Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ақпаратты жеткізу үшін жарықты пайдалану
Use of light to convey information
Оптикалық байланыс, сондай-ақ оптикалық телекоммуникация деп те аталады, – бұл ақпаратты жеткізу үшін жарықты қолдана отырып, қашықтықтан байланыс жасау. Оны визуалды түрде немесе электрондық құрылғыларды пайдалану арқылы жүзеге асыруға болады. Оптикалық байланыстың ең алғашқы қарапайым түрлері бірнеше мың жылдарға созылады, ал осы мақсатта жасалған ең алғашқы электр құрылғысы – 1880 жылы ойлап табылған фотофон. Оптикалық байланыс жүйесі хабарды оптикалық сигналға түрлендіретін таратушыны, сигналды оның түпкілікті жеріне жеткізетін арнаны және алынған оптикалық сигналдан хабарды қайта жаңғыртатын қабылдағышты пайдаланады. Электрондық жабдық қолданылмаған жағдайда, "қабылдағыш" – бұл сигналды визуалды түрде бақылап, түсіндіретін адам болады, сигнал қарапайым (мысалы, маяк отының болуы) немесе күрделі (мысалы, түс кодтарын пайдаланатын немесе Морзе әліпбисімен жіберілетін жарықтар) болуы мүмкін. Қазіргі заманғы байланыс оптикалық талшықтарды, оптикалық күшейткіштерді, лазерлерді, коммутаторларды, маршрутизаторларды және басқа да осымен байланысты технологияларды пайдаланатын оптикалық желілік жүйелерге негізделген. Ашық кеңістіктегі оптикалық байланыс сигналды кеңістікке жіберу үшін лазерлерді қолданады, ал жердегі түрлері географиялық жағдайлар мен ауа-райымен шектеледі. Бұл мақалада оптикалық байланыстың әртүрлі түрлеріне кіріспе берілген.
Optical communication, also known as optical telecommunication, is communication at a distance using light to carry information. It can be performed visually or by using electronic devices. The earliest basic forms of optical communication date back several millennia, while the earliest electrical device created to do so was the photophone, invented in 1880. An optical communication system uses a transmitter, which encodes a message into an optical signal, a channel, which carries the signal to its destination, and a receiver, which reproduces the message from the received optical signal. When electronic equipment is not employed the 'receiver' is a person visually observing and interpreting a signal, which may be either simple (such as the presence of a beacon fire) or complex (such as lights using color codes or flashed in a Morse code sequence). Modern communication relies on optical networking systems using optical fiber, optical amplifiers, lasers, switches, routers, and other related technologies. Free space optical communication use lasers to transmit signals in space, while terrestrial forms are naturally limited by geography and weather. This article provides a basic introduction to different forms of optical communication.
Көрнекі нысандар
Түтін сигналдары, маяк оттары, гидравликалық телеграфтар, кеме жалаулары және семафор желілері сияқты визуалды техникалар оптикалық байланыстың ең алғашқы түрлері болды. Гидравликалық телеграф семафоры б.з.д. IV ғасырдағы Грекияға дейін жетеді. Теңізшілер қауіпсіздік сигналдарын әлі күнге дейін төтенше жағдайларда қолданады, ал маяқтар мен навигациялық жарықтар навигациялық қауіптер туралы хабарлайды. Гелиограф күн сәулесін алыстағы бақылаушыға шағылыстыру үшін айна қолданады. Сигнал беруші айнаны бұрып, күн сәулесін көрсеткенде, алыстағы бақылаушы алдын ала келісілген сигнал беру кодын жіберуге болатын жарық жарқылдарын көреді. Әскери кемелер көбінесе сигнал шамдары мен Морзе кодын осыған ұқсас қолданады. Ұшақ пилоттары, әсіресе түнде, қауіпсіз қону үшін визуалды жақындау еңістігінің (VASI) жарық жүйелерін жиі пайдаланады. Әскери ұшақтар әуе кемесіне қонғанда да осыған ұқсас жүйені пайдаланады. Түсті жарық жүйесі ұшақтың стандартты қону жолына қатысты биіктігін көрсетеді. Сонымен қатар, әуежайдың бақылау мұнаралары радио байланысы бұзылған ұшақтарға нұсқаулар беру үшін әлі де Альдис шамдарын пайдаланады.
Visual techniques such as smoke signals, beacon fires, hydraulic telegraphs, ship flags and semaphore lines were the earliest forms of optical communication. Hydraulic telegraph semaphores date back to the 4th century BCE Greece. Distress flares are still used by mariners in emergencies, while lighthouses and navigation lights are used to communicate navigation hazards. The heliograph uses a mirror to reflect sunlight to a distant observer. When a signaler tilts the mirror to reflect sunlight, the distant observer sees flashes of light that can be used to transmit a prearranged signaling code. Naval ships often use signal lamps and Morse code in a similar way. Aircraft pilots often use visual approach slope indicator (VASI) projected light systems to land safely, especially at night. Military aircraft landing on an aircraft carrier use a similar system to land correctly on a carrier deck. The coloured light system communicates the aircraft's height relative to a standard landing glideslope. As well, airport control towers still use Aldis lamps to transmit instructions to aircraft whose radios have failed.
Семафор желісі
Семафорлық телеграф, сондай-ақ "семафор желісі", "оптикалық телеграф", "жалюзилі телеграф тізбегі", "Шаппе телеграфы" немесе "Наполеондық семафор" деп аталады, – бұл визуальды сигналдар арқылы ақпаратты жеткізуге арналған жүйе. Ол бұрылатын қолдары немесе жалюзилері бар мұнараларды пайдаланады, олар жапырақшалар немесе қайырмалар деп те аталады. Ақпарат механикалық элементтердің орналасуымен кодталады және жалюзи бекітілген күйде болғанда оқылады. Семафор желілері электр телеграфының алдағысы болды. Олар ұзақ қашықтыққа хабар жеткізу үшін пошташылардан әлдеқайда жылдам болды, бірақ кейін оларды алмастырған электр телеграф желілеріне қарағанда әлдеқайда қымбат және құпиялылығы төмен болды. Семафорлық телеграф станцияларының жұбы көпір сала алатын ең үлкен қашықтық географиялық жағдайларға, ауа-райына және жарыққа байланысты шектеледі. Сондықтан, практикалық қолдануда көптеген оптикалық телеграфтар ұзын қашықтықты көпірлеу үшін релелік станциялар желісін пайдаланды. Әрбір релелік станцияға желі бойынша хабарларды алға-артқа жеткізу үшін білікті оператор-байқаушылар тобы қажет болды. Семафордың қазіргі заманғы дизайнын алғаш рет британдық ғалым Роберт Хук болжаған. Ол 1684 жылы Корольдік қоғамға ұсынған еңбектерінде визуальды телеграфияның толық және нақты суреттемесін берген. Оның ұсынысы (оны өткен жылы Вена шайқасынан кейінгі әскери алаңдаушылықтар ынталандырған) оның өмірінде іске асырылмады. Бірінші операциялық оптикалық семафор желісі 1792 жылы француз инженері Клод Шаппе және оның бауырлары құрған, олар Францияны 556 станциядан тұратын, жалпы ұзындығы бар желімен жапты. Ол 1850 жылға дейін әскери және ұлттық байланыс үшін пайдаланылды. Көптеген ұлттық қызметтер Шаппе жүйесінен өзгеше сигнал беру жүйелерін қабылдады. Мысалы, Ұлыбритания және Швеция жалюзилі панельдер жүйесін қабылдады (Шаппе бауырларының бұрышты таяқшалар жақсы көрінеді деген пікіріне қарсы). Испанияда инженер Агустин де Бетанкур өзінің жүйесін жасады, оны осы мемлекет қабылдады. Бұл жүйе көптеген еуропалық сарапшылар, тіпті Францияда да Шаппе жүйесінен жақсы деп есептелді. Бұл жүйелер 18-шы ғасырдың соңы мен 19-шы ғасырдың басында танымал болды, бірақ электр телеграфымен бәсекелесе алмады және 1880 жылға қарай толығымен қолданыстан шықты. WDM қазір әлемдегі барлық жоғары сыйымды оптикалық жүйелердің ортақ негізі болып табылады.
A 'semaphore telegraph', also called a 'semaphore line', 'optical telegraph', 'shutter telegraph chain', 'Chappe telegraph', or 'Napoleonic semaphore', is a system used for conveying information by means of visual signals, using towers with pivoting arms or shutters, also known as blades or paddles. Information is encoded by the position of the mechanical elements; it is read when the shutter is in a fixed position. Semaphore lines were a precursor of the electrical telegraph. They were far faster than post riders for conveying a message over long distances, but far more expensive and less private than the electrical telegraph lines which would later replace them. The maximum distance that a pair of semaphore telegraph stations can bridge is limited by geography, weather and the availability of light; thus, in practical use, most optical telegraphs used lines of relay stations to bridge longer distances. Each relay station would also require its complement of skilled operator observers to convey messages back and forth across the line. The modern design of semaphores was first foreseen by the British polymath Robert Hooke, who first gave a vivid and comprehensive outline of visual telegraphy in a 1684 submission to the Royal Society. His proposal (which was motivated by military concerns following the Battle of Vienna the preceding year) was not put into practice during his lifetime. The first operational optical semaphore line arrived in 1792, created by the French engineer Claude Chappe and his brothers, who succeeded in covering France with a network of 556 stations stretching a total distance of It was used for military and national communications until the 1850s. Many national services adopted signaling systems different from the Chappe system. For example, Britain and Sweden adopted systems of shuttered panels (in contradiction to the Chappe brothers' contention that angled rods are more visible). In Spain, the engineer Agustín de Betancourt developed his own system which was adopted by that state. This system was considered by many experts in Europe better than Chappe's, even in France. These systems were popular in the late 18th to early 19th century but could not compete with the electrical telegraph, and went completely out of service by 1880. WDM is now the common basis nearly every high capacity optical system in the world
Алғашқы оптикалық байланыс жүйелері Optelecom, Inc. компаниясы арқылы АҚШ армиясына және Chevron компаниясына жеткізілді, бұл кәсіпорынды оптикалық күшейткіштің және лазердің ойлап табушысы Гордон Гульд құрған.
The first optical communication systems were designed and delivered to the U. S. Army and Chevron by Optelecom, Inc., the venture co founded by Gordon Gould, the inventor of the optical amplifier and the laser.
Фотофон
Фотофон (алғашқыда радиофон деп аталды) – жарық сәулесі арқылы сөйлеуді таратуға мүмкіндік беретін байланыс құрылғысы. Оны Александр Грэм Белл мен оның ассистенті Чарльз Самнер Тейнтер 1880 жылдың 19 ақпанында Вашингтон қаласындағы 1325 ‘L’ көшесіндегі Беллдің зертханасында бірлесіп ойлап тапты. Кейін екеуі де Белл құрған және қаржылаған Вольта зертханалық қауымдастығының толық мүшелері болды. 1880 жылдың 21 маусымында Беллдің ассистенті Франклин мектебінің шатырынан Беллдің зертханасының терезесіне дейін, шамамен 213 метр (700 фут шамасында) қашықтықта, сымсыз дауыстық телефон хабарын жіберді. Белл фотофонды өзінің ең маңызды өнертабысы деп есептеді. Беллдің атына берілген 18 патенттің төртеуі фотофонға арналған, ол оны өзінің «ең үлкен жетістігі» деп атады және қайтыс болғанға дейін бір тілшіге фотофонның «мен жасаған ең ұлы өнертабыс, телефоннан да артық» екенін айтты. Фотофон 1980 жылдары кеңінен қолданыс тапқан оптикалық талшықты байланыс жүйелерінің алдағысы болды. Фотофонға (Сигнал беру және байланыс аппараты, Фотофон деп аталады) арналған негізгі патент 1880 жылдың желтоқсанында берілді. Басқа бос кеңістіктегі жүйелер жоғары дерек жылдамдығымен, ұзақ қашықтықтағы байланысты қамтамасыз ете алады, олардың кішкентай салмағы мен төмен қуат тұтынуы оларды ғарыштағы байланысқа қолайлы етеді. Жаһандық кеңжолақты жабуды қамтамасыз етуді көздеген жоспарланған спутниктік топтар осы артықшылықтарды пайдаланады және спутниктер арасындағы байланыс үшін лазерлік байланысты қолданады, нәтижесінде жүзден мыңға дейін спутниктерді қамтитын ғарышқа негізделген оптикалық желі құрылады. Жалпы алғанда, бағытталмаған оптикалық сигналдарды тарату оптикалық сымсыз байланыс (OWC) деп аталады. Мысалдарға инфрақызыл диодтарын (LED) пайдаланатын орташа қашықтықтағы көрінетін жарық байланысы және қысқа қашықтықтағы IrDA жатады.
The photophone (originally given an alternate name, radiophone) is a communication device which allowed for the transmission of speech on a beam of light. It was invented jointly by Alexander Graham Bell and his assistant Charles Sumner Tainter on February 19, 1880, at Bell's 1325 'L' Street laboratory in Washington, D. C. Both were later to become full associates in the Volta Laboratory Association, created and financed by Bell. On June 21, 1880, Bell's assistant transmitted a wireless voice telephone message of considerable distance, from the roof of the Franklin School to the window of Bell's laboratory, some 213 meters (about 700 ft) away. Bell believed the photophone was his most important invention. Of the 18 patents granted in Bell's name alone, and the 12 he shared with his collaborators, four were for the photophone, which Bell referred to as his "greatest achievement", telling a reporter shortly before his death that the photophone was "the greatest invention [I have] ever made, greater than the telephone". The photophone was a precursor to the fiber optic communication systems which achieved popular worldwide usage starting in the 1980s. The master patent for the photophone ( Apparatus for Signalling and Communicating, called Photophone), was issued in December 1880, Other free space systems can provide high data rate, long range links using small, low mass, low power consumption subsystems which make them suitable for communications in space. Various planned satellite constellations intended to provide global broadband coverage take advantage of these benefits and employ laser communication for inter satellite links between the several hundred to thousand satellites effectively creating a space based optical mesh network. More generally, transmission of unguided optical signals is known as optical wireless communications (OWC). Examples include medium range visible light communication and short distance IrDA, using infrared LEDs.