La fibre optique et son application

Les fibres optiques montrent commentLes connaissances scientifiques évoluent vers le progrès technologique, facilitant ainsi la vie d'une personne ordinaire. Depuis plusieurs années déjà, des outils de communication pour la transmission de signaux électriques sont associés aux fibres optiques. Des filaments minces de la taille d'un cheveu humain peuvent être utilisés pour transmettre un large éventail de signaux nécessaires au fonctionnement du téléphone, de la connexion Internet, de la télévision, etc. Bien entendu, en raison de leurs capacités opérationnelles élevées, les fibres optiques ne sont pas utilisées uniquement dans les besoins quotidiens.

fibre optique

Technologie de transmission de signal de fibre

En soi, l’utilisation de fibres commeLe traducteur de signal n'est qu'une partie des connaissances révélées par la section scientifique de la fibre optique. Les spécialistes dans ce domaine étudient la transmission d’informations et la propagation de la lumière et, dans un contexte, combinées avec des fibres optiques. Ces derniers servent à la fois de distributeurs de lumière et d’émetteurs d’informations. A propos, les directions modernes de développement des technologies laser sont basées sur les LED. Dans ce cas, une autre question intéressante - quel phénomène est la base de la fibre optique? C'est le phénomène de réflexion interne du rayonnement électromagnétique (complet) à l'interface de diélectriques d'indices de réfraction différents. Et le support d’information n’est pas du tout un signal électromagnétique, mais un flux lumineux codé. Pour comprendre le degré de supériorité des câbles à fibres optiques par rapport aux câbles métalliques traditionnels, il convient de revenir à leur bande passante. Le fil de fibre déjà mentionné, dont l'épaisseur n'est pas supérieure à 0,5 mm, est capable de transmettre un volume d'informations qu'un câblage en cuivre ordinaire ne servira qu'à une épaisseur de 50 mm.

Méthodes de production de fibres

Il existe deux méthodes principales par lesquellesfibre optique fabriquée. C'est une technique d'extrusion et de fusion utilisant des préformes. La première technologie permet d'obtenir un matériau de qualité médiocre à base de plastique, de sorte qu'il n'est aujourd'hui pratiquement pas utilisé. La seconde méthode est considérée comme la principale et la plus efficace. La préforme est une ébauche qui se trouve dans une structure conçue pour étirer les fils. Selon les normes modernes, les préformes peuvent atteindre plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Vers l'extérieur, il s'agit d'une tige de verre d'environ 10 cm de diamètre, à partir de laquelle le noyau du fil est fondu. Dans le processus de fabrication, le noyau contenant le mélange de fibres est chauffé à des températures élevées, après quoi les filaments sont formés. La longueur du matériau résultant peut atteindre plusieurs kilomètres, bien que le diamètre reste le même - il est contrôlé par des régulateurs automatisés. Selon le lieu d'utilisation des fibres optiques, le matériau utilisé peut être prétraité avec des revêtements offrant une protection chimique et physique. Quant aux mélanges pour fils eux-mêmes, ils comprennent généralement des matériaux tels que le polyimide, l'acrylate et le silicone.

fibre optique et son utilisation en médecine

Caractéristiques de conception de la fibre

Le noyau du fil est le noyau.le cœur même de la fibre, qui distribuera la lumière pendant le fonctionnement. Le noyau se caractérise par une augmentation des indices de réfraction de la lumière, obtenue par dopage du verre avec modification avec des additifs spéciaux. Par exemple, pour les fibres de quartz, des composants réfractifs typiques tels que les dopants sont utilisés. À son tour, le shell effectue plusieurs tâches dont la principale est la protection physique directe du noyau. Cette partie fournit également l'effet de réfraction, mais avec un coefficient minimal. La frontière entre les deux matériaux forme la structure de guidage de la lumière, ce qui ne permet pas au volume principal de lumière d'aller au-delà du noyau. Il convient également de noter que les principes fondamentaux de la fibre optique attribuent le matériau à une variété de fibres optiques. Pour être plus précis, nous parlons de guides d'ondes diélectriques qui transmettent des signaux lumineux.

Types de fibres optiques

Les plus courants sont le quartz, le plastique etfibres de fluorure. Les filaments de quartz sont à base de fonte d'oxydes ou de matériaux de structure similaires, parmi lesquels de la silice dopée. Cette base permet la fabrication de fibres longues et flexibles, caractérisées par une résistance mécanique élevée. Les fibres optiques en plastique sont fabriquées à partir de polymères et, comme on l'a déjà noté, ne peuvent pas fournir de hautes performances. En particulier, ces threads présentent un pourcentage élevé de pertes de données, ce qui limite leur utilisation dans des zones difficiles. D'autre part, la disponibilité des prix des fibres plastiques maintient la demande de ce matériau dans les zones destinées au segment des ménages. En ce qui concerne les matériaux optiques à base de fluorure, leur base est basée sur des verres de fluorocirconate et de fluoroaluminate. Ce sont des solutions assez modernes et technologiques pour la communication optique, mais le contenu en métaux lourds de la structure ne leur permet pas non plus d’être utilisé, par exemple, dans le secteur médical.

Équipement de mesure de la fibre

utilisation de la fibre optique

L'équipement le plus commun quiUtilisés dans les ensembles avec fibre optique, les capteurs et les réseaux de Bragg. Les capteurs à fibre optique sont des dispositifs conçus pour fixer certaines valeurs qui caractérisent l'état du matériau pour le moment. Par exemple, divers capteurs peuvent déterminer les contraintes mécaniques, la température, les vibrations, la pression et d'autres valeurs. Le réseau de Bragg est plus proche des caractéristiques optiques. Il capture au coeur de la fibre optique une perturbation de réfraction apériodique. Cette mesure vous permet de déterminer l'efficacité de la fibre optique lors de la transmission d'un signal dans des conditions spécifiques. En outre, les experts utilisent un réflectomètre optique qui enregistre la dispersion et la résistance.

Amplificateurs à fibres optiques et lasers

Ce sont les produits les plus progressistes quedévelopper sur la base de la technologie de la fibre optique. Contrairement aux autres types de lasers, l'utilisation de filaments optiques vous permet de créer des véhicules compacts et efficaces. En particulier, la technologie des fibres optiques a permis de remplacer des dispositifs laser classiques grâce aux avantages suivants:

  • Efficacité de l'évacuation de la chaleur.
  • Augmentation du rayonnement de sortie.
  • Pompage efficace.
  • Haute fiabilité et stabilité du laser.
  • Une petite masse d'équipement.

À leur tour, les amplificateurs en fonction du typepeut être utilisé dans les lignes du réseau domestique, augmentant les performances de la ligne principale en fibre. Cependant, le champ d’application de la fibre optique mérite d’être examiné plus en détail.

A quoi sert la fibre optique?

application de fibre optique

Il y a plusieurs domaines dans lesquelsles matériaux de fibre optique sont impliqués. C’est le domaine de l’usage domestique, des équipements de télécommunication et des équipements informatiques, ainsi que des niches hautement spécialisées, parmi lesquelles figurent des domaines distincts de la médecine. Des fibres optiques spéciales sont fabriquées pour chacun de ces segments. Son utilisation en tant que moyen standard de transmission d’un signal TV ou Internet, par exemple, est limitée aux modèles en plastique à faible coût de qualité moyenne. Mais pour les équipements laser et les appareils médicaux coûteux, utilisez des fibres de quartz de haute qualité, également dotées de modificateurs supplémentaires.

L'utilisation de la fibre en médecine

De telles fibres peuvent être utilisées en médecineéquipement et outils. La technologie standard suggère la possibilité d'introduire un appareil spécial sur les fibres lumineuses réfractées, qui déjà dans l'organe du corps lui-même peut transmettre un signal à une caméra externe. La fibre optique est utilisée en médecine et en tant que matériau d'éclairage. Les appareils équipés de modules de fibres vous permettent d’éclairer en toute sécurité la cavité de l’estomac, le nasopharynx, etc.

la fibre optique en médecine

L'utilisation de la fibre dans le matériel informatique

C’est probablement le créneau le plus répandu dansqui a trouvé sa place fibre. Sans cela, les lignes de communication entre appareils individuels transmettant des informations ne suffisent plus. Bien entendu, cela s’applique aux zones dans lesquelles il est impossible ou peu pratique d’utiliser des connexions sans fil, qui remplacent également activement les câbles en tant que tels. Par exemple, les plus grandes entreprises de télécommunications construisent des réseaux fédérateurs interrégionaux utilisant des fibres optiques. L'utilisation de ces canaux pour connecter des équipements périphériques et des consommateurs de services de télécommunication ordinaires vous permet d'optimiser les coûts financiers liés à la maintenance de l'infrastructure du réseau, tout en augmentant l'efficacité du transfert de données.

Inconvénients de la fibre

bases de la fibre optique

Malheureusement, les fils optiques ne peuvent pas se passer depoints faibles. Bien que le contenu de ce câblage soit meilleur marché, sans parler de l'absence de nécessité de mises à jour fréquentes, le coût du matériau lui-même est beaucoup plus élevé que celui des mêmes homologues métalliques. De plus, la fibre optique et son utilisation en médecine sont extrêmement limitées en raison de la teneur en certains alliages d’impuretés de plomb et de zirconium toxiques pour l’homme. Cela concerne principalement les modèles en verre de la plus haute qualité, pas ceux en plastique.

Production de fibres en Russie

Dans le cadre du programme de substitution aux importations en 2015 à Mordovie, l’usine "Systèmes à fibres optiques" a été ouverte. C’est la seule entreprise de la Fédération de Russie qui, dans la mesure du possible, tente de répondre aux besoins des consommateurs nationaux en fibres optiques. Jusqu'en 2015, l'industrie russe se livrait également à la fabrication de matériaux à fibres optiques, mais uniquement dans le cadre de projets ciblés. La même situation est partiellement préservée aujourd'hui. Si une entreprise donnée a besoin de fibres optiques et que son utilisation dans le domaine médical ou dans le domaine de l'assistance aux télécommunications sera justifiée financièrement, il existe de nombreuses usines prêtes à travailler individuellement sur de telles commandes spéciales. Cependant, la production en série des mêmes câbles à fibres optiques dans un avenir proche ne fonctionnera que dans une usine mordovienne. De plus, il n’est pas en mesure d’approvisionner le marché en fonction du volume de la demande. Une proportion importante des produits sont toujours achetés aux États-Unis et au Japon. Et même les produits nationaux sont fabriqués à partir de matières premières importées.

Conclusion

Quelle est la base de la fibre optique?

Les produits de fibre optique forment un segmentLe marché a déjà environ 15-20 ans. Au fil des années, le consommateur a pu apprécier les avantages des nouveaux câbles, mais les progrès ne sont pas immobiles. Au fur et à mesure que les qualités techniques et physiques augmentent, les champs d'application du matériau se développent également. Les dernières fibres optiques à base de nanotechnologie, en particulier, sont activement utilisées dans les industries du pétrole et du gaz et de la défense. À son tour, la fibre optique non linéaire ne développe que des domaines conceptuels mais très prometteurs. Parmi celles-ci figurent les impulsions laser de compression, les solitons optiques, les rayonnements optiques ultra-courts, etc. Évidemment, outre les études théoriques avec des découvertes possibles et dans le cadre de connaissances purement scientifiques, de nouveaux développements permettront au marché de faire de nouvelles propositions aux consommateurs à différents niveaux.