Optik liflər elmi biliyin texnoloji tərəqqiyə çevrilməsinin nümunəsini təqdim edir və nəticədə orta insan üçün həyatı asanlaşdırır. Bir neçə ildir ki, fiber optika elektrik siqnallarının ötürülməsi üçün rabitə vasitələri ilə əlaqələndirilir. İnsan saçı boyda nazik filamentlər telefon, internet bağlantısı, televizor və s. işləmək üçün tələb olunan siqnalların geniş diapazonunu ötürmək üçün istifadə edilə bilər. Əlbəttə ki, yüksək performansına görə fiber optiklər nəinki istifadəsini tapmışdır. daxili ehtiyaclar.
Optik siqnal ötürmə texnologiyası
Özlüyündə optik lifin siqnal tərcüməçisi kimi istifadəsi fiber optikanın elmi bölməsində araşdırılan açıqlanmış biliklərin yalnız bir hissəsidir. Bu sahədə mütəxəssislər məlumatın ötürülməsini və işığın yayılmasını öyrənirlər və bir kontekstdə işıq bələdçiləri ilə birləşirlər. Sonuncular həm işığın paylayıcısı, həm də məlumat ötürücüləri kimi istifadə olunur. Yeri gəlmişkən, lazer texnologiyalarının inkişafının müasir tendensiyaları LED-lərə əsaslanır. Bu vəziyyətdə başqa bir sual daha maraqlıdır - fiber optikanın əsasını hansı fenomen təşkil edir? Bu fenomenmüxtəlif refraktiv göstəricilərə malik dielektriklər arasındakı interfeysdə (ümumi) elektromaqnit şüalanmasının daxili əks olunması. Üstəlik, informasiya daşıyıcısı ümumiyyətlə elektromaqnit siqnalı deyil, kodlaşdırılmış işıq axınıdır. Fiber optik kabellərin ənənəvi metal kabellərə nisbətən üstünlük dərəcəsini başa düşmək üçün onların bant genişliyinə bir daha müraciət etməyə dəyər. Qalınlığı 0,5 mm-dən çox olmayan artıq qeyd olunan lif sapı, adi mis naqillərin yalnız 50 mm qalınlığa xidmət edəcəyi məlumat miqdarını ötürməyə qadirdir.
Fiber-optik istehsal üsulları
Optik lifin istehsal oluna biləcəyi iki əsas üsul var. Preformlardan istifadə edərək ekstruziya və ərimə texnikasıdır. Birinci texnologiya plastik əsasında aşağı keyfiyyətli material əldə etməyə imkan verir, buna görə də bu gün praktiki olaraq istifadə edilmir. İkinci üsul əsas və ən təsirli hesab olunur. Preform, ipləri çəkmək üçün hazırlanmış bir quruluşda olan bir preformdur. Müasir standartlara görə, preformlar bir neçə on metr yüksəkliyə çata bilər. Xarici olaraq, bu, diametri təxminən 10 sm olan bir şüşə çubuqdur, ondan ipin nüvəsi əriyir. İstehsal prosesi zamanı nüvə liflər üçün qarışıq ilə birlikdə yüksək temperatura qədər qızdırılır, bundan sonra filamentlər əmələ gəlir. Yaranan materialın uzunluğu bir neçə kilometrə çata bilər, baxmayaraq ki, diametri dəyişməz qalır - avtomatlaşdırılmış tənzimləyicilər tərəfindən idarə olunur. Fiber optiklərin harada istifadə olunacağından, materialdan asılı olaraqKimyəvi və fiziki mühafizəni təmin edən örtüklərlə əvvəlcədən müalicə oluna bilər. Filament qarışımlarının özlərinə gəldikdə, onlar adətən poliimid, akrilat və silikon kimi materiallardan ibarətdir.
Fiber dizayn xüsusiyyətləri
İpin mərkəzi hissəsi nüvədir - lifin özüdür, əməliyyat zamanı işıq saçacaq. Əsas, artan işıq sındırma göstəriciləri ilə xarakterizə olunur ki, bu da xüsusi əlavələrlə modifikasiya ilə şüşə dopinqindən istifadə etməklə əldə edilir. Məsələn, silisium lifləri üçün əlavəedici kimi tipik refraktiv komponentlər istifadə olunur. Öz növbəsində, qabıq bir neçə vəzifəni yerinə yetirir, bunlardan başlıcası nüvənin birbaşa fiziki qorunmasıdır. Bu hissə də refraksiya təsirini təmin edir, lakin minimum əmsalla. İki material arasındakı sərhəd işığın əsas hissəsinin nüvədən çıxmasına imkan verməyən bir işıq bələdçisi quruluşunu təşkil edir. Fiber optikanın əsasları materialı işıq bələdçilərinin növlərinə aid etdiyini də qeyd etmək lazımdır. Daha dəqiq desək, söhbət işıq siqnallarını ötürən dielektrik dalğa ötürücülərindən gedir.
Optik liflərin çeşidləri
Ən çox yayılmış kvars, plastik və flüor lifləridir. Kvars filamentləri oksid ərimələrinə və ya oxşar quruluşa malik materiallara, o cümlədən aşqarlanmış silikon oksidə əsaslanır. Bu əsas fərqli olan elastik və uzun liflər istehsal etməyə imkan verirvə yüksək mexaniki möhkəmlik. Plastik lifli optiklər polimerlərdən hazırlanır və artıq qeyd edildiyi kimi, yüksək performans təmin edə bilməz. Xüsusilə, belə mövzular məlumat itkisinin yüksək faizinə malikdir, bu da onların tələb olunan sahələrdə istifadəsini məhdudlaşdırır. Digər tərəfdən, plastik liflərin əlverişliliyi bu materiala olan tələbatı məişət seqmentinə yönəlmiş istiqamətlərdə saxlayır. Ftoridli optik materiallara gəldikdə, onların əsasını flüorozirkonat və flüoroalüminat şüşələr təşkil edir. Bunlar optik rabitəni təmin etmək üçün kifayət qədər müasir və texnoloji həllərdir, lakin strukturdakı ağır metalların tərkibi də onların, məsələn, tibb sənayesində istifadəsinə imkan vermir.
Fiber Ölçmə Avadanlığı
Optik lif dəstlərində ən çox istifadə edilən avadanlıq sensorlar və Bragg barmaqlıqlarıdır. Fiber optik sensorlar hazırda materialın vəziyyətini xarakterizə edən müəyyən dəyərləri düzəltmək üçün hazırlanmış cihazlardır. Məsələn, müxtəlif sensorlar mexaniki gərginliyi, temperaturu, vibrasiyanı, təzyiqi və digər kəmiyyətləri aşkar edə bilir. Bragg ızgarası öz funksiyasına görə optik xüsusiyyətlərə daha yaxındır. Lif nüvəsindəki aperiodik refraksiya pozuntusunu düzəldir. Bu ölçmə, xüsusi şərtlər altında bir siqnalın ötürülməsində fiber optikanın nə qədər səmərəli olduğunu müəyyən etməyə imkan verir. Həmçinin, mütəxəssislər optikdən istifadə edirlərdağılma və müqaviməti qeydə alan reflektor.
Fiber-optik gücləndiricilər və lazerlər
Bu, fiber optik texnologiyası əsasında hazırlanmış ən qabaqcıl məhsuldur. Digər lazer növlərindən fərqli olaraq, optik filamentlərin istifadəsi yığcam və eyni zamanda səmərəli qurğular yaratmağa imkan verir. Xüsusilə, fiber optik texnologiya klassik lazer cihazlarını aşağıdakı üstünlüklərlə əvəz etməyə imkan verdi:
- Qızdırıcının səmərəliliyi.
- Çıxış radiasiyasının artması.
- Effektiv nasos.
- Lazerin yüksək etibarlılığı və sabitliyi.
- Aşağı çəkili avadanlıq.
Öz növbəsində, gücləndiricilər, növündən asılı olaraq, əsas lif xəttinin məhsuldarlığını artıraraq, ev şəbəkəsi xətlərində də istifadə edilə bilər. Bununla belə, lif əməliyyatının əhatə dairəsini daha ətraflı nəzərdən keçirməyə dəyər.
Fiber optik nə üçün istifadə olunur?
Fiber optik materialların istifadə olunduğu bir neçə sahə var. Bu, məişətdə istifadə sahəsi, telekommunikasiya avadanlığı və kompüter avadanlığı, o cümlədən tibbin müəyyən sahələri də daxil olmaqla yüksək ixtisaslaşdırılmış nişlərdir. Bu seqmentlərin hər biri üçün xüsusi fiber optik istehsal olunur. Televiziya və ya İnternet siqnalının ötürülməsi üçün tipik bir vasitə kimi tətbiq, məsələn, orta keyfiyyətli ucuz plastik modellərlə məhdudlaşır. Amma lazer avadanlığı və bahalı üçüntibbi cihazlar yüksək keyfiyyətli kvars liflərindən istifadə edir, həmçinin əlavə dəyişdiricilərlə təmin edilir.
Optik lifin tibbdə tətbiqi
Belə liflər tibbi avadanlıq və alətlərdə istifadə oluna bilər. Standart texnologiya artıq bədən orqanının özündə olan xarici televiziya kamerasına siqnal ötürə bilən sınmış işıq liflərinə əsaslanan xüsusi cihazın tətbiqinin mümkünlüyünü təklif edir. Fiber optik tibbdə və işıqlandırma materialı kimi istifadə olunur. Fiber modullarla təchiz olunmuş cihazlar mədə, nazofarenks və s. boşluqları ağrısız şəkildə işıqlandırmağa imkan verir.
Kompüter avadanlıqlarında optik lifdən istifadə
Bəlkə də bu, optik lifin öz yerini tapdığı ən çox yayılmış yerdir. Bu gün informasiya ötürən ayrı-ayrı qurğular arasında rabitə xətləri artıq onsuz edə bilməz. Əlbəttə ki, bu, kabelləri aktiv şəkildə əvəz edən simsiz bağlantılardan istifadənin qeyri-mümkün və ya qeyri-mümkün olduğu sahələrə aiddir. Məsələn, ən böyük telekommunikasiya şirkətləri fiber optikadan istifadə edən regionlararası magistral şəbəkələr çəkirlər. Periferik avadanlığı və telekommunikasiya xidmətlərinin adi istehlakçılarını birləşdirmək üçün belə kanalların istifadəsi şəbəkə infrastrukturunun saxlanması üçün maliyyə xərclərini optimallaşdırmağa imkan verir, həmçinin məlumatların ötürülməsinin özünün səmərəliliyini artırır.
Lifin mənfi cəhətləri
Təəssüf ki, optik iplərin zəif tərəfləri yoxdur. Bu cür naqillərin saxlanması daha ucuz olsa da, tez-tez yeniləmələrə ehtiyacın olmamasını nəzərə almasaq, materialın özü eyni metal həmkarlarından xeyli yüksəkdir. Bundan əlavə, insanlar üçün zəhərli olan bəzi ərintilərin tərkibində qurğuşun və sirkonium çirklərinin olması səbəbindən fiber optik və onun tibbdə istifadəsi son dərəcə məhduddur. Bu, əsasən plastik deyil, ən yüksək keyfiyyətli şüşə modellərinə aiddir.
Rusiyada optik lif istehsalı
2015-ci ildə idxalı əvəzləmə proqramının bir hissəsi olaraq Mordoviyada Optik Fiber Sistemləri zavodu açıldı. Bu, Rusiya Federasiyasında yeganə müəssisədir ki, hazırda yerli istehlakçıların optik lifə olan ehtiyaclarını mümkün qədər ödəməyə çalışır. 2015-ci ilə qədər Rusiya sənayesi də fiber optik materialların istehsalı ilə məşğul idi, lakin yalnız fərdi hədəf layihələri çərçivəsində. Eyni vəziyyət bu gün də müəyyən qədər davam edir. Müəyyən bir şirkətə fiber optika ehtiyacı varsa və onun tibbdə və ya telekommunikasiya sahəsində istifadəsi maliyyə cəhətdən əsaslandırılırsa, o zaman fərdi qaydada belə xüsusi sifarişlərlə işləməyə hazır olan bir çox zavod var. Bununla belə, yaxın gələcəkdə yalnız Mordoviya zavodu eyni fiber-optik kabellərin seriyalı istehsalı ilə məşğul olacaq. Üstəlik, hələ tələbin həcminə uyğun olaraq bazarı təmin edə bilmir. Məhsulların əhəmiyyətli bir hissəsi hələ də ABŞ və Yaponiyadan alınır. Hətta xaricdən gətirilən yerli məhsullar da istehsal olunurxammal.
Nəticə
Fiber optik məhsulları təxminən 15-20 ildir ki, bazar seqmenti kimi formalaşır. Bu illər ərzində istehlakçı yeni kabellərin üstünlüklərini qiymətləndirə bildi, lakin irəliləyiş hələ də dayanmır. Texniki və fiziki keyfiyyətlərin təkmilləşdirilməsi ilə materialın tətbiq sahələri də genişlənir. Nanotexnologiyaya əsaslanan ən son lif xüsusilə neft-qaz sənayesində və müdafiə sənayesində fəal şəkildə istifadə olunur. Öz növbəsində, qeyri-xətti fiber optika hazırda texnologiyanın yalnız konseptual, lakin çox perspektivli sahələrini inkişaf etdirir. Onların arasında sıxılma lazer impulsları, optik solitonlar, ultraqısa optik şüalanma və s. Aydındır ki, mümkün kəşflərlə və sırf elmi biliklər çərçivəsində nəzəri araşdırmalarla yanaşı, yeni inkişaflar həm də bazarda müxtəlif səviyyəli istehlakçılara yeni təkliflər verməyə imkan verəcək.
