Mavzu: Optik uzatish tizimlarining ishonchlilik taxlili Reja

Optik uzatishning afzalliklari.
Istalgan aloqa tizimining asosiy vazifasi axborotlarni bir punktdan boshqasiga uzatishdan iborat. Optik to‘lqin va signallar yordamida axborotlarni m a’lum m asofalarga uzatishga m o‘ljallangan, boshqacha aytganda, optik signallarni shakllantirish, qayta ishlash va uzatishni ta'minlovchi optik qurilmalar va optik uzatish liniyasi yig‘indisiga optik aloqa tizimi (OAT) deb ataladi. Optik aloqa tizimlarida axborotlarni uzatish mos keluvchi axborot signallari bilan modulyatsiyalangan elektromagnit tebranishlar, yorug‘lik nuri yordamida amalga oshiriladi, ya’ni yorug‘lik nuri o‘zida elektromagnit tebranishlarni namoyon etadi. Elektromagnit tebranishlar esa o‘zida o‘zgaruvchan magnit va elektr maydonlarni namoyon etadi, bu maydonlarning tarqahsh yo‘nalishi bir-biriga perpendikulyar. Odatda, elektromagnit maydon sinusoidal egri chiziq sifatida tasvirlanadi (1.1-rasm) [2]. Yorug‘lik nurlanishlari chastota yoki to ‘lqin uzunligi biian tavsiflanadi. Chastota bir sekundda sinusoidal tebranishlar soni bilan aniqlanadi va gersda (Hz) o ‘lchanadi. To‘lqin uzunligi — ikki ketma-ket to‘lqinlarning nuqtalari orasidagi masofa (yoki to‘lqin bir sikl tebranishda o‘tadigan masofa). To‘lqin uzunligi va chastota o‘zaro bogTiq. ToTqin uzunligi (X) toTqin tezligini (5) uning chastotasi (/) ga nisbatiga teng:

1. 
   – rasm Elektromagnit to’lqin .
   

Demak, chastota qancha ortsa, toTqin uzunligi shuncha qisqa boTadi. Aloqa tizimlari ko‘pincha elektromagnit tebranishlar va tashuvchi chastota signallari egallagan diapazon bilan tasniflanadi (1.2-rasm). Spektral diapazonga mos holda radiodiapazon, o ‘ta yuqori chastota, millimetrli va optik diapazon tizimlari farqlanadi. Optik aloqa tizimlarida tashuvchi chastota tebranishlari spektrning optik diapazonini egallaydi. Optik diapazon 5 THz (100 mm)dan boshlanib, unga infraqizil, ko‘rinuvchi va ultrabinafsha diapazonlar kiradi. Bu diapazonlar yuqori chastota va qisqa toTqin uzunligiga ega. Infraqizil diapazon 3 1 0 12 dan 4-1014 Hz doirasida joylashib, 100 — 0,75 mkm toTqin uzunligiga mos keladi. Ko‘rinuvchi spektr 4 1 0 14 dan 0,751015 Hz (0,75 — 0,4 mkm) sohani egallaydi. Demak, inson ko‘zi 0,4 - 0,75 mkm spektrdagi nurlarga sezgir. Quyosh spektri 0,3 dan 1,5 mkm diapazonda joylashadi. Ultrabinafsha diapazon juda kichik toTqin uzunliklariga ega. Ko'pincha optik aloqa tizimlarida toTqin uzunligi 0,8—1,5 mkm oraliqli infraqizil diapazon qoTlaniladi, chunki shisha tola ko‘rinuvchi yorugTikka nisbatan infraqizil nurlanishlarga shaffofroq. YorugTik zarrachalari fotonlar deyiladi. Foton kvant yoki nurlanishni namoyon etadi. Kvant nurlanishning elementar birhgi hisoblanadi. Foton energiyasi uning chastotasiga bogTiq. Chastota ortgan sari energiya ortadi. Ultrabinafsha diapazonga yuqori chastota va bunga bogTiq holda yuqori energiya mos keladi.

2. 
   – rasm Elektromagnit to’lqinlar spektori
   

bunda: f - uning chastotasi; h — Plank doimiysi, 6,63 • 10 — 34 J • sek (Joul • sekund). Ya’ni, foton energiyasi uning chastotasiga bog‘liq va proporsional. Infraqizil nur (1013 Hz) energiyasi E — 6,63 • 10 — 20J • sek. Ko'rinuvchi nur (1014-Hz) energiyasi E = 6,63-10 — 19J • sek. Ultrabinafsha nur (1015-Hz) energiyasi E = 6,63-10 — 18 J- sek. [2].
Yorug'lik nurini zarracha va to‘lqin sifatida ko‘rish mumkin. Masalan, optik tolaning ko‘pgina xarakteristikalari to‘lqin uzunligiga bog'liq, bunda to‘lqin sifatida ko‘riladi. Nurlanish generatsiyasida yoki fotoqabul qilishda nurlanishning kvant xususiyatlari e’tiborga olinadi. Nurlanishning tashuvchi chastotasi aloqa tizimining uzatish lczligi va o‘tkazish polosasini aniqlaydi. Optik aloqa tizimlarida lashuvchi chastota juda yuqori. Bunga bog‘liq holda optik diapazonning chastota polosasi radiodiapazonga qaraganda 105 marta katta. Bu optik aloqa tizimining eng muhim afzalligi bo‘lib, katta liajmdagi axborotlarni qisqa vaqt ichida uzatish imkonini beradi. lUindan tashqari, uzatkichning hamma quwatini foydali elektromagnit nurlanishlarni uzatishga qaratish imkoniyati tashuvchi chastota o ‘sishi bilan ortadi. Shuningdek, yuqori tashuvchi chastolani qoMlash foydali signalning katta zichligiga olib keladi, o‘z navbalida aloqa lizimining samaradorligi ortadi. Bu xususiyatlari mulaxassislarning oplik aloqa tizimlariga qiziqishlarini aniqlaydi. OAT yuqorida aytib ytilgan xususiyatlaridan tashqari, mis kabelli va bosliqa uzatish tizimlariga qaraganda bir qancha afzalliklarga ham cga. Shuning uchun optik aloqa tizimlaridan nafaqat telefon aloqasini tashkil etish, balki televideniyeda, ovoz eshittirishlarini uzatish, hisoblash texnikasi, transport vositalari va boshqa sohalarda keng foydalanilmoqda. Optik aloqa tizimlarining afzalliklari quyida ta’riflangan. 0‘tkazish oralig‘ining kengligi. Bu tashuvchi chastotasining juda yuqoriligi 1014 — 1015 Hz bilan tushuntiriladi. Bitta optik tola bo‘ylab sekundiga bir necha terabit axborotlar oqim ini uzatish imkoniyati mavjud. 0‘tkazish oralig‘ining kengligi optik tolaning mis va boshqa axborot uzatish muhitlaridan ustun turuvchi eng muhim afzalligidir.
Optik tolada yorug‘lik signallarining kam so‘nishi. Hozirgi kunda ko'plab kompaniyalar tomonidan ishlab chiqarilayotgan optik tolalar 1 kanal kilometr hisobida 1,55 mkm to‘lqin uzunligida 0,2 — 0,3 dB/km so‘nishga ega. So‘nish va dispersiya qiymatlarining kichikligi optik signallarni liniya trakti bo‘ylab retranslyatsiyasiz 100 km va undan uzoq masofalarga uzatish imkonini beradi. Shovqin sathining kichikligi optik tolaning o‘tkazish qobiliyatini oshiradi. Shovqindan yuqori darajada himoyalanganligi. Optik tola dielektrik materiallar — cvars, ko‘p tarkibli shisha, polimerlardan tayyorlanganligi uchun u elektromagnit nurlanishni induksiyalash xususiyatiga ega, atrofidagi mis kabelli tizim va elektr qurilmalarning (elektr uzatish liniyalari, elektrodvigatelli uskuna va boshqalar) tashqi elektromagnit shovqinlariga ta’sirchan emas. Shuningdek, ko‘p tolali optik kabellarda ko‘p juftli mis kabellarga xos elektromagnit nurlanishlarning o‘zaro ta’siri kabi muammolar yuzaga kelmaydi. Optik kabellarning bu afzalligi tufayli ishlab chiqarish korxonala-ri, boshqaruv markazlari, samolyot va kema kabi transport vositalarida foydalangan ma’quldir.
Chunki shu kabi kichik joylarda ham energetik qurilmalar, ham avtomatika va teleboshqaruv tizimlari, ham ko‘p sonli abonent qurilmalaridan iborat tarmoqlangan aloqa tarm oqlari joylashgan bo‘ladi. Bunday holatda elektromagnit va o‘zaro shovqinlar yuzaga keladi. Optik kabellarning esa bunday shovqinlarga ta’sirchan emasligi aytib o‘tildi. Optik kabellarning yengilligi, hajmi va o‘lchamlarining kichikligi. Optik kabellar mis kabellar bilan solishtirilganda ancha yengil va hajmi kichik. Masalan, 900 juftli 7,5 sm diametrli mis telefon kabeli 0,1 sm diametrli bitta optik tola bilan almashtirilishi mumkin. Agar optik tola bir necha himoya qobiqlaridan iborat va bron po‘lat tasma bilan qoplangan bo‘lsa, bunday tola diametri 1,5 sm ga teng bo‘ladi, bu esa ko‘rilayotgan mis kabel diametridan bir necha marta kichik. Optik tolaning bu afzalligi optik kabelli liniya traktlarini qurishda ancha yengilliklar yaratadi. Yengilligi va o‘lchamining kichikligi tufayli optik tolaning samolyot, vertolyot va boshqa transport .
vositalarida ishlatilishi optik aloqaning juda muhim yutug‘idir. Masalan, axborotlarni yig‘ish va boshqarish vazifalarini bajarish uchun maxsus jihozlangan samolyotlarda bog‘lovchi kabellar og‘irligini 1 tonnadan ortiqqa kamaytiradi.
Aloqaning maxfiyligi. Tolali optik kabellar radioto‘lcfin diapazonida umuman nur uzatmasligi sababli, undan uzatilayotgan axborotni uzatib-qabul qilishni buzmasdan ruxsatsiz tashqi ulanishlarda eshitish juda qiyin. Optik aloqa liniyasining monitoring tizimi (uzluksiz nazorat) tolaning yuqori sezgirlik xususiyatini qo‘llab, darhol ruxsatsiz tashqaridan eshitilayotgan aloqa kanalini o‘chirishi va xavf (trevoga) signalini uzatishi mumkin. i Tarqaluvchi optik signallaming interferensiya effektini qo‘llovchi tizimlar tebranishlar va bosimning ozgina og'ishlariga sezuvchanligi juda yuqori.
Hukumat, bank va m a’lumotlar himoyasiga yuqori talablar qo'yiladigan boshqa maxsus xizmatlarning aloqa liniyalarini tashkil etishda bunday tizimlar ayniqsa zamrdir. Yong‘indan himoyalanganligi. Optik tolada uchqun hosil bo‘lmasligi kimyoviy, neftni qayta ishlovchi korxonalar, portlash va yong‘in xavfi mavjud bo‘lgan binolarda xavfsizlikni oshiradi. Iqtisodiy jihatdan samaradorligi. Optik tola kvarsdan ishlab chiqariladi. Uning asosini tabiatda keng tarqalgan kremniy ikki oksidi Si02 tashkil etadi. Demak, tolali optik kabellarni ishlab chiqarish uchun noyob rangli metall sarflanmaydi. Mis va qo‘rg‘oshinning dunyoviy zaxiralari chegaralangan hozirgi vaqtda noyob bo‘lmagan mahsulotga o‘tish kabelli aloqa texnikasining kelgusi rivojlanishi uchun m uhim omil hisoblanadi. N atijada optik kabellarning narxi mis kabellarga nisbatan arzonlashadi. Tolali optik kabellar signallarni uzoq masofalarga retranslyatsiyasiz uzatish imkonini beradi. Uzoq masofali liniya traktlarida optik kabellarning qo‘llanilishi retranslyatorlar sonining qisqarishiga olib keladi. Buning natijasida ham sarf-xarajatlar kamayadi. Foydalanish muddatining uzoqligi. Tola vaqt o'tgan sari eskiradi, ya’ni yotqizilgan kabellarda so‘nish asta-sekin oshib boradi.
Biroq, optik tola ishlab chiqarishning zamonaviy texnologiyalarining mukammallashuvi bu jarayonni sekinlashtirdi va foydalanish muddatini uzaytirdi. Tolali optik kabellardan foydalapish. muddati Jaxm inan 25 yilni tashkil etadi.
Hozirgi kunda turli vazifali va tuzilishli optik tola hamda kabellar ishlab chiqarilmoqda. Keng polosali uzoq aloqa tizimlari, jumladan, magistral aloqa uchun toladan faqatgina asosiy to'lqin tarqaladigan bir modali kabellaming yangi turlari ishlab chiqarilmoqda. Magistral aloqa liniya traktlarida signal uzatishda tolaning so'nish va dispersiya parametrlariga ham yuqori talablar qo'yiladi. Bundan tashqari, optik nurlanish qutblanishining saqlanishini ta’minlovchi tolalar ham ishlab chiqarilmoqda. Yangi turdagi optik tolalarning (siljigan dispersiyasi nolga teng bohmagan), keng polosali kvant optik kuchaytirgichlarning yaratilishi to‘liq optik tizim va optik traktlarning qurish imkoniyatini yaratmoqda. OAT ko‘plab bir qancha afzalliklarga ega bo‘lishiga qaramay kamchiliklarga ham ega. Bu OAT qurilmalarining qimmatliligi va ba’zi optik texnologiyalarning mukammal darajaga yetmaganhgi bilan tushuntiriladi. Bunga bog‘liq holda quyidagi kamchiliklami aytish mumkin: — element bazasining qimmatligi. Optik uzatkich va qabul qilgichlarning narxi qimmat. Ayniqsa lazer nurlanish manbalarining narxi qimmat va xizmat qilish muddati chegaralangan. Shuningdek, passiv optik qurilmalar (multipleksor, kommutator, attenyuator va boshqalar)ni ishlab chiqarish ham katta sarf-xarajatlarga olib keladi; — optik tolani montaj qilish va xizmat ko‘rsatishning murakkabligi.
Elektr kabelli tizimlarga nisbatan optik kabelli tizimlarni qurish, undan texnik foydalanish, o‘lchov va montaj ishlari murakkab bo‘hb, juda yuqori malakani talab etadi; — tolani maxsus himoyalash zaruriyati. Mikroyoriqlarda signallarning yo'qolmasligi uchun optik tolani ortiqcha yuklash va bukilishlardan himoyalash kerak. Maxsus himoyalashni tashkil etish, ishonchlilikni oshirish maqsadida optik tolani ishlab chiqarish jarayonida tola epoksiakrilad asosidagi maxsus lok bilan qoplanadi. Bundan tashqari, kabel maxsus po‘lat tross va shisha plastik sterjenlar hisobiga yanada mustahkamlanishi mumkin. Bularning barchasi tolali optik kabel narxini oshiradi [3]. Bundan tashqari, optik diapazon to ‘lqin uzunligining kichikligi optik elementlarni tayyorlash texnologiyasini murakkablashtiradi va narxini oshiradi. Bu muammolyar ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi va optik elementlaming mukammalashuvi bilan yechimini topmoqda.