Техника - молодёжи 1986-01, страница 24

скольку каждый разговор занимает частотный диапазон в несколько килогерц, а ширина полосы пропускания кабеля достигает сотен килогерц. Для передачи телевизионного изображения необходим интервал частот уже около 6,5 МГц, поэтому в телевизионной технике используют так называемые широкополосные системы. А вот лазеры позволяют создавать системы, способные пропускать сверхширокий спектр частот. Ведь чем короче импульсы, тем больше их можно передать в одну секунду, или, другими словами, сокращая длительность импульсов, мы увеличиваем частоту их следования.

К тому же лазерное излучение выгодно отличается от излучения других источников. Вспомните конические снопы света из прожекторов. А луч лазера скорее напоминает тонкую спицу. Казалось бы, самое подходящее для оптических линий связи, но...

При прохождении по воздуху значительных расстояний лазерный луч все-таки расширяется — сказывается влияние дифракции. Да и свет в атмосфере, как мы знаем, поглощается и рассеивается. Значит, нужны фокусирующие системы, дополнительные усилители-ретрансляторы. Все это, разумеется, затрудняет практическое внедрение лазерных линий связи. Но в таком случае нельзя ли защитить луч от внешних воздействий?

Для этого надо пропустить его по световоду — стеклянной кварцевой нити диаметром от сотни микрометров до миллиметра. Центральная часть нити имеет больший показатель преломления, чем оболочка. За счет полного внутреннего отра-' жения свет распространяется внутри нити, не выходя наружу. Это и позволяет передавать луч на сотни

километров без изменения его диаметра.

Отметим, что потери в волокон-но-оптических линиях связи меньше, чем в электрических. Стеклянные волоконные световоды намного прочнее медной проволоки того же диаметра и столь же гибкие: их можно сгибать, наматывать на катушки диаметром в несколько миллиметров. И наконец, экономичность. Для производства световодов не нужны медь и другие дорогостоящие материалы. Ведь кварцевое сырье — это широкораспространенный песок.

Уже сегодня работают телевизионные и телефонные волоконно-оптические линии связи как у нас в стране, так и за рубежом, строятся трансатлантическая и транстихоокеанская линии, планируется использование волоконной оптики в электронно-вычислительной технике. Однако широкому внедрению этих сверхширокополосных систем препятствует несколько причин. Одна из них — нет серийно выпус

X О л V

-Ь8 8|Й =

j а I с < и

«О 5 J х £

К О >ч л

U С Ч « W

Схема компрессии лазерных импульсов.

Так зависит интенсивность импульса от времени и расстояния, пройденного по световоду. На этом пространственном графике отчетливо видны точки максимального сжатия импульса.

каемых лазеров, надежно генерирующих сверхкороткие световые импульсы. Такие приборы существуют пока лишь в лабораториях научно-исследовательских институтов. Но можно не сомневаться, что эта проблема будет решена в ближайшем будущем.

Второе препятствие гораздо серьезней и имеет уже не технический, а фундаментальный характер. Дело в том, что всякий световой импульс состоит из набора волн (волнового пакета) хотя и близких, но все-таки немного отличающихся по частоте, или, как говорят физики, волн разного цвета. Входящие в состав пакета высокочастотные волны называются «синими», а низкочастотные — «красными». В световоде эти разноцветные частотные компоненты распространяются с различными скоростями, что приводит к временному удлинению светового импульса (явление дисперсии). Поясним это на простом примере. Представим себе группу спортсменов, стартующих на длинную дистанцию. Так как они бегут неодинаково, то группа неизбежно растянется, удлинится. Если же за ней через определенный промежуток времени возьмет старт другая группа, то может случиться так, что быстрые бегуны из второй группы догонят отстающих из первой и они финишируют вместе. Подобным же образом при передаче импульсов дисперсия может привести к перекрытию двух соседних импульсов на выходе световода. В результате два импульса сольются, будут восприниматься как один. А это, естественно, означает потерю информации.

Напомним, что проявление дис

22