Fibre Optice

Fibrele optice sunt cilindri lungi şi flexibili cu diametru de 10-100μm, prin care razele luminoase se propagă prin reflexii interne totale multiple pe suprafaţa laterală a fibrei; există şi fibre optice cu gradient , caracterizate de faptul că indicele de refracţie este maxim în centrul fibrei scade treptat spre periferia ei asfel încât reflexia totală a luminii este mai complicată decât în cazul fibrelor optice simple. Fibrele optice sunt fâşii subţiri şi lungi de sticlă foarte fină cu diametrul părului uman.Sunt aranjate în snopuri numite cabluri optice şi sunt folosite pentru a transmite semnale de lumină pentru distanţe lungi.

Are următoarele părţi:

• miezul – centrul subţire al fibrei pe unde circulă lumina;

• învelişul- materialul optic din afară care înconjoară miezul şi reflectă lumină înapoi în el;

• mediul protector- înveliş de plastic care protejează fibra de stricăciuni şi umezeală.

Din punctul de vedere al opticii, pentru a obţine informaţii despre un obiect trebuie îndeplinite cel puţin trei condiţii şi anume: (a) obiectul să fie luminos, adică să emită lumină direct sau indirect, (b) lumina care provine de la obiect să fie transmisă către locul unde se face detecţia fără pierderi prea mari şi (c) cantitatea de lumină care ajunge la locul de detecţie să fie suficient de mare. Observăm că mediul prin care se transmite informaţia optică este de importanţă esenţială pentru ca semnalul optic transmis să nu fie “mutilat” sau distorsionat.

Chiar şi în cazurile când ne interesează doar simpla observare a obiectelor, dispozitivele şi aparatele optice clasice sau devin prea complicate sau nu pot rezolva o anumită problemă de rezolvare. Să luăm doar un singur exemplu: cei care lucrează în domeniul medical sunt interesaţi să dispună de metode rapide şi sigure de explorare a anumitor părţi interne sau organe interne ale organismului uman. Metodele clasice, bazate pe folosirea lămpilor cu incandescenţă, nu numai că sunt greoaie şi implică iluminări mici, dar prezintă şi riscuri datorită folosirii conexiunilor electrice. Toate aceste dificultăţi sunt eliminate dacă iluminarea se face din afară prin intermediul unei fibre optice subţiri.

Însă fibrele optice sunt deja folosite pe scară largă în tehnica comunicaţiilor sau de transmitere a imaginilor. Această posibilitate este faciliată de natura electromagnetică a luminii, frecvenţa undelor luminoase fiind mult mai mare decât cea a undelor radio. Ântr-un context mai general fibrele optice reprezintă un domeniu al opticii integrate, iar progresele care vor fi obţinute în cadrul opticii integrate vor depinde foarte mult de progresele ce se vor realiza în domeniul fibrelor optice.

Ca domeniu al opticii, care a apărut exclusiv din necesităţi practice dintre cele mai diverse, fibrele optice au cunoscut o dezvoltare rapidă după anul 1950 ca rezultat al obţinerii primelor fibre optice cu performanţe ridicate. Principiul de funcţionare al fibrelor optice este asemănător, din multe puncte de vedere, cu principiul de transmitere a luminii printr-o baghetă de sticlă transparentă. Teoretic, lumina poate fi transmisă printr-o astfel de bachetă de sticlă optică, dacă indicele de refracţie al sticlei este mai mare decât indicele de refracţiei al aerului. Din punct de vedere practic însă, neomogenităţile de compoziţie şi de prelucrare, precum şi impurităţile de pe suprafaţa materialului implică piederi foarte mari de lumină de-a lungul parcursului luminii. Pe de altă parte, natura electromagnetică a radiaţiei luminoase arată că pot apărea pierderi de lumină şi fenomene parazite care limitează drastic posibilităţile de folosire practică a fibrelor optice.

Indiferent de domeniile în care se folosesc, fibrele optice sunt ghiduri de lumină folosite pentru transmiterea informaţiilor cu piederi mici de energie dintr-un loc în alt loc. Vom analiza transmiterea radiaţiei luminoase prin fibrele optice din punctul de vedere al opticii geometrice şi din punctul de vedere al opticii ondulatorii.

Fibrele oprice sunt produse azi intr o gama foarte larga,pentru cele mai diverse aplicatii,dar mai ales in telecomunicatii.Tragerea unei fibre din dioxid de siliciu de inalta puritate avand o atenuare redusa,dimensiuni regulate si puriatate inalta,precum si rezistenta apreciabila trebuie sa aiba loc la temperature de peste 2000 grade C cu un control précis si intr un mediu curat.

Pentru a completa imaginea relizarilor actuale si a perspectivelor in domeniul telecomunicatiilor prin intermediul fibrelor optice,ne vom referi pe scurt,la interfata de date distribuiteprin fibra optica(Fiber distributed data interfaceFDDI)care a devenit un standard ce specifica retelele optice”token-ring”.Transmiterea prin cabluri de fibra optica este o realizare concreta a tehnologiei informatiei pentru distante de milioane de kilometric,fiind o varianta optionala eficienta pentru transmisia complexa a semnalelor(audio,video,data,fax,telex,etc.)

In mod traditional proiectarea unui sistem optic de orice fel(subteran,aerian,submarine,etc) este o activitate conservative,care foloseste numai tehnologii bine in efortul de a minimize riscul unei caderi a sistemului.Elementele si sistemele optice folosite in tehnica laserilor cu semiconductori sunt destinate modificarii formei fasciculului emis de acesti laseri,in care este folosit laserul cu semiconductori.Fluxul radiant al unei diode laser conductoare este emis printr o suprafata dreptunghiulara subtire situata in planul jonctiunii,lungimea suprafetei fiind determinate de dimensiunea cristalului semiconductor,iar inaltimea ei,de latimea regiunii active a diodei laser.