Техника - молодёжи 1987-06, страница 10

изготовить с однородной, гладкой и, самое главное, долговечной границей раздела, требовалось уравнять также и температуру размягчения обоих слоев при нагреве, решить множество сложнейших проблем.

Это удалось сделать ученым Института химии АН СССР под руководством лауреата Ленинской премии академика Григория Григорьевича Девятых. Здесь же, в Горьком, где находится институт, вступило в строй и первое в стране опытное производство по изготовлению световодов.

Температурную «несовместимость» стекол с разными показателями преломления удалось преодолеть так. Газовый факел, перемещаясь вдоль стеклянной или силиконовой трубки, нагревает ее примерно до 1600°С. Внутри трубки клубятся пары специально подобранной газовой смеси. Каждый проход факела приводит к осаждению на внутренней стенке тончайшего слоя стекла со строго заданным показателем преломления. Излишек паров удаляется специальным отсасывающим устройством. Меняя состав паров, можно получать многослойные световоды с заранее подобранными свойствами. Изготовлением заготовки с волно-водной структурой заканчивается первый этап технологического процесса. Следующий — вытяжка. Из разогретой заготовки вытягивается тончайшая стеклянная нить, которая тут же покрывается слоем быстросохнущего пластика.

Сегодня отечественная промышленность выпускает оптическое волокно двух типов: ступенчатое и градиентное. У первого показатель преломления центральной жилы постоянен. Лучи отражаются от границы «жила — оболочка». Поскольку пути следования световых импульсов различны, они приходят к концу линии со сдвигом во времени, что несколько искажает сигнал.

У градиентных волокон показатель преломления плавно возрастает по сечению, достигая максимума к центру световода. При этом лучи, прошедшие ближе к его оси, проделывают в среде с большим показателем преломления меньший путь, а находящиеся ближе к периферии, в среде с меньшим показателем преломления, более длинный путь. В результате скорости распространения различных световых пучков выравниваются и соответственно уменьшаются искажения сигнала в конце линии.

ИС/7ТОУМК csems

А. При равенстве показателей преломления двух сред световой луч, не отклоняясь, проходит границу раздела.

Б, В. При разнице в показателях преломления происходит отклонение луча: попадая в среду с большим показателем преломления, луч как бы прижимается

Задачу создания лазера, способного работать со световодами не толще человеческого волоса, решили ученые Физического института АН СССР и Института редких металлов. Ими были созданы миниатюрные, под стать самим световодам, полупроводниковые лазеры, по принципу своей работы получившие название инжекционных. Инверсия населенностей, или, как говорят физики, оптическая накачка, достигалась в них за счет впрыскивания (инжекции) в активную зону пучка электронов. В семье своих собратьев инжекционный лазер — явление уникальное не только благодаря исключительно малым, не более макового зернышка, размерам. Рекордсмен он и по КПД — в световое излучение преобразуется свыше 50% потребляемой мощности.

Но «количество хлопот», которые доставляют эти «лилипуты» технологам, обратно пропорционально их размерам. В микроскопических пространствах лазерного кристалла, где происходит генерация света,

.ceemogoA усердцевинл/ osa>iovKtr: отяяжающяя упрочняющая защнтюя

к границе раздела.

Г. Подбирая показатели преломления, можно добиться эффекта полного внутреннего отражения, когда луч полностью отразится от границы раздела двух сред. На этом основан принцип действия современного световода.

возникают токи, плотность которых примерно в тысячу раз больше, чем в обычных полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах). Малейшее нарушение кристаллических структур самой зоны или прилегающих к ней слоев подложки приводит к разогреву и резкому сокращению срока службы прибора. Для того же, чтобы такие лазеры могли эффективно использоваться на многочисленных линиях связи, они прежде всего должны быть надежны и долговечны. Сейчас лучшие образцы безотказно работают порядка 10 лет.

В последние годы наряду с лазе-, рами в качестве источников света используются также светодиоды. Это вызвано тем, что не все опто-электронные системы требуют когерентных — однородной частоты — источников света. Для решения целого ряда задач зачастую достаточно традиционного некогерентного излучателя, обладающего высокой надежностью (у светодиодов ресурс составляет десятки тысяч часов), дешевого и легкоуправляемого.

Jfo/ЗЕР 1 МОДУЛЯ/ПОР СВС/7&

дстЕктор \ЧРолго/тг/тепнт

»световод

Волоконно-оптическая линия телефонной связи. Телефонные каналы коммутируются и поочередно управляют излучением полупроводникового лазера. На приемной стороне фотоприемник (фотодиод) преобразует световые импульсы в электрические, а детектор восстанавливает первоначальную форму сигнала, аналогичную той, которая создается микрофоном телефонной трубки. Быстродействующий синхронный коммутатор обеспечивает одновременное подключение абонентов на передающем и на приемном конце линии.

8