Цифризация и волоконно-оптические датчики
Важно отметить, что одним из этапов развития волоконно-оптических
датчиков было функциональное расширение операций, выполняемых в блоке
обработки данных датчика, путем их цифризации и, что особенно существенно,
упрощение операций нелинейного типа. Ведь в волоконно-оптических датчиках
линейность выходного сигнала относительно измеряемой физической величины
довольно часто неудовлетворительна. Благодаря же цифризации обработки эта
проблема теперь частично или полностью решается.
Нечего и говорить, что важный стимул появления волоконно-оптических
датчиков — создание самих оптических волокон, о которых будет рассказано
ниже, а также взрывообразное развитие оптической электроники и волоконно-
оптической техники связи.
Становление оптоэлектроники и появление оптических волокон
Оптоэлектроника — это новая область науки и техники, которая появилась
на стыке оптики и электроники. Следует заметить, что в развитии
радиотехники с самого начала ХХ века постоянно прослеживалась тенденция
освоения электромагнитных волн все более высокой частоты. Вытекающее из
этого факта предположение, что однажды радиотехника и электроника достигнут
оптического диапазона волн, становится все более и более достоверным,
начиная с 1950-х годов. Годом возникновения оптоэлектроники можно считать
1955-й, когда Е. Лоебнер (Loеbner Е. Е. Optoelectronic devices and
networks//Proc. 1ЕЕЕ. 1955. V. 43. N 12. Р. 1897 — 1906) описал
потенциальные параметры различных оптоэлектронных устройств связи, нынче
называемых оптронами, т. е. когда были обсуждены основные характеристики
соединения оптического и электронного устройств.
С тех пор оптоэлектроника непрерывно развивается, и полагают, что до
конца ХХ века она превратится в огромную отрасль науки и техники,
соизмеримую с электроникой.
Появление оптических волокон
Важным моментом в развитии оптоэлектроники является создание
оптических волокон. Особенно интенсивными исследования стали в конце 1960-x
годов, а разработка в 1970 г. американской фирмой "Корнинг" кварцевого
волокна с малым затуханием (20 дБ/км) явилась эпохальным событием и
послужила стимулом для увеличения темпов исследований и разработок на все
1970-е годы.
Можно заметить, что для кварцевых оптических волокон потери за 10 лет (в 1970-е годы) уменьшились примерно на два порядка.
Рис. 1. Снижение минимальных потерь передачи для различных типов оптических волокон
Изначальной и главной целью разработки оптических волокон было
обеспечение ими оптических систем связи. Тем не менее в 1970-е годы, когда
в технике оптических волокон применительно к оптическим системам связи были
достигнуты уже значительные успехи, влияние волокон на развитие волоконно-
оптических датчиков, о которых пойдет речь в этой книге, оказалось
несколько неожиданным.