понедельник, 11 января 2016 г.

2. Волоконная оптика - прикольное изобретение человечества. часть 2

Продолжаем разговор о светопередаче (не путайте с цветопередачей), а в качестве небольшой интересной вставки придется добавить в этом месте несколько слов о волоконных лазерах.



Для этого я решил немножечко освежить свои знания в этой области - почитал Википедию, поискал в интернете про своё прежнее место работы и сразу же нарвался на критическую статью про те относительно далекие уже времена в области волоконной оптики.

Каково же было мое удивление, когда из критической статьи я узнал, что ровно в те годы (80-е и 90-е), когда я имел счастье работать в производстве и разработке волоконно-оптических систем, произошли главные прорывы в этой области (цитата из Вики: Стремительное развитие волоконных лазеров началось с конца 1980-х. В 1990-е годы мощность генерации эрбиевых лазеров превысила порог в 1 Вт. ...).

Про лазеры я на время чтения критики забыл. После в общем-то не очень активного ознакомления с текущим моментом в производстве волокон для меня стало ясно, что с тех пор мало что изменилось в познаниях проводки света через ниточные проводники. Разве что приборчики и вид готовых изделий усовершенствовались. Хотя, допускаю, что слишком мало копал, чтобы заметить, как значительно всё же продвинулось человечество в понимании света и технологий его приручения. Секреты ведь не все выкладывают в сеть.

А теперь извините, но не могу удержаться от критической вставки. Заранее не хотел про это писать, но попалась информация, как наши ученые благополучно слили многие наработки по волоконной оптике в Америку благодаря "перестройке". Обидно же прошляпили хорошую позицию на рынке.

Судите сами, вот цитата из Вики:

"В течение 1993—1994 годов небольшой коллектив сотрудников российской компании НТО «ИРЭ-Полюс» разработал первые прототипы волоконных усилителей света с диодной накачкой, по мощности превышающие зарубежные аналоги. Позже основатель этой компании В. П. Гапонцев создал международную корпорацию IPG Photonics, которая в настоящее время контролирует 80 % мирового рынка волоконных лазеров большой мощности. Её основные производственные площадки расположены в США, Германии и России". [
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BB%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80]

И из другого источника:

Валентин Павлович [Гапонцев] сегодня уверяет, что работали они [в конце жизни СССР] без госинвестиций и ресурсов. Но чем, как не таким ресурсом, был интеллектуальный потенциал, накопленный не только самим Гапонцевым и его ближайшими коллегами, но и рядом других научных учреждений страны, с которыми он вступил в плотный контакт. Среди них и Институт электровакуумного стекла (НИИЭС), и тот же «Полюс», и Ленинградский физтех, и ряд других. И ведь ни копейки денег за результаты их многолетних исследований Валентином Павловичем уплачено не было. А материальные ресурсы? Как признают руководители американской фирмы, «что-то брали со свалок, что-то покупали за бесценок, световоды взяли в НИИЭС…» [
http://archive.fryazino.net/forum/-?action=post&fid=15&tid=155815&page=0]

К слову, я тот самый технолог из НИИЭСа, который участвовал в производстве волокон, в том числе для господина Гапонцева. Ничего не имею против него, кстати. Потом перестали платить зарплату, и я ушел из НИИЭСа. Вскоре и сам НИИЭС в прежнем виде перестал существовать. Кроме оптоволокна там еще производили разные стеклоизделия. Я даже не нашел фотографий в сети о временах СССР на НИИЭСе. Теперь на ул. Смирновской, 25 магазины.



Замечу, что в России волоконными лазерами тогда успешно занимался товарищ Александр Заяц, мой хороший знакомый. И после моего увольнения с НИИЭСа молодой ученый скоропостижно скончался. Не знаю подробностей.
На этом критика произошедшей метаморфозы в стране заканчивается и возвращаемся к свету и волокну. Вернее к информационным технологиям.


А про волоконный лазер посмотрите видео.


Всё же лазер - это тоже просто свет, но разрушающе сильного потока.



После игры с веселыми и смертоносными огоньками настало время посмотреть на свет с необычной для большинства людей точки зрения.
И сразу в карьер, как говорится - будем использовать свет в качестве лошадки, перевозящей или несущей наши грузы. "Грузы" - это информация.

Я не собираюсь повторять общеизвестные мысли в поднятом мной вопросе. Гораздо интереснее для меня и для вас, надеюсь, смотреть на общеизвестное с новой стороны. Это я и буду теперь пытаться делать. Вернее, я буду с позиций дилетанта популярно излагать завихрения моего мозга относительно света, волокна и технологий.
К волокну мы еще придем, а пока не упускаем важные моменты для понимания и определимся, что такое "несущая частота".


Несущая частота - это струя или лучше ручей, по которому можно запустить свой кораблик или можно просто перегородить поток. Можно ритмично перекрывать поток, как бы плескаясь в нем. В общем можно делать всё, что угодно, если есть фантазия. Главное, чтобы в конце струи или ручья ваш товарищ догадался о том, какое послание вы хотели донести до него своими действиями.

В ненаучном понимании несущая частота может выглядеть гудением. Ровным таким гудением разной тональности. И научно рисуется как синусоида.


Эта синусоида может выглядеть пружинкой любого вида. И никакой информации сама по себе она не несет.
На эту пружинку надо как-то подействовать, чтобы это воздействие было заметно. Сжать, например, или растянуть. Можно уменьшать ее пики - вершинки. Или даже совсем прерывать - на таком принципе работает азбука Морзе. Только азбука Морзе не прерывает несущую частоту, а, наоборот, запускает ее кусками. Точка-пауза-тире-пауза...

На рисунке азбука Морзе.

Если же гудение несущей частоты не прерывать, а только заметно изменять по силе звука или тональности, то таким образом гудение начинает восприниматься как некая мелодия. Так работает, например, радио. И таким образом можно передавать любой звуковой сигнал, переносимый несущей частотой.



Стоит упомянуть, что такая манера передачи сигнала по несущей частоте называется аналоговой.  Если говорить образно, то это не значит пускать кораблики по ручью. Это будет скорее напоминать частичное или полное перегораживание течения ручья, то есть бултыхание в воде. Про "пускание корабликов" мы поговорим позже и тот разговор будет относиться к цифровой передаче данных.

Когда же мы просто произносим звуки - это тоже аналоговый сигнал, а несущей частотой выступает воздух, который не упорядочен, то есть не гудит сам по себе. Поэтому наш голосовой сигнал не поддерживается и постепенно затухает на расстоянии. Вообще любой звук без обработки аналоговый. И из динамиков наши уши слышат аналоговый звук. И клаксон так же издает аналоговое гудение, даже если на одной ноте.

Клаксон


Если же несущая частота не затухает на расстоянии, то она, естественно, донесет до слушателя результат воздействия на себя. Другими словами, если вы создали возмущение на несущей частоте (на волне), то результат этого возмущения пойдет дальше по течению.
Но, к сожалению, не всегда любое воздействие на несущую частоту приемлемо и полезно. Например, по проводам старых телефонных линий сигнал от слов говорившего часто не доходил до слушателя в хорошем виде, потому что не только затухал, но и оказывался загрязнен дополнительными возмутительными шумами. Приходилось сигнал усиливать и очищать от помех.


А если несущая частота затухала очень сильно, то вместе с ней затухал и полезный сигнал. И часто были лучше слышны приобретенные по пути сигнала помехи, чем сам сигнал. "Алло, я Вас не слышу... не понимаю... перезвоните пожалуйста...".

Теперь мы понимаем, что такое несущая частота.
Точно так же несущая частота запускается и по оптическому волокну. Только частота используется гораздо выше звуковых колебаний, то есть чаще изгибы пружинки синусоиды, если понятнее говорить. Ниже пример частот от низких частот, радиоволн до видимого диапазона волн, и далее к невидимому ультрафиолету, к молекулярным и атомным частотам.


Еще насчет образов.
Сначала я подумал, что образ в виде железной дороги не подходит для еще более лучшего понимания несущей частоты. Ведь рельсы нельзя изменять. Но потом передумал. Вагоны с их содержанием вполне можно представить информацией. Тогда рельсы - это несущая частота.

Последнее уточнение я сделал специально для того, чтобы показать, как важно для понимания процессов совершенно точно подбирать образы. Ведь с плохим образом подсознание отказывается работать. А именно подсознание подбрасывает новые идеи творческому человеку, а также подсознание сортирует образы в своей библиотеке строго по соответствию.

Кривой образ не состыкуется с соседними смысловыми картинками в голове, и тогда человек потеряет интерес к предмету изучения. 

Это и есть главная причина утраты интереса к предмету в школе - ошибка плохого учителя в правильном подборе образов для объяснения ученикам.

Надеюсь, что я сумею избежать ошибок в образах для вас. Это важно. Всем желающим можно подсказывать и протестовать в комментариях. Это приветствуется.

Мы рассмотрели один из главных элементов передачи информации - несущую частоту.

На этом часть 2 заканчивается.


В следующей части перфолента и другое...

Благодарю за внимание, мальчики и девочки, а также их родители. До новых встреч.


С уважением, Виктор Мирошкин.