'tkazgichni yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Bugungi kun me'yorlariga ko'ra, bu juda kamtarona yutuq, ammo bundan deyarli 40 yil oldin bu simli aloqaning yangi turini rivojlantirish uchun zarur shart edi.Dastlab, optik tolalar ko'p fazali edi, ya'ni u bir vaqtning o'zida yuzlab yorug'lik fazalarini o'tkazishi mumkin edi. Bundan tashqari, tolali yadro diametrining ko'payishi arzon optik uzatgichlar va ulagichlardan foydalanishga imkon berdi. Keyinchalik, optik muhitda faqat bitta faza uzatilishi mumkin bo'lgan yuqori ko'rsatkichli tola ishlatila boshlandi. Bir fazali tolaning kiritilishi bilan signalning yaxlitligi uzoqroq masofada saqlanib qolishi mumkin edi, bu esa katta miqdordagi ma'lumot uzatilishini osonlashtirdi.Bugungi kunda eng mashhur tola - bu bir fazali, to'lqin uzunligini nolga tenglashtirish. 1983 yildan buyon u optik tolali sanoatning etakchisi bo'lib, o'z ishini o'n millionlab kilometrlarda isbotladi.(FOCL), optik aloqa liniyalari, unda ma'lumot optik tolali elementlar yordamida uzatiladi. FOCL uzatuvchi va qabul qiluvchi optik modullardan, optik tolali kabellardan va optik tolali ulagichlardan iborat. Optik tolalar katta ma'lumot oqimlarini uzoq masofalarga uzatish uchun eng mukammal vosita hisoblanadi. U odatdagi simlarda ishlatiladigan misdan farqli o'laroq keng va arzon material bo'lgan silika asosidagi kremniydan tayyorlangan. Optik tolalar juda ixcham va engil, diametri atigi taxminan. 100 mikron. Optik tolali tolalar - optik tolali to'plamlar, uchlari yopishtirilgan yoki sinterlangan, shaffof bo'lmagan niqob bilan himoyalangan va uchlari sayqallangan yuzasi bor. Shisha tola dielektrikdir, shuning uchun optik tolali aloqa tizimini qurishda alohida optik tolalarni bir-biridan ajratib turishning hojati yo'q. Optik tolaning chidamliligi 25 tagacha. Optik-tolali aloqa liniyalarini yaratishda elektr signallarini nurga, yorug'likni elektr signallariga aylantiradigan juda ishonchli elektron elementlar, shuningdek, optik yo'qotishlar kam bo'lgan optik konnektorlar zarur. Shuning uchun bunday liniyalarni o'rnatish uchun qimmat uskunalar kerak. Biroq, optik tolali aloqa liniyalaridan foydalanishning afzalliklari shunchalik kattaki, optik tolalarning ro'yxatdagi kamchiliklariga qaramay, ushbu aloqa liniyalari tobora ko'proq axborot uzatish uchun foydalanilmoqda. Ma'lumot uzatish tezligini bir vaqtning o'zida ikki yo'nalishda uzatish orqali oshirish mumkin, chunki yorug'lik to'lqinlari bir-biridan mustaqil ravishda bitta optik tolada tarqalishi mumkin. Bu optik aloqa kanalining o'tkazuvchanligini ikki baravar oshirish imkonini beradi.Optik-tolali aloqa liniyalari elektromagnit parazitlarga chidamli bo'lib, optik tolalar orqali uzatilishi ruxsatsiz kirishdan himoyalangan. Bunday aloqa liniyalariga chiziqning yaxlitligini buzmasdan ulanish mumkin emas. Birinchi marta signallarni optik tolalar orqali uzatish 1975 yilda amalga oshirildi. Hozirgi kunda shaharlararo optik aloqa tizimlari minglab kilometr masofalarda tez rivojlanmoqda. AQSh -Evropa, AQShning Tinch okeani liniyasi - Gavayi orollari - Yaponiyaning transatlantik aloqa liniyalari muvaffaqiyatli ekspluatatsiya qilinmoqda. Yaponiya -Singapur - Hindiston - Saudiya Arabistoni - Misr - Italiya o'rtasida global optik tolali aloqa liniyasini qurishni yakunlash bo'yicha ishlar olib borilmoqda. Rossiyada TransTeleCom kompaniyasi uzunligi 36000 km dan oshadigan optik tolali aloqa tarmog'ini yaratdi. U dublyaj qilingan sun'iy yo'ldosh kanallari aloqa. Oxirida. 2001 yilda yagona magistral raqamli aloqa tarmog'i yaratildi. U aholining 85-90% yashaydigan Rossiyaning 89 mintaqasidan 56tasida shaharlararo va xalqaro telefon Multimodli optik tolada ko'p rejimlar bir vaqtning o'zida tarqalishi mumkin - tolaga har xil burchak ostida kiritilgan nurlar. Multimodli optik tolalar nisbatan katta yadro diametriga ega (standart qiymatlari 50 va 62,5 mm) va shunga ko'ra katta raqamli diafragma mavjud. Ko'p modali tolaning yadro diametri kattaroqligi tufayli tolaga optik nurlanishni yuborish osonlashadi va multimodli tolaga nisbatan yumshoq bardoshlik talablari optik qabul qilgichlarning narxini pasaytirishi mumkin. Shunday qilib, multimode tolasi qisqa masofali LAN va uy tarmoqlarida keng tarqalgan.Multimodli optik tolaning asosiy kamchiligi bu intermod dispersiyasining mavjudligidir, bu turli xil rejimlar tolaga turli xil optik yo'llarni bosib o'tishi tufayli yuzaga keladi. Ushbu hodisaning ta'sirini kamaytirish uchun gradiyent sinishi ko'rsatkichi bo'lgan multimodli tola ishlab chiqildi, buning natijasida tolalardagi rejimlar parabolik yo'llar bo'ylab tarqaladi va ularning optik yo'llaridagi farq va shuning uchun intermod dispersiyasi ancha kam bo'ladi. Biroq, qancha darajadagi multimodli tolalar muvozanatli bo'lishidan qat'i nazar, ularning o'tkazuvchanligi singlemodli texnologiyalar bilan taqqoslanmaydi Optik tolali tizimdagi optik uzatuvchi tizim tarkibiy qismlari tomonidan berilgan ma'lumotlarning elektr ketma-ketligini optik ma'lumotlar oqimiga aylantiradi. Transmitter sinxronlashtiruvchi sintezatorga ega bo'lgan ketma-ket ketma-ket konvertordan (bu tizim sozlamalari va bit tezligiga bog'liq), haydovchidan va optik signal manbasidan iborat. Optik uzatish tizimlari uchun turli xil optik manbalardan foydalanish mumkin. Masalan, yorug'lik chiqaradigan diodlar ko'pincha arzon narxlardagi mahalliy tarmoqlarda qisqa masofali aloqa uchun ishlatiladi. Biroq, keng spektral o'tkazuvchanlik qobiliyati va ikkinchi va uchinchi optik oynalarning to'lqin uzunliklarida ishlashning iloji Simli aloqa liniyalari sifatida asosan telefon liniyalari va televizion kabellar ishlatiladi. Eng rivojlangan telefon simli aloqa. Ammo uning jiddiy kamchiliklari bor: shovqinlarga moyilligi, signallarni uzoq masofalarga uzatishda susayishi va o'tkazuvchanligi pastligi. Ushbu kamchiliklarning barchasi optik tolali liniyalardan mahrum - bu aloqa turi, unda axborot optik dielektrik to'lqin qo'llanmalari ("optik tolalar") orqali uzatiladi.Optik tolalar katta ma'lumot oqimlarini uzoq masofalarga uzatish uchun eng zamonaviy vosita hisoblanadi. U misdan farqli o'laroq keng va arzon material silikon dioksidga asoslangan kvartsdan tayyorlangan. Optik tolalar juda ixcham va engil, diametri atigi 100 mikron.Aloqa zanjiri - bitta signalni uzatish uchun ishlatiladigan o'tkazgichlar / tolalar. Radioaloqada xuddi shu kontseptsiya nomga ega magistral... Farqlash kabel zanjiri -kabeldagi zanjir va havo davri - tayanchlarda to'xtatilgan.Simli telekommunikatsiya liniyalari kabel, havo va optik tolali bo'linadi. Kabel liniyalari yer ostiga yotqizilgan. Biroq, nomukammal dizayni tufayli yer osti kabel aloqa liniyalari havo yo'llariga yo'l qo'ydi. Oddiy shahar telefon kabeli bir-biridan ajratilgan va umumiy g'ilofga solingan ingichka mis yoki alyuminiy simlar to'plamidan iborat. Kabellar har xil sim simlardan iborat bo'lib, ularning har biri telefon signallarini uzatish uchun ishlatiladi. Uzatiladigan chastotalar spektrini kengaytirish va ko'p kanalli tizimlar liniyalarining imkoniyatlarini oshirish istagi kabellarning yangi turlarini yaratishga olib keldi. Ular yuqori chastotali televizion signallarni uzatish uchun, shuningdek shaharlararo va xalqaro telefon aloqalari uchun ishlatiladi. Koaksiyal kabeldagi bitta sim mis yoki alyuminiy naycha (yoki ortiqcha oro bermay), ikkinchisi esa unga o'rnatilgan markaziy mis o'tkazgichdir. Ular birbiridan ajratilgan va bitta umumiy o'qga ega. Bunday kabel kam yo'qotishlarga ega, deyarli elektromagnit to'lqinlar yo'q va shuning uchun shovqinlarni keltirib chiqarmaydi. Ushbu kabellar bir necha million gertsgacha bo'lgan oqimlarda quvvatni uzatishga qodir va televizion dasturlarni uzoq masofalarga uzatishga imkon beradi.Elyaf kvartsdan tayyorlangan bo'lib, uning asosini kremniy dioksidi tashkil etadi, misdan farqli o'laroq keng tarqalgan va shuning uchun arzon materialdir, shuning uchun hurmat qilish uchun nisbatan arzon narx va deyarli o'g'irlik holatlari yo'q.Optik tolalar diametri taxminan 1 - 0,2 mm ni tashkil qiladi, ya'ni ular juda ixcham va engil bo'lib, ularni aviatsiya, asbobsozlik va kabel texnologiyasida foydalanish uchun istiqbolli qiladi.Shisha tolalar metall emas, aloqa tizimlarini qurish paytida segmentlarning galvanik izolatsiyasiga avtomatik ravishda erishiladi. Qo'shimcha kuchli plastmassadan foydalangan holda, kabel zavodlari o'z ichiga oladigan havo kabellarini ishlab chiqaradi, ular tarkibida metall mavjud emas va shu bilan elektr xavfsizdir. Ushbu kabellar mavjud elektr tarmoqlari ustunlariga alohida yoki fazali o'tkazgichga o'rnatilgan holda o'rnatilishi mumkin, bu daryolar va boshqa to'siqlar orqali kabel yotqizish uchun katta xarajatlarni tejashga imkon beradi.Atmosfera ochiq optik aloqa tizimlarida to‘lqinlarni tarqalish xarakteristikasi yetarli darajada ob-havo sharoitlariga bog‘liq. Atmosfera va suv osti uzatish muhitlarining fizik bir turda emasligi va ularning tarkibidagi begonazarrachalarni uzatilayotgan nurlanish to‘lqini bilan o‘zaro ta’sirda bo‘lishidan elektromagnit to‘lqinlar buziladi [6,7]. Zarracha o‘lchamlarining to‘lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan darajada yoki katta bo‘lishi buzilishlarni oshiradi. Shu sababli atmosfera buzilishlari optik diapazonda turli xarakterga ega. Shu tarzda uzatish muhitlarini taxlil qilish, aloqa tizimlarini loyihalashtirishda yuzaga keladigan eng muhim masala hisoblanadi. To‘lqinlarni tarqalish yo‘nalishiga tushib qoladigan zarrachalar asosan optik nurlanishni yutadi va sochadi. Buomillarni ta’sir darajasi muhit turiga (suv osti, toza havo, turbulent atmosfera va boshqalar) bog‘liq.Optik aloqa tizimining asosiy yo‘nalishi tolali optik aloqa tizimi hisoblanadi. Chunki hozirgi vaqtda yuqori darajadagi uzatish xarakteristikalariga ega bo‘lgan yorug‘lik uzatgichlar ishlab chiqilgan. Ammo axborotlarni ochiq fazoda, atmosferada uzatishga asoslangan ochiq optik aloqa tizimlari ham, radio optik aloqa uchun ajratilgan chastotalarni to‘ldiruvchi vosita sifatida qiziqishlarni namoyon etadi.Tolali optik aloqa tizimlarida elektromagnit nurlanishlarni tarqalish yo‘lini tashkil etish uchun maxsus optik yorug‘lik uzatgichlar-optik tolalar qo‘llaniladi.Tolali optik aloqa tarmog‘i bu tugunlar orasi optik aloqa liniyalari orqali bog‘langan aloqa tarmog‘idir. Axborotni tolali optik aloqa liniyalari orqali uzatish mis kabellar va boshqa uzatish muhitlariga qaraganda bir qancha afzalliklarga ega. Shu afzalliklari tufayli tolali optik aloqa tizimidan nafaqat telefon aloqasini tashkil etishda, balki televideniyada, ovoz eshittirishlarini uzatishda, hisoblash texnikasida, transport vositalarida va boshqa sohalarda keng foydalanilmoqda.Tolali optik aloqa tizimlarida uzatish muhiti sifatida qo‘llaniladigan optik tolalarning afzalliklari.O‘tkazish oralig‘ining kengligi. Bu tashuvchi chastotasining juda yuqoriligi 1014 _ 1015 Gs bilan tushuntiriladi. Bitta optik tola bo‘ylab sekundiga bir necha terabit axborotlar oqimini uzatish imkoniyati mavjud. O‘tkazish oralig‘ining kengligi tolali optik aloqaning mis va boshqa axborot uzatish muhitlaridan ustun turuvchi eng muhim afzalligidir.Optik tolada yorug‘lik signallarining kam so‘nishi. Hozirgi kunda ko‘plab kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilayotgan optik tolalar 1 kanal kilometr hisobida 1,55 mkm to‘lqin uzunligida 0,2-0,3 dB/km so‘nishga ega. Shovqin sathini kichikligi optik tolaning o‘tkazish qobiliyatini oshiradi.Shovqindan yuqori darajada himoyalanganligi. Optik tola dielektrik materiallar – kvars, ko‘p tarkibli shisha, polimerlardan tayyorlanganligi uchun u elektromagnit nurlanishni induksiyalash xususiyatiga ega atrofidagi mis kabelli tizim va elektr qurilmalarning (elektr uzatish liniyalari, elektrodvigatelli uskuna va boshqalar) tashqi elektromagnit shovqinlariga ta’sirchan emas. Yengilligi, hajmi va o‘lchamlarining kichikligi. Optik kabellar mis kabellar bilan solishtirilganda ancha yengil va hajmi kichik. Masalan, 900 juftli 7,5 sm diametrli mis telefon kabeli 0,1sm diametrli bitta optik tola bilan almashtirilishi mumkin. Agar optik tola bir necha himoya qobiqlaridan iborat va bron po‘lat lenta bilan qoplangan bo‘lsa, bunday tola diametri 1,5 sm ga teng bo‘ladi, bu esa ko‘rilayotgan mis kabel diametridan bir necha marta kichik.Yong‘indan himoyalanganligi. Optik tolada uchqun hosil bo‘lmasligi kimyoviy, neftni qayta ishlovchi korxonalarda, portlash va yong‘in xavfi mavjud bo‘lgan binolarda xavfsizlikni oshiradi Iqtisodiy jihatdan samaradorligi. Optik tola kvarsdan ishlab chiqariladi. Uning asosini tabiatda keng tarqalgan kremniy ikki oksidi SiO2 tashkil etadi.Demak tolali optik kabellarni ishlab chiqarish uchun noyob rangli metal sarflanmaydi. Mis va qo‘rg‘oshinning dunyoviy zahiralari chegaralangan hozirgi vaqtda noyob bo‘lmagan maxsulotga o‘tish kabelli aloqa texnikasining kelgusi rivojlanishi uchun muhim omil hisoblanadi. Natijada optik kabellarning narxi mis kabellarga nisbatan arzonlashadi. Masofaviy elektr ta’minotga ega ekanligi. Ba’zi hollarda tarmoq tugunlarining masofaviy elektr ta’minoti talab etiladi. Buni optik tola orqali amalga oshirib bo‘lmaydi. Bu holda optik tola bilan birgalikda mis o‘tkazish elementi bilan jihozlangan aralash kabellardan foydalanish mumkin. Bunday kabellar ko‘pgina mamlakatlarda keng qo‘llaniladi.