Mavzu: tolali optika mundarija kirish i-bob optik tola haqida nazariya

2.2 ALOQA TIZIMIDA NUR TOLA OPTIKASI
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.
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 bu axborot yorug‘lik nuri ko‘rinishida optik tola bo‘ylab yoki ochiq fazo atmosferada uzatiladigan aloqadir. Axborot tola orqali uzatilsa, tolali optik aloqa tizimi, ochiq atmosferada uzatilsa, ochiq optik aloqa tizimi deyiladi. Ochiq optik aloqa tizimlarida nurlanish manbalari elektromagnit to‘lqinlarni ochiq fazoga nurlantiradi, bunda nurlanishni tarqalish yo‘nalishi faqatgina antennaning yo‘nalish diagrammasi bilan aniqlanadi. Ochiq optik aloqa tizimlarining uzatuvchi muhiti o‘z navbatida uch turga bo‘linadi: atmosfera, kosmik va suv osti aloqa muhitlari. Atmosfera ochiq optik aloqa tizimlarida to‘lqinlarni tarqalish xarakteristikasi yetarli darajada ob-havo sharoitlariga bog‘liq. Atmosfera va suv osti uzatish muhitlarining fizik bir turda emasligi va ularning tarkibidagi begona zarrachalarni uzatilayotgan nurlanish to‘lqini bilan o‘zaro ta’sirda bo‘lishidan elektromagnit to‘lqinlar buziladi [6,7]. Zarracha o‘lchamlarining to‘lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan darajada yoki katta bo‘lishi buzilishlarni oshiradi.
Optik signallar tarqaladigan uzatish muhitiga bogiiq holda OAT ochiq optik aloqa tizimi va tolaii optik aloqa tizimlariga boiinadi. Axborotlar ochiq optik uzatish muhiti orqali uzatilsa, ochiq optik aloqa tizimi (OOAT), tolali optik uzatish muhiti orqali uzatilsa, tolali optik aloqa tizimi (TOAT) deyiladi. OOATda nurlanish manbalari elektromagnit toiqinlarni ochiq fazoga nurlantiradi. OOATining uzatuvchi muhiti o‘z navbatida uch turga boiinadi: atmosfera, kosmik va suvosti aloqa muhitlari. OATning asosiy yo‘nalishi TOAT hisoblanadi. TOATda elektromagnit nurlanishlarning tarqalish yoiini tashkil etish uchun maxsus optik yom giik uzatkich — optik tolalar qoilaniladi. Hozirgi vaqtda uzatish xarakteristikalari yuqori darajada boigan yom giik uzatkichlar, optik tolalar ishlab chiqilgan. Ammo axborotlarni ochiq fazo va atmosferada uzatishga asoslangan OOAT ham, radioaloqa uchun ajratilgan chastotalarni toidim vchi vosita sifatida qiziqishlarni namoyon etadi. Optik aloqa tarmog‘i bu tugunlar orasi optik uzatish muhiti orqali bogiangan aloqa tarm ogidir. Tugunlar orasi tolali optik uzatish muhiti orqali bogiansa, tolali optik aloqa tarm ogi, ochiq optik uzatish muhiti orqali bogiansa, ochiq optik aloqa tarm ogi deb ataladi. Qoilaniladigan modulyatsiya turiga ko‘ra analog va raqamli OAT ga bo‘linadi. Analog OAT da modulyatsiyaning analog usullari: amplituda, chastota va faza modulyatsiyasi turlari qoilaniladi. Optik nurlanish manbalarining yuqori nochiziqliligi va analog uzatish uchun talab etiladigan shovqin bardoshlilikni ta’minlash texnik murakkabligi sababli analog OAT dan foydalanish chegaralangan. Shunga qaramay bir qator sohalar (optik kabelli televideniye, telemetriya, operativ va xizmat aloqa tizimlari)da qo‘llaniladi.
«Axborot asri» deb nom olgan davrimizning o‘ziga xos xususiyati shundaki, jamiyat hayotining turli jabhalariga, jumladan, iqtisodiy, siyosiy, m a’naviy-ma’rifiy sohalarga, fan, ta’lim, texnika va texnologiyalaming eng yangi yutuqlariga oid axborotlar oqimining tobora jadal sur’atlar bilan ortib borishi kuzatilmoqda. Chunonchi, tahlillaming ko‘rsatishicha, jahon bo‘yicha Internet resurslaridan foydalanishga bo‘lgan ehtiyoj — har bir foydalanuvchiga to‘g‘ri keladigan axborotlar oqimining o‘rtacha hajmi yiliga 8 marta ortmoqda.
Bunday sharoitda u yoki bu mamlakatning rivoji undagi axborotlar zaxirasining salmog‘i va bu zaxiradan foydalanilish samaradorligi bilan belgilanadi.
Bir so‘z bilan aytganda, bugungi kunda axborot almashinuvi jarayoni nafaqat muloqot vositasiga, balki, jamiyat taraqqiyotining harakatlantiruvchi kuchlaridan biriga aylandi. Shu munosabat bilan axborotlar oqimini uzatish hajmi, tezligi va sifatini oshirish, aloqa xizmatlari turlarini kengaytirish imkonini beravchi, nisbatan kam mehnat va moddiy ashyolar talab qiluvchi aloqa vositalarini yaratish va ulardan samarali foydalanish o ‘ta muhim ahamiyat kasb etadi. Hozirgi vaqtda jadal sur’atlar bilan rivojlanayotgan va tobora keng qoMlanish topayotgan optik aloqa tizimlari ana shunday aloqa vositalari sirasiga kiradi.
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.
0 ‘tgan asming so‘nggi o‘n yillari davoniida yorag‘likning to‘lqin va korpuskulyar tabiati bilan bogMiq fundamental xossalaridan foydalanish, optoelektronika, integral optika, golografiya bo‘yicha erishilgan yutuqlar, jumladan, yuqori samarali yarimo‘tkazgichli yorag‘lik manbalari — yorag‘lik va lazer diodlarining, katta sezgirlikka ega bo‘lgan, tezkor foto-qabulqilgichlar — fotodiodlar, ko‘chkili fotodiodlar, yuqori darajadagi shaffof, kam yo‘qotishli yorag‘lik uzatkichlar — optik tolalarning yaratilishi aloqa tizimlarining yangi va istiqbolli yo‘nalishi optik aloqaning paydo bo‘lishi, jadal sur’atlar bilan rivojlanishi va keng qo‘llanishiga olib keldi.
Shu sababli atmosfera buzilishlari optik diapazonda turli xarakterga ega. Shu tarzda uzatish muhitlarini taxlil qilish, aloqa tizimlarini loyihalashtirishda yuzaga keladigan eng muhim masala hisoblanadi. To‘lqinlarni tarqalish yo‘nalishiga tushib qoladigan zarrachalar asosan optik nurlanishni yutadi va sochadi. Bu omillarni ta’sir darajasi muhit turiga (suv osti, toza havo, turbulent atmosfera va boshqalar) bog‘liq[4,22].

Optik aloqa tizimining asosiy yo‘nalishi tolali optik aloqa tizimi hisoblanadi. Chunki hozirgi vaqtda yuqori darajadagi uzatish xarakteristikalariga ega bo‘lgan yorug‘lik uzatgichlar ishlab chiqilgan. Ammo axborotlarni ochiq fazoda, atmosferada uzatishga asoslangan ochiq optik aloqa tizimlari ham, radio optik aloqa uchun ajratilgan chastotalarni to‘ldiruvchi vosita sifatida qiziqishlarni namoyon etadi. Tolali optik aloqa tizimlarida elektromagnit nurlanishlarni tarqalish yo‘lini tashkil etish uchun maxsus optik yorug‘lik uzatgichlar-optik tolalar qo‘llaniladi. Tolali optik aloqa tarmog‘i bu tugunlar orasi optik aloqa liniyalari orqali bog‘langan aloqa tarmog‘idir. Axborotni tolali optik aloqa liniyalari orqali uzatish mis kabellar va boshqa uzatish muhitlariga qaraganda bir qancha afzalliklarga ega. Shu afzalliklari tufayli tolali optik aloqa tizimidan nafaqat telefon aloqasini tashkil etishda, balki televideniyada, ovoz eshittirishlarini uzatishda, hisoblash texnikasida, transport vositalarida va boshqa sohalarda keng foydalanilmoqda. Tolali optik aloqa tizimlarida uzatish muhiti sifatida qo‘llaniladigan optik tolalarning afzalliklari[7]. O‘tkazish oralig‘ining kengligi. Bu tashuvchi chastotasining juda yuqoriligi 1014 _ 1015 Gs bilan tushuntiriladi. Bitta optik tola bo‘ylab sekundiga bir necha terabit axborotlar oqimini uzatish imkoniyati mavjud.

O‘tkazish oralig‘ining kengligi tolali optik aloqaning 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. Shovqin sathini kichikligi optik tolaning o‘tkazish qobiliyatini oshiradi. Shovqindan yuqori darajada himoyalanganligi. Optik tola dielektrik materiallar – kvars, 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. 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 0,1sm diametrli bitta optik tola bilan almashtirilishi mumkin.
Agar optik tola bir necha himoya qobiqlaridan iborat va bron po‘lat lenta 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. Yong‘indan himoyalanganligi. Optik tolada uchqun hosil bo‘lmasligi kimyoviy, neftni qayta ishlovchi korxonalarda, 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 SiO2 tashkil etadi. Demak tolali optik kabellarni ishlab chiqarish uchun noyob rangli metal sarflanmaydi. Mis va qo‘rg‘oshinning dunyoviy zahiralari chegaralangan hozirgi vaqtda noyob bo‘lmagan maxsulotga o‘tish kabelli aloqa texnikasining kelgusi rivojlanishi uchun muhim omil hisoblanadi. Natijada optik kabellarning narxi mis kabellarga nisbatan arzonlashadi[5]. Masofaviy elektr ta’minotga ega ekanligi. Ba’zi hollarda tarmoq tugunlarining masofaviy elektr ta’minoti talab etiladi. Buni optik tola orqali amalga oshirib bo‘lmaydi. Bu holda optik tola bilan birgalikda mis o‘tkazish elementi bilan jihozlangan aralash kabellardan foydalanish mumkin. Bunday kabellar ko‘pgina mamlakatlarda keng qo‘llaniladi. Yangi turdagi optik tolalarning (siljigan dispersiyasi nolga teng bo‘lmagan), keng polosali kvant optik kuchaytirgichlarning yaratilishi to‘liq optik tizim va optik traktlarni qurish imkoniyatini yaratmoqda.
Optik aloqada axborotlarni yorug‘lik yoki optik signallar ko‘rinishida uzatish va qayta ishlash amalga oshiriladi[8]. Optik aloqa uchun yorug‘lik nurlanishi va to‘lqin uzunligi turini tanlash uzatilayotgan axborot xarakteriga, shuningdek nurlanish hosil qilish imkoniyalariga, undan signal shakllanishiga, yorug‘lik to‘lqinini uzatish va qayta ishlashga va nihoyat, axborotga ega signalni qabul qilishga bog‘liq. Optik aloqa tizimining umumlashgan tuzilish sxemasi 1.1 – rasmda keltirilgan. Sxema optik aloqning turlari tolali optik aloqa va ochiq optik aloqaga xos standart bloklardan (elementlardan) tashkil topgan. Axborotlar manbaidan uzluksiz yoki raqamli signallar beriladi. So‘ng signallar yorug‘lik oqimi-tashuvchi chastotaning elektromagnit tebranishlarini modulyatsiyalaydi. Intensivlik bo‘yicha modulyatsiyalangan optik signalni bevosita fotodetektorga berib, osongina uni boshlang‘ich signal ko‘rinishini saqlagan elektr signaliga aylantirish mumkin.

Optik aloqaning bir qator xususiyatlari uning telefon tarmoqlari, kabel televideniyesi, kosmik apparatlar, samolyot, suv usti va suv osti kemalarining bort aloqasi, elektron hisoblash mashinalar orasidagi ichki va tashqi aloqani tashkil etish, shuningdek, texnologik jarayonlarni boshqarish maqsadlarida keng qo‘llanish topishiga olib keldi va u raqobatbardosh aloqa turlaridan biriga aylandi. Har qanday aloqa tizimi axborotni bir manzildan boshqa manzilga uzatish uchun xizmat qiladi. Aloqa tizimlarining barcha turlari ikki muhim omili axborot eltuvchi va axborot uzatuvchi muhitning mavjudligini nazarda tutadi. An’anaviy elektr aloqa tizimlarida axborot eltuvchi vazifasini elektromagnit to‘lqinlar axborotni uzatuvchi muhit xizmatini esa elektr o‘tkazgich simlar o‘taydi. Bu hol ushbu turdagi aloqa tizimining halaqitlar (tashqi elektr va magnit maydonlarining ta’siri)ga bardoshliligini ta’minlash choralarini ko‘rishni talab etadi va natijada aloqa liniyalarining o‘lchamlari va vaznining ortishiga olib keladi. Radioaloqa tizimlarida axborot eltuvchi o‘rnida radiodiapazon (104—108 Hz) va o‘ta yuksak chastota diapazonlarida (109—1012 Hz)gi elektromagnit to‘lqinlar, axborotni uzatuvchi muhit sifatida yer atmosferasi yoki kosmik muhitdan foydalaniladi. Optik aloqa tizimlarining o‘ziga xos xususiyati shundaki, ularda axborot eltuvchisi vazifasini yorug‘lik diapazonidagi (1014—1015 Hz) elektromagnit to‘lqinlar — elektr jihatdan neytral foton zarrachalari, axborotni uzatuvchi muhit xizmatini esa yer atmosferasi yoki tashqi elektr va magnit maydonlari ta’siriga berilmaydigan dielektrik to‘lqin uzatkich — optik tola o‘taydi. Yorug‘lik zarrachalari — fotonlar va dielektrik to‘lqin uzatkichlaming yuqorida qayd etilgan fundamental xossalari optik aloqa tizimlari (ayniqsa, tolali optik aloqa tizimlari)ning bir qator afzalliklari - o‘tkazish oralig‘i (polosasi) ning kengligi, axborotlami uzatish tezligining kattaligi, halaqitlarga yuqori darajada bardoshliligi, o‘lchamlari va vaznining kichikligi, iqtisodiy jihatdan samaradorligi va h.k.larda namoyon bo‘ladi. Hozirgi vaqtda dunyoning barcha taraqqiy etgan mamlakatlarida optik aloqa tizimlari, xususan, tolali optik aloqa tizimlarini takomillashtirish, ulardan axborotlar oqimini uzatish va ularga ishlov berish tarmoqlarida foydalanish samaradorligini oshirish bo‘yicha keng ko‘lamli ishlar olib borilmoqda.
Optik signallarni qabul qilishning bu usuli to‘g‘ridan-to‘g‘ri fotodetektorlash usuli deyiladi. Hozirgi kunda optik aloqaning oxirgi qurilmalari sifatida raqamli uzatish tizimlari (RUT)dan foydalanilmoqda. Chunki RUT analog uzatish tizimlariga qaraganda quyidagi afzalliklarga ega: shovqinga bardoshliligi, yuqori signalni uzatish sifati liniya trakti uzunligiga kam bog‘liq, texnik iqtisodiy ko‘rsatkichlari yuqori va boshqalar. Kanallari chastota bo‘yicha bo‘lingan analog uzatish tizimlarining bir qancha kamchiliklari tufayli, ularning optik aloqada qo‘llanilishi chegaralangan. Vazifasi va signallarni uzatish masofasiga ko‘ra tolali optik aloqa tizimlari magistral, mintaqaviy, mahalliy-shahar va qishloq aloqa tizimlariga bo‘linadi. Magistral tolali optik aloqa tizimlari signallarni 1000 km ga, zona tolali optik aloqa tizimlari signallarning 600 km ga uzatish, shahar tolali optik aloqa tizimlari shahar telefon tarmog‘ini bog‘lovchi liniyalarini zichlashtirish uchun xizmat qiladi. Chastota bo‘yicha zichlashtirish usulining afzalligi shundaki , signallarni bunday qabul qilish hisobiga regeneratsiyalash uchastkasi uzunligi 200 km gacha uzayadi va optik tolaning o‘tkazish qobiliyatidan foydalanish koeffitsiyenti ortadi. Optik tolaning o‘tkazish qobiliyatidan foydalanish koeffitsiyentini oshirishning istiqbolli yo‘nalishlaridan biri spektr bo‘yicha (to‘lqin bo‘yicha) zichlashtirishdir. Bunda har xil tezlikli va raqamli, analog turli modulyatsiyali (telefon, televideniye, telemetriya, EXM boshqarish signallari) signallarni uzatish imkoniyati kengayadi. Bu esa iqtisodni tejovchi ko‘p funksiyali aloqa tizimlarini tashkil etishni ta’minlaydi[10]. Optik tolaning spektral o‘tkazish oralig‘idan bir muncha to‘liq foydalanish bu usulning eng muhim afzalliklaridan biri hisoblanadi. Hozirgi kunda 0,8....1,8 mkm diapazon oralig‘i o‘rganilgan. Agarda spektral kanalning kengligi 10 nm ni tashkil etsa, u holda belgilangan diapazonda 100 tagacha spektral kanallarni joylashtirish mumkin.

To‘lqin uzunligiga nisbatan o‘zak diametriga bog‘liq ravishda optik tolalar bir modali va ko‘p modaliga bo‘linadi [11,12]. Bir modali optik tolalarda ko‘pincha o‘zak diametri 7-10 mkm ko‘p modali optik tolalarda esa 50-62,5 mkm (2.3,b-rasm) bo‘ladi. Ikkala turda qobiq diametri 125 mkm ni tashkil etadi.
Insoniyat taraqqiyotida aloqa, xususan, optik aloqa (OA)ning roli katta boigan, bunga sabab yorugiik nurining tarqalish tezligining juda yuqoriligi (3 I0 8 m/s), to‘g‘ri chiziqli tarqahshi va boshqa xususiyatlaridir. Axborotlarni uzatish uchun yorugiik nurining qoilanilishi uzoq tarixga cga. Dengizchilar axborotlarni uzatish uchun signal lampalarini qoilaganlar, mayoqlar esa ko‘p asrlar davomida dengizchilami xavf-xatardan ogohlantirgan. XVIII asrning 90-yiharida I.P. Kulibin (Rossiya) va K. Shapp (Fransiya) bir-biridan bexabar optik telegraf ixtiro qilishgan. Bu optik telegraf quyosh nurini ko‘zguIar yordamida qaytarish asosida ishlagan. A xborotlarni masofaga uzatishda yorug‘lik nurining qulayligini sezgan amerikalik ixtirochi Aleksandr Grexem Bell 1882-yilda fokuslantirilgan quyosh nurini qo‘llab, Vashingtonda ikki bino tomi o‘rtasida optik telefon (fotofon) aloqasini o‘matgan. U o‘zining qurilmasi yordamida ovozni nur orqali 200 metr masofaga uzatgan. Bu tizimlar atmosfera orqali to ‘g‘ri uzatishni ta’minlangan. Axborotlami ochiq atmosferada uzatish yaxshi natija bermadi. Bunga sabab atmosferadagi harorat, havo oqimi, changlar, tuman va hakozolar tinimsiz o‘zgarib turganhgi sababli ochiq havo yorug‘lik uzatuvchi muhit sifatida ishlashga yaroqsizligi va bu muammoning yechimi - axborotlami yorug‘lik uzatkich bo‘ylab uzatish g‘oyasi olimlar tomonidan XX asming 60-yillarida aniqlandi. Bu g‘oya yaratilgunuga qadar olimlar bu borada tinimsiz ilmiy izlanishlar olib bordilar.
Amaliyotda ko‘p modali va bir modali optik tola diametrlarining boshqa qiymatlari ham mavjud. Bir modali optik toladan faqat bir moda (yorug‘lik tashuvchi) uzatiladi. Ko‘p modali optik toladan esa apertura burchagi doirasida tolaga turli burchaklar ostida kiritiladigan bir necha yuzlab ruxsat etilgan modalarni bir vaqtda uzatish mumkin. Barcha ruxsat etilgan modalar turli tarqalish yo‘li va vaqtiga ega. Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar ikki muhit chegarasida sindirish ko‘rsatkichlarining keskin (pog‘ona ko‘rinishida) o‘zgarishi (n1 dan n2 ga) bilan xarakterlanadi.
Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tolalar o‘tkazish polosasini chegaralaydi, lekin gradiyent sindirish ko‘rsatkichli optik tolalarga nisbatan arzon hisoblanadi. Bir modali optik tolalarda modalararo dispersiyaning yuzaga kelmasligi sababli ular yuqori o‘tkazish qobiliyatiga ega. Biroq uzatuvchi qismda birmuncha qimmat bo‘lgan lazer diodlardan foydalanish talab etiladi.
Optik tolada signallarni uzatish sifatiga ta’sir qiluvchi eng muhim omillardan biri dispersiya hisoblanadi. Dispersiya bu yorug‘lik impulslari oxirlarini cho‘zilishi, ya’ni impulslarni kengayishidir. Impulslar kengayib, bir birini qoplaydi, simvollararo buzilishlar yuzaga keladi va qabul qilishda impulslar ketma-ketligidan uzatilgan foydali informatsiyani ajratib bo‘lmay qoladi. Dispersiya o‘tkazish qobiliyatini kamaytirib, optik tizimlarni ish tezligini chegaralaydi.Odatda dispersiya bir kilometr hisobida meyorlashtiriladi va ps/km da o‘lchanadi.

Optik tolalar keng tarqalgan va ommabop aloqa vositasi bo‘lishiga qaramay, texnologiyaning o‘zi sodda va uzoq vaqt davomida ishlab chiqilgan. Yorug‘lik nurlari yo‘nalishini sinish yo‘li bilan o‘zgartirish tajribasi 1840 yilda Daniel Kolladon va Jak Babin tomonidan namoyish etilgan. Bir necha yil o‘tgach, Jon Tyndall ushbu tajribani Londondagi ommaviy ma’ruzalarida qo‘llagan va 1870 yilda allaqachon yorug‘lik tabiati to‘g‘risida asar nashr qilgan. Texnologiyaning amaliy qo‘llanilishi faqat yigirmanchi asrda topilgan. 20-asrning 20-yillarida eksperimentchilar Klarens Xasnell va Jon Berd tasvirlarni optik naychalar orqali uzatish qobiliyatini namoyish etdilar.Ushbu printsip Geynrix Lamm tomonidan bemorlarni tibbiy ko‘rikdan o‘tkazish uchun ishlatilgan. Faqat 1952 yilga kelib hind fizigi Narinder Singx Kapani bir qator eksperimentlarni o‘tkazdi, bu esa tolaning ixtiro qilinishiga olib keldi. Darhaqiqat, u xuddi shu shisha tolali to‘plamni yaratdi va qobiq va yadro turli xil sinishi ko‘rsatkichlari bo‘lgan tolalardan yasalgan edi. Qobiq aslida ko‘zgu bo‘lib xizmat qildi va yadro yanada shaffof edi - bu tez tarqalish muammosi shu tarzda hal qilindi. Agar ilgari nur optik tolaning oxiriga etib bormagan bo‘lsa va bunday uzatish vositasini uzoq masofalarga ishlatish imkonsiz bo‘lsa, endi muammo hal qilindi. Narinder Kapani 1956 yilga kelib texnologiyani takomillashtirdi. Moslashuvchan shisha tayoqchalar to‘plami tasvirni deyarli yo‘qotish va buzilishsiz uzatdi.1970 yilda Corning mutaxassislari tomonidan optik tolalarni ixtiro qilgani, bu mis sim orqali bir xil masofaga takroriy takrorlovchilarsiz telefon signallarini uzatish tizimini takrorlash imkonini berdi, bu optik tolali texnologiyalarni rivojlantirish tarixidagi burilish davri deb hisoblanadi. Ishlab chiquvchilar optik signal kuchining kamida bir foizini bir kilometr masofada ushlab turishga qodir bo‘lgan o‘tkazgichni yaratishga muvaffaq bo‘lishdi. Bugungi kun me'yorlariga ko‘ra, bu juda kamtarona yutuq, ammo bundan deyarli 40 yil oldin bu simli aloqaning yangi turini rivojlantirish uchun zarur shart edi.Dastlab, optik tolalar ko‘p fazali edi, ya’ni u bir vaqtning o‘zida yuzlab yorug‘lik fazalarini o‘tkazishi mumkin edi. Bundan tashqari, tolali yadro diametrining ko‘payishi arzon optik uzatgichlar va ulagichlardan foydalanishga imkon berdi. Keyinchalik, optik muhitda faqat bitta faza uzatilishi mumkin bo‘lgan yuqori ko‘rsatkichli tola ishlatila boshlandi. Bir fazali tolaning kiritilishi bilan signalning yaxlitligi uzoqroq masofada saqlanib qolishi mumkin edi, bu esa katta miqdordagi ma’lumot uzatilishini osonlashtirdi.Bugungi kunda eng mashhur tola - bu bir fazali, to‘lqin uzunligini nolga tenglashtirish. 1983 yildan buyon u optik tolali sanoatning etakchisi bo‘lib, o‘z ishini o‘n millionlab kilometrlarda isbotladi.(FOCL), optik aloqa liniyalari, unda ma’lumot optik tolali elementlar yordamida uzatiladi. FOCL uzatuvchi va qabul qiluvchi optik modullardan, optik tolali kabellardan va optik tolali ulagichlardan iborat. Optik tolalar katta ma’lumot oqimlarini uzoq masofalarga uzatish uchun eng mukammal vosita hisoblanadi. U odatdagi simlarda ishlatiladigan misdan farqli o‘laroq keng va arzon material bo‘lgan silika asosidagi kremniydan tayyorlangan. Optik tolalar juda ixcham va engil, diametri atigi taxminan. 100 mikron. Optik tolali tolalar - optik tolali to‘plamlar, uchlari yopishtirilgan yoki sinterlangan, shaffof bo‘lmagan niqob bilan himoyalangan va uchlari sayqallangan yuzasi bor. Shisha tola dielektrikdir, shuning uchun optik tolali aloqa tizimini qurishda alohida optik tolalarni bir-biridan ajratib turishning hojati yo‘q. Optik tolaning chidamliligi 25 tagacha. Optik-tolali aloqa liniyalarini yaratishda elektr signallarini nurga, yorug‘likni elektr signallariga aylantiradigan juda ishonchli elektron elementlar, shuningdek, optik yo‘qotishlar kam bo‘lgan optik konnektorlar zarur. Shuning uchun bunday liniyalarni o‘rnatish uchun qimmat uskunalar kerak. Biroq, optik tolali aloqa liniyalaridan foydalanishning afzalliklari shunchalik kattaki, optik tolalarning ro‘yxatdagi kamchiliklariga qaramay, ushbu aloqa liniyalari tobora ko‘proq axborot uzatish uchun foydalanilmoqda. Ma’lumot uzatish tezligini bir vaqtning o‘zida ikki yo‘nalishda uzatish orqali oshirish mumkin, chunki yorug‘lik to‘lqinlari bir-biridan mustaqil ravishda bitta optik tolada tarqalishi mumkin. Bu optik aloqa kanalining o‘tkazuvchanligini ikki baravar oshirish imkonini beradi.Optik-tolali aloqa liniyalari elektromagnit parazitlarga chidamli bo‘lib, optik tolalar orqali uzatilishi ruxsatsiz kirishdan himoyalangan. Bunday aloqa liniyalariga chiziqning yaxlitligini buzmasdan ulanish mumkin emas. Birinchi marta signallarni optik tolalar orqali uzatish 1975 yilda amalga oshirildi. Hozirgi kunda shaharlararo optik aloqa tizimlari minglab kilometr masofalarda tez rivojlanmoqda. AQSh -Evropa, AQShning Tinch okeani liniyasi - Gavayi orollari - Yaponiyaning transatlantik aloqa liniyalari muvaffaqiyatli ekspluatatsiya qilinmoqda. Yaponiya -Singapur - Hindiston - Saudiya Arabistoni - Misr - Italiya o‘rtasida global optik tolali aloqa liniyasini qurishni yakunlash bo‘yicha ishlar olib borilmoqda. Rossiyada TransTeleCom kompaniyasi uzunligi 36000 km dan oshadigan optik tolali aloqa tarmog‘ini yaratdi. U dublyaj qilingan sun'iy yo‘ldosh kanallari aloqa. Oxirida. 2001 yilda yagona magistral raqamli aloqa tarmog‘i yaratildi. U aholining 85-90% yashaydigan Rossiyaning 89 mintaqasidan 56tasida shaharlararo va xalqaro telefon Multimodli optik tolada ko‘p rejimlar bir vaqtning o‘zida tarqalishi mumkin - tolaga har xil burchak ostida kiritilgan nurlar. Multimodli optik tolalar nisbatan katta yadro diametriga ega (standart qiymatlari 50 va 62,5 mm) va shunga ko‘ra katta raqamli diafragma mavjud. Ko‘p modali tolaning yadro diametri kattaroqligi tufayli tolaga optik nurlanishni yuborish osonlashadi va multimodli tolaga nisbatan yumshoq bardoshlik talablari optik qabul qilgichlarning narxini pasaytirishi mumkin. Shunday qilib, multimode tolasi qisqa masofali LAN va uy tarmoqlarida keng tarqalgan.Multimodli optik tolaning asosiy kamchiligi bu intermod dispersiyasining mavjudligidir, bu turli xil rejimlar tolaga turli xil optik yo‘llarni bosib o‘tishi tufayli yuzaga keladi. Ushbu hodisaning ta’sirini kamaytirish uchun gradiyent sinishi ko‘rsatkichi bo‘lgan multimodli tola ishlab chiqildi, buning natijasida tolalardagi rejimlar parabolik yo‘llar bo‘ylab tarqaladi va ularning optik yo‘llaridagi farq va shuning uchun intermod dispersiyasi ancha kam bo‘ladi. Biroq, qancha darajadagi multimodli tolalar muvozanatli bo‘lishidan qat'i nazar, ularning o‘tkazuvchanligi singlemodli texnologiyalar bilan taqqoslanmaydi Optik tolali tizimdagi optik uzatuvchi tizim tarkibiy qismlari tomonidan berilgan ma’lumotlarning elektr ketma-ketligini optik ma’lumotlar oqimiga aylantiradi. Transmitter sinxronlashtiruvchi sintezatorga ega bo‘lgan ketma-ket ketma-ket konvertordan (bu tizim sozlamalari va bit tezligiga bog‘liq), haydovchidan va optik signal manbasidan iborat. Optik uzatish tizimlari uchun turli xil optik manbalardan foydalanish mumkin. Masalan, yorug‘lik chiqaradigan diodlar ko‘pincha arzon narxlardagi mahalliy tarmoqlarda qisqa masofali aloqa uchun ishlatiladi. Biroq, keng spektral o‘tkazuvchanlik qobiliyati va ikkinchi va uchinchi optik oynalarning to‘lqin uzunliklarida ishlashning iloji Simli aloqa liniyalari sifatida asosan telefon liniyalari va televizion kabellar ishlatiladi. Eng rivojlangan telefon simli aloqa. Ammo uning jiddiy kamchiliklari bor: shovqinlarga moyilligi, signallarni uzoq masofalarga uzatishda susayishi va o‘tkazuvchanligi pastligi. Ushbu kamchiliklarning barchasi optik tolali liniyalardan mahrum - bu aloqa turi, unda axborot optik dielektrik to‘lqin qo‘llanmalari ("optik tolalar") orqali uzatiladi.Optik tolalar katta ma’lumot oqimlarini uzoq masofalarga uzatish uchun eng zamonaviy vosita hisoblanadi. U misdan farqli o‘laroq keng va arzon material silikon dioksidga asoslangan kvartsdan tayyorlangan. Optik tolalar juda ixcham va engil, diametri atigi 100 mikron.Aloqa zanjiri - bitta signalni uzatish uchun ishlatiladigan o‘tkazgichlar / tolalar. Radioaloqada xuddi shu kontseptsiya nomga ega magistral... Farqlash kabel zanjiri -kabeldagi zanjir va havo davri - tayanchlarda to‘xtatilgan.Simli telekommunikatsiya liniyalari kabel, havo va optik tolali bo‘linadi. Kabel liniyalari yer ostiga yotqizilgan. Biroq, nomukammal dizayni tufayli yer osti kabel aloqa liniyalari havo yo‘llariga yo‘l qo‘ydi. Oddiy shahar telefon kabeli bir-biridan ajratilgan va umumiy g‘ilofga solingan ingichka mis yoki alyuminiy simlar to‘plamidan iborat. Kabellar har xil sim simlardan iborat bo‘lib, ularning har biri telefon signallarini uzatish uchun ishlatiladi. Uzatiladigan chastotalar spektrini kengaytirish va ko‘p kanalli tizimlar liniyalarining imkoniyatlarini oshirish istagi kabellarning yangi turlarini yaratishga olib keldi. Ular yuqori chastotali televizion signallarni uzatish uchun, shuningdek shaharlararo va xalqaro telefon aloqalari uchun ishlatiladi. Koaksiyal kabeldagi bitta sim mis yoki alyuminiy naycha (yoki ortiqcha oro bermay), ikkinchisi esa unga o‘rnatilgan markaziy mis o‘tkazgichdir. Ular birbiridan ajratilgan va bitta umumiy o‘qga ega. Bunday kabel kam yo‘qotishlarga ega, deyarli elektromagnit to‘lqinlar yo‘q va shuning uchun shovqinlarni keltirib chiqarmaydi. Ushbu kabellar bir necha million gertsgacha bo‘lgan oqimlarda quvvatni uzatishga qodir va televizion dasturlarni uzoq masofalarga uzatishga imkon beradi.Elyaf kvartsdan tayyorlangan bo‘lib, uning asosini kremniy dioksidi tashkil etadi, misdan farqli o‘laroq keng tarqalgan va shuning uchun arzon materialdir, shuning uchun hurmat qilish uchun nisbatan arzon narx va deyarli o‘g‘irlik holatlari yo‘q.Optik tolalar diametri taxminan 1 - 0,2 mm ni tashkil qiladi, ya’ni ular juda ixcham va engil bo‘lib, ularni aviatsiya, asbobsozlik va kabel texnologiyasida foydalanish uchun istiqbolli qiladi.Shisha tolalar metall emas, aloqa tizimlarini qurish paytida segmentlarning galvanik izolatsiyasiga avtomatik ravishda erishiladi. Qo‘shimcha kuchli plastmassadan foydalangan holda, kabel zavodlari o‘z ichiga oladigan havo kabellarini ishlab chiqaradi, ular tarkibida metall mavjud emas va shu bilan elektr xavfsizdir. Ushbu kabellar mavjud elektr tarmoqlari ustunlariga alohida yoki fazali o‘tkazgichga o‘rnatilgan holda o‘rnatilishi mumkin, bu daryolar va boshqa to‘siqlar orqali kabel yotqizish uchun katta xarajatlarni tejashga imkon beradi.Atmosfera ochiq optik aloqa tizimlarida to‘lqinlarni tarqalish xarakteristikasi yetarli darajada ob-havo sharoitlariga bog‘liq. Atmosfera va suv osti uzatish muhitlarining fizik bir turda emasligi va ularning tarkibidagi begonazarrachalarni uzatilayotgan nurlanish to‘lqini bilan o‘zaro ta’sirda bo‘lishidan elektromagnit to‘lqinlar buziladi [6,7]. Zarracha o‘lchamlarining to‘lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan darajada yoki katta bo‘lishi buzilishlarni oshiradi. Shu sababli atmosfera buzilishlari optik diapazonda turli xarakterga ega. Shu tarzda uzatish muhitlarini taxlil qilish, aloqa tizimlarini loyihalashtirishda yuzaga keladigan eng muhim masala hisoblanadi. To‘lqinlarni tarqalish yo‘nalishiga tushib qoladigan zarrachalar asosan optik nurlanishni yutadi va sochadi. Buomillarni ta’sir darajasi muhit turiga (suv osti, toza havo, turbulent atmosfera va boshqalar) bog‘liq.Optik aloqa tizimining asosiy yo‘nalishi tolali optik aloqa tizimi hisoblanadi. Chunki hozirgi vaqtda yuqori darajadagi uzatish xarakteristikalariga ega bo‘lgan yorug‘lik uzatgichlar ishlab chiqilgan. Ammo axborotlarni ochiq fazoda, atmosferada uzatishga asoslangan ochiq optik aloqa tizimlari ham, radio optik aloqa uchun ajratilgan chastotalarni to‘ldiruvchi vosita sifatida qiziqishlarni namoyon etadi.Tolali optik aloqa tizimlarida elektromagnit nurlanishlarni tarqalish yo‘lini tashkil etish uchun maxsus optik yorug‘lik uzatgichlar-optik tolalar qo‘llaniladi.Tolali optik aloqa tarmog‘i bu tugunlar orasi optik aloqa liniyalari orqali bog‘langan aloqa tarmog‘idir. Axborotni tolali optik aloqa liniyalari orqali uzatish mis kabellar va boshqa uzatish muhitlariga qaraganda bir qancha afzalliklarga ega. Shu afzalliklari tufayli tolali optik aloqa tizimidan nafaqat telefon aloqasini tashkil etishda, balki televideniyada, ovoz eshittirishlarini uzatishda, hisoblash texnikasida, transport vositalarida va boshqa sohalarda keng foydalanilmoqda.Tolali optik aloqa tizimlarida uzatish muhiti sifatida qo‘llaniladigan optik tolalarning afzalliklari.O‘tkazish oralig‘ining kengligi. Bu tashuvchi chastotasining juda yuqoriligi 1014 _ 1015 Gs bilan tushuntiriladi. Bitta optik tola bo‘ylab sekundiga bir necha terabit axborotlar oqimini uzatish imkoniyati mavjud. O‘tkazish oralig‘ining kengligi tolali optik aloqaning 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. Shovqin sathini kichikligi optik tolaning o‘tkazish qobiliyatini oshiradi.Shovqindan yuqori darajada himoyalanganligi. Optik tola dielektrik materiallar – kvars, 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. 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 0,1sm diametrli bitta optik tola bilan almashtirilishi mumkin. Agar optik tola bir necha himoya qobiqlaridan iborat va bron po‘lat lenta 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.Yong‘indan himoyalanganligi. Optik tolada uchqun hosil bo‘lmasligi kimyoviy, neftni qayta ishlovchi korxonalarda, 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 SiO2 tashkil etadi.Demak tolali optik kabellarni ishlab chiqarish uchun noyob rangli metal sarflanmaydi. Mis va qo‘rg‘oshinning dunyoviy zahiralari chegaralangan hozirgi vaqtda noyob bo‘lmagan maxsulotga o‘tish kabelli aloqa texnikasining kelgusi rivojlanishi uchun muhim omil hisoblanadi. Natijada optik kabellarning narxi mis kabellarga nisbatan arzonlashadi. Masofaviy elektr ta’minotga ega ekanligi. Ba’zi hollarda tarmoq tugunlarining masofaviy elektr ta’minoti talab etiladi. Buni optik tola orqali amalga oshirib bo‘lmaydi. Bu holda optik tola bilan birgalikda mis o‘tkazish elementi bilan jihozlangan aralash kabellardan foydalanish mumkin. Bunday kabellar ko‘pgina mamlakatlarda keng qo‘llaniladi.