«Оптическая связь»

связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (как правило, 10¹³—10¹⁵ гц). Использование света для простейших (малоинформативных) систем связи имеет давнюю историю (см., например, Оптический телеграф). С появлением Лазероввозникла возможность перенести в оптический диапазон разнообразные средства и принципы получения, обработки и передачи информации, разработанные для радиодиапазона. Огромный рост объёмов передаваемой информации и вместе с тем практически полное исчерпание ёмкости радиодиапазона придали проблеме освоения оптического диапазона в целях связи исключительную важность. Основные преимущества О. с. по сравнению со связью на радиочастотах, определяемые высоким значением оптической частоты (малой длиной волны): большая ширина полосы частот для передачи информации, в 10⁴ раз превышающая полосу частот всего радиодиапазона, и высокая направленность излучения при входных и выходных Апертурах, значительно меньших апертур антенн в радиодиапазоне. Последнее достоинство О. с. позволяет применять в передатчиках оптических систем связи генераторы с относительно малой мощностью и обеспечивает повышенную помехозащищенность и скрытность связи.

Структурно линия О. с. аналогична линии радиосвязи (См. Радиосвязь). Для модуляции излучения оптического генератора либо управляют процессом генерации, воздействуя на источник питания или на оптический резонатор генератора, либо применяют дополнительные внешние устройства, изменяющие выходное излучение по требуемому закону (см. Модуляция света). При помощи выходного оптического узла излучение формируется в малорасходящийся луч, достигающий входного оптического узла, который фокусирует его на активную поверхность фотопреобразователя. С выхода последнего электрические сигналы поступают в узлы обработки информации. Выбор несущей частоты в системе О. с. — сложная комплексная задача, в которой должны учитываться условия распространения оптического излучения в среде передачи, технические характеристики лазеров, модуляторов, приёмников света (См. Приёмники света), оптических узлов. В системах О. с. находят применение два способа приёма сигналов — прямое детектирование и гетеродинный приём. Гетеродинный метод приёма, обладая рядом преимуществ, главные из которых — повышенная чувствительность и дискриминация фоновых помех, в техническом отношении много сложнее прямого детектирования. Серьёзным недостатком этого метода является существенная зависимость величины сигнала на выходе фотоприёмника от характеристик трассы.

В зависимости от дальности действия системы О. с. можно разделить на следующие основные классы: открытые наземные системы ближнего радиуса действия, использующие прохождение излучения в приземных слоях атмосферы; наземные системы, использующие закрытые световодные каналы (волоконные Световоды, светонаправляющие зеркально-линзовые структуры) для высокоинформативной связи между АТС, ЭВМ, для междугородной связи; высокоинформативные линии связи (главным образом ретрансляционные), действующие в ближнем космическом пространстве; дальние космические линии связи.

В СССР и за рубежом накоплен определённый опыт работы с открытыми линиями О. с. в приземных слоях атмосферы с использованием лазеров. Показано, что сильная зависимость надёжности связи от атмосферных условий (определяющих оптическую видимость) на трассе распространения ограничивает применение открытых линий О. с. относительно малыми расстояниями (несколько километров) и лишь для дублирования существующих кабельных линий связи, использования в малоинформативных передвижных системах, системах сигнализации и т.п. Однако открытые линии О. с. перспективны как сродство связи между Землёй и космосом. Например, с помощью лазерного луча можно передавать информацию на расстояние Оптическая связь10⁸км со скоростью до 10⁵ бит в сек, в то время как микроволновая техника при этих расстояниях обеспечивает скорость передачи только Оптическая связь10 бит в сек. В принципе, О. с. в космосе возможна на расстояниях до 10¹⁰ км, что немыслимо для иных систем связи; однако построение космических линий О. с. технически весьма сложно.

В земных условиях наиболее перспективны системы О. с., использующие закрытые световодные структуры. В 1974 показана возможность изготовления стеклянных световодов с затуханием передаваемых сигналов не более нескольких дб/км. При современном уровне техники, используя полупроводниковые диодные излучатели, работающие как в лазерном (когерентном), так и в некогерентном режимах, кабели со световолоконными жилами и полупроводниковые приёмники, можно построить магистрали связи на тысячи телефонных каналов с ретрансляторами, располагаемыми на расстояниях около 10 км друг от друга. Интенсивные работы по созданию лазерных излучателей со сроками службы Оптическая связь10—100 тыс. ч, разработка широкополосных высокочувствительных приёмных устройств, более эффективных световодных структур и технологии изготовления световодов большой протяжённости, по-видимому, сделают О. с. конкурентоспособной со связью по существующим кабельным и релейным магистралям уже в ближайшем десятилетии. Можно ожидать, что О. с. займёт важное место в общегосударственной сети связи наряду с др. средствами. В перспективе системы О. с. со световодными линиями по своим информационным возможностям и стоимости на единицу информации могут стать основным видом магистральной и внутригородской связи.

Лит.: Чернышев В. Н., Шереметьев А. Г., Кобзев В. В., Лазеры в системах связи, М., [1966]; Пратт В. К., Лазерные системы связи, пер. с англ., М., 1972; Применение лазеров, пер. с англ., М., 1974.

А. В. Иевский, М. Ф. Стельмах.

ОПТИЧЕСКАЯ связь - связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (1013-1015 Гц), обычно с применением лазеров. Системы оптической связи структурно подобны системам радиосвязи. Перспективны линии оптической связи космические открытые и наземные закрытые (на световодах).

optical coupling

optical communications, light communications, light communication, optical communication, optical coupling

ОПТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

передача информации с помощью света. Простейшие (малоинформативные) виды О. с. использовались с кон. 18 в. (напр., семафорная азбука). С появлением лазеров возникла возможность перенести в оптич. диапазон средства и принципы получения, обработки и передачи информации, разработанные для радиодиапазона. Необходимость передачи всё большего объёма информации и вместе с тем практически полное исчерпание ёмкости радиодиапазона придают проблеме О. с. важное значение. Осн. принципиальные преимущества О. с. по сравнению с радиосвязью — высокая направленность излучения, обеспечивающая повышенную помехозащищённость и скрытность связи, и большая ширина полосы частот для передачи информации.

С целью введения информации излучение оптич. генератора модулируют по требуемому закону (см. МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА). При помощи выходного оптич. узла излучение формируется в малорасходящийся пучок, достигающий входного оптич. узла, к-рый фокусирует его на фотоприёмник. С фотоприёмника электрич. сигналы поступают в узлы обработки информации. При выборе несущей частоты должны учитываться условия распространения оптич. излучения в среде передачи, техн. хар-ки лазеров, модуляторов, приёмников оптического излучения. В системах О. с. находят применение два способа приёма сигналов — прямое детектирование и гетеродинный приём (см. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СВЕТА).

Системы О. с. делятся на о т к р ы т ы е наземные системы и наземные системы, использующие з а к р ы т ы е световодные каналы для связи между АТС, ЭВМ, для внутриобъектовой и междугородной связи.

Работы с открытыми линиями О. с. в приземных слоях атмосферы с использованием лазеров показали, что надёжность связи сильно зависит от атм. условий, определяющих оптич. видимость на трассе распространения. Это ограничивает применение открытых линий О. с. относительно малыми расстояниями (неск. км). Однако открытые линии О. с. перспективны как средство связи между Землёй и космосом. Напр., с помощью лазерного луча можно передавать информацию на расстояние =108 км со скоростью до 105 бит/с, в то время как микроволн. техника при этих расстояниях обеспечивает скорость передачи только =10 бит/с. О. с. в космосе возможна на расстояниях до 1010 км, однако построение косм. линий О. с. технически весьма сложно.

В земных условиях наиб. перспективны системы О. с., использующие закрытые волоконные световоды с малыми оптич. потерями (затухание сигнала =1 дБ/км в ближней ИК области). Скорость передачи информации в многомодовых волоконных световодах ограничена по сравнению с открытыми линиями до 104 бит/с вследствие межмодовой дисперсии, а в одномодовых световодах — дисперсией материала световода. Применение кварцевого стекла, легированного Ge, P, В и др.

элементами, позволило свести почти к нулю дисперсию материала световодов в области длин волн 1,26—1,32 мкм и передавать по одномодовым световодам и световодам с оптим. профилем показателя преломления (см. СВЕТОВОД) информацию со скоростью 107—108 бит/с на расстоянии =100 км без применения ретрансляторов.

Волоконно-оптич. линии связи, помимо широкой полосы пропускания, обладают и др. преимуществами; они не требуют дефицитных цветных материалов, невосприимчивы к эл.-магн. помехам, имеют малый вес и габариты.

Разработка эфф. световодных структур и технологии изготовления световодов большой протяжённости, широкополосных высокочувствительных приёмных устройств, долгоживущих (>104 ч) источников излучения (лазерные диоды, светодиоды), по-видимому, сделают О. с. способной конкурировать со связью по существующим кабельным и релейным магистралям уже в ближайшем десятилетии. Во мн. странах успешно прошли испытания экспериментальных волоконно-оптич. систем связи в телефонной сети. В перспективе системы О. с. со световодными линиями по своим информативным возможностям и стоимости на ед. информации могут стать осн. видом магистральной и внутригородской связи.

опти́ческая связь

связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (10¹³—10¹⁵ Гц), обычно с применением лазеров. Системы оптической связи структурно подобны системам радиосвязи. Перспективны линии оптической связи космические открытые и наземные закрытые (на световодах).

* * *

ОПТИ́ЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (10¹³-10¹⁵ Гц), обычно с применением лазеров. Системы оптической связи структурно подобны системам радиосвязи. Перспективны линии оптической связи космические открытые и наземные закрытые (на световодах).

связь между двумя или неск. пунктами посредством электромагнитных волн оптич. диапазона. Емкость оптич. канала связи значительно превышает ёмкость радиочастотных каналов, т. к. оптическое излучение имеет частоты порядка 10 - 1000 ТГц (10¹² - 10¹⁵ Гц). По одному уплотнённому каналу О. с. можно передать неск. тыс. ТВ программ. Малая длина световой волны позволяет создать оптич. системы (передающие антенны), во много раз превосходящие размер длины волны. Это обеспечивает высокую направленность излучения. Использование в системах О. с. лазеров в качестве источников света позволяет достигнуть хорошей направленности, что связано с большой степенью когерентности излучения лазеров. Перспективны линии О. с. космические (открытые) и наземные или подземные на световодах(закрытые).

optical communications, light communications, light communication, optical communication, optical coupling

collegamento ottico

опти́чний зв'язо́к

опти́чний зв'язо́к