Курс состоит из серии рассказов, объединенных в четыре цикла: «Инфраструктура человечества», «Инженеры человечества», «Измерения человечества» и «Изобретения человечества». Общая идея курса – дать представление слушателю об истории современной инженерии. По завершении этого курса Вы узнаете многое о том, какие изобретения и открытия стали инженерной основой нашей цивилизации.
Оптоволокно – самое прозрачное вещество на свете
Loading...
Del curso dictado por National Research Nuclear University MEPhI
Изобретения, изменившие мир
4 calificaciones
De la lección
Инфраструктура человечества
В этом модуле будут рассмотрены история создания и основные технические решения для основных инфраструктурных систем человечества: дорог, водопровода, канализации и т.д.
Conoce a los instructores
Муравьев Сергей ЕвгеньевичДоцент
Кафедра теоретической ядерной физики
Ольчак Андрей СтаниславовичДоцент
Кафедра общей физики
Здравствуйте, уважаемые коллеги! Мы продолжаем запись нашего курса
посвященного второй истории человечества.
Истории изобретений и открытий, которое поменяло нашу жизнь, добавило нам новые возможности.
Последние эпизоды мы говорим об инфраструктурных системах и проектах, в последнем эпизоде
мы рассказывали о новой инфраструктуре, при помощи которой распространяется
информация теперь в основном между компьютерами, серверами и всем прочим нашим,
так сказать, гаджетовым обеспечением. Это структура оптоволоконной связи
некое новое изобретение человечества, появившееся не так давно и очень быстро ставшее
заменять ранее существовавшие электрические сети распространения информации.
Вот Сергей Евгеньевич в прошлый раз начал рассказывать о том, как делается это
волокно, рассказал поразительные вещи о том, что стекло, из которого делается это оптоволокно,
позволяет, во-первых, передавать световой сигнал по искривлённой траектории,
ну, это явление полного внутреннего отражения, а во-вторых, оно настолько чистое,
какой не бывает природная даже самая очищенная вода, удивительно чистая.
Расскажите, продолжаете, расскажите, пожалуйста, как же все-таки делают это стекло.
Ну делают, вот я начал немножечко говорить в прошлом эпизоде,
тетрахлорид кремния, который очищают очень глубокая очистка с помощью дистилляции,
ну фактически перегонка, конденсация, перегонка, возгонка, конденсация.
После этого делают определенную химию, оксид кремния и с помощью вытягивания
делают очень тонкую нить. Вообще вот это оптоволокно, по которому передается информация,
толщина его рабочей части не… там, конечно, несколько оболочек,
то толщина рабочей части 10 микрон. Вы представляете? Вот и поэтому…
Ну человеческий волос тоще.
Конечно, человеческий волос около 50-ти микрон.
Толще, я и говорю, толще, да, да.
В результате это оптоволокно оно, конечно, покрыто самыми разными оболочками,
каждая из них выполняет определенную функцию, и защитную, ну в общем несколько
здесь важных задач. В результате мы получаем такой как бы провод, который можно изгибать,
и, кстати, стоимость этого оптоволокна гораздо ниже, чем стоимость
металлических проводов. Они, оптоволокно, дешевле, после того, как мы соответствующую…
Медь на Земле уже кончается, как утверждают экологи, а кремния…
А что такое кремний? Кремний – это песок, а песка у нас много, это правда, да.
Но обрати внимание еще на одно важное обстоятельство: вот, когда мы
делаем оптоволокно и передаем по нему информацию, мы передаем информацию
не в оптическом свете. Вот хоть мы и говорили, что на дне Марианской впадины,
в не видимом диапазоне, да. Это инфракрасное излучение и вот здесь мы надеемся,
что нам удастся еще больше очистить это самое оптоволокно. Интересно, как устроен,
как вообще организован трафик передачи сигналов. Ведь фактически, что такое сигнал,
который мы передаем по оптоволокну? Это вспышки, вспышки света, которые
происходят приблизительно миллиард раз в секунду, вот с такой частотой.
Т.е. это некая азбука Морзе фактически.
Типа фактически азбука Морзе. Конечно, источником является не фонарик,
вы понимаете. И вы коллеги понимаете, не сомневаюсь, что это лазер.
Современные лазеры, работающие в определенной, строго определенной частоте,
являются источниками вот этого самого света. Дальше, как же организуется…
Тем не менее, Сергей Евгеньевич, вот вопрос: в прошлый раз вы сказали,
что затухание в стекле очень мало, ничтожно мало и составляет всего лишь около 50-ти %
на нескольких километрах. Но информацию надо передавать из штата Нью-Джерси,
где находятся основные серверы, например, в Москву или в Токио.
Это все-таки не 20 километров и не 50. Это, слава Богу, тысяч 5, 8 километров.
Как все-таки, ведь все должно затухнуть. Этот световой сигнал,
даже лазерный, должен в конце концов практически исчезнуть.
Коллеги, вы понимаете, ну вот на все эти вопросы, абсолютно правильные вопросы,
которые ставит Андрей Станиславович, человечество нашло ответ.
Оно научилось усиливать этот сигнал. Т.е. определенные участки оптоволокна
приблизительно с интервалом раз в 50 километров фактически являются лазером.
Заменяются на некие усилители, которые пришедший слабенький оптический
сигнал повторяют, реплицируют, только во много раз более усиленном. Т.е. эдакие…
Но точно таким же, тождественным.
Но точно таким же, да, совершенно верно. Т.е. они работают на принципе так называемой
называемой лазерной накачки, мы не будем вдаваться в детали. Удивительно, но все
появилось за последние несколько десятилетий: способ усиления оптического сигнала,
способ передачи оптического сигнала удивительно чистый и удивительно
с низкими потерями. Ничего этого не было 50 лет назад.
Я, кстати, хотел сказать о том, что вообще современные лазерные технологии,
в том числе и те, которые работают в оптоволоконных линиях связи, это вообще
будущее человечества. И вот в нашем университете есть отделение лазерных и
плазменных технологий. И наших молодых коллег я приглашаю поступать в наш университет,
наверное, это будет не лишним. Правильно, Андрей Станиславович?
Не лишнее, не лишнее.
Ну, а давайте мы вернемся все-таки к нашим оптоволоконным передачам.
Вот, Андрей Станиславович, хороший вопрос: вы сидите в Нью-Йорке, я сижу в Москве,
и мы разговариваем по скайпу, как вы думаете, у нас отдельное оптоволокно?
Уверен, что нет. Но, честно сказать, для меня это загадка. Я никогда, вот я старый
человек и мне с нынешними информационными технологиями, хотя вроде бы я
и пользуюсь, но не все до конца понятно. Я не очень понимаю, как это происходит.
Вы знаете, удивительные вещи, но это уже работают компьютерщики, IT-шники,
люди, которые фактически делают такой единый трафик. Они собирают сигналы вот,
допустим, нас с вами, каких-то других людей, соединяют в один.
Совершенно посторонних и никак друг с другом не связанных.
Соединяют в некий такой пакет, который передается целиком, потом
компьютерными способами расшифровывается и уже разделяется на
отдельных потребителей. Все это делается, и все это работает.
ну примерно также работает и мобильная связь, я догадываюсь.
Удивительно, что это действительно работает.
Это работает. Вы знаете, коллеги, еще вот об одной такой вещи, которая связана
с оптоволоконными линиями связи и с такого рода технологиями, мы должны сказать.
Вот Андрей Станиславович в самом начале нашего предыдущего эпизода сказал,
что информация, которая передается по электрическому кабелю, в принципе,
в принципе, может быть украдена.
Потому что, когда мы передаем электрическое поле, оно распространяется
и мы, соответственно, ставя датчик снаружи этого кабеля, можем ловить всю информацию.
Более того, я видел много раз такого рода опыты, когда один компьютер работает,
мы на нем что-то набираем, второй компьютер показывает то, что набирается там,
просто улавливая электрические сигналы, электрическое поле от первого.
Должно быть какое-то все-таки устройство.
Ну конечно. Естественно, некие технические устройства существуют и они работают.
В принципе, информацию, передаваемую по электрическому кабелю, вот таким способом
можно похитить. Информацию, передаваемую по оптоволокну,
в принципе нельзя похитить. Поскольку электрическая…
Но если только врезаться внутрь в оптоволокно.
Конечно, естественно, разрезать, конечно, этот кабель и врезаться в него можно, да.
Но находясь рядом эту информацию похитить, в принципе, потенциально не возможно.
Это тоже одно из очень важных достоинств вот таких передач информации по оптоволокну.
Особенно в банковской и, так сказать, военно-политических сферах, наверное.
Ну, наверное, да. Наверное, как мы догадываемся, хотя, это, в общем, не наш курс,
это совсем о другом. Ну, коллеги, вот смотрите, мы рассмотрели такой удивительный способ
передачи информации, современной передачи информации, как оптоволокно.
И мы думаем, что в будущем появится, наверное, что-то еще новое, какие-то новые технологии.
Но давайте этого дождемся. И тогда, и если у нас еще будет такая возможность, расскажем.
Ну а на сегодня все. До свидания.
Explora nuestro catálogo
Inscríbete de manera gratuita y obtén recomendaciones personalizadas, actualizaciones y ofertas.
Coursera brinda acceso universal a la mejor educación del mundo, al asociarse con las mejores universidades y organizaciones, para ofrecer cursos en línea.
© 2018 Coursera Inc. Todos los derechos reservados.
