Optik iletişim - Optical communication

Bir deniz sinyal lambası , panjurları kullanan ve tipik olarak Mors kodu (2002) ile kullanılan bir optik iletişim biçimi

Optik telekomünikasyon olarak da bilinen optik iletişim , bilgileri taşımak için ışığı kullanan bir mesafeden iletişimdir . Görsel olarak veya elektronik cihazlar kullanılarak yapılabilir . En erken temel Optikçiye haberleşme tarihinden birkaç bin biçimleri, bunu yapmak için oluşturulan en erken elektriksel cihaz iken PHOTOPHONE 1880 yılında icat.

Optik bir iletişim sistemi , bir mesajı optik bir sinyale kodlayan bir verici , sinyali hedefine taşıyan bir kanal ve alınan optik sinyalden mesajı yeniden üreten bir alıcı kullanır . Elektronik ekipman kullanılmadığında 'alıcı', basit (bir işaret ateşinin varlığı gibi ) veya karmaşık (renk kodlarını kullanan ışıklar gibi veya bir Mors kodunda yanıp sönen ışıklar gibi) bir sinyali görsel olarak gözlemleyen ve yorumlayan kişidir. sıra).

Boş alan optik iletişimi uzayda konuşlandırılırken, karasal formlar doğal olarak coğrafya, hava durumu ve ışığın mevcudiyeti ile sınırlıdır. Bu makale, farklı optik iletişim biçimlerine temel bir giriş sağlar.

Görsel formlar

Duman sinyalleri , işaret yangınları , hidrolik telgraflar , gemi bayrakları ve semafor hatları gibi görsel teknikler , optik iletişimin en eski biçimleriydi. Hidrolik telgraf semaforları, MÖ 4. yüzyıla kadar Yunanistan'a kadar uzanır. Tehlike işaret fişekleri , acil durumlarda denizciler tarafından hala kullanılırken, deniz fenerleri ve seyir ışıkları , seyir tehlikelerini bildirmek için kullanılır.

Pırıldak bir kullanır ayna için yansıtmak uzak bir gözlemci güneş ışığı. Bir sinyalci, güneş ışığını yansıtmak için aynayı yana yatırdığında, uzaktaki gözlemci önceden ayarlanmış bir sinyal kodunu iletmek için kullanılabilecek ışık parlamalarını görür. Donanma gemileri genellikle sinyal lambaları ve Mors kodunu benzer şekilde kullanır.

Uçak pilotları , özellikle geceleri güvenli bir şekilde iniş yapmak için genellikle görsel yaklaşma eğimi göstergesi (VASI) yansıtılan ışık sistemlerini kullanır. Bir uçak gemisine iniş yapan askeri uçak , bir taşıyıcı güvertesine doğru bir şekilde iniş yapmak için benzer bir sistem kullanır. Renkli ışık sistemi, uçağın standart bir iniş pistine göre yüksekliğini bildirir . Ayrıca, havaalanı kontrol kuleleri , telsizleri başarısız olan uçaklara talimat iletmek için hala Aldis lambalarını kullanıyor .

Semafor hattı

Chappe'nin semafor kulelerinden birinin kopyası (18. yüzyıl).

A 'semaforu telgraf' da 'olarak adlandırılan, semaforu çizgisi', optik telgraf ', 'örtücü telgraf zincir', 'Chappee telgraf' veya 'Napolyonik SEMAPHORE' kullanılarak görsel sinyalleri vasıtasıyla bilgi iletimi için kullanılan bir sistem olup, kanatlı veya kanatlı olarak da bilinen döner kollu veya panjurlu kuleler. Bilgi, mekanik elemanların konumu ile kodlanır; deklanşör sabit bir pozisyondayken okunur.

Semafor hatları, elektrik telgrafının habercisiydi . Onlar çok daha hızlı olduğunu sonrası biniciler çok daha pahalı ve daha sonra bunları yerini alacak elektrikli telgraf hatlarının daha az özel uzun mesafelerde bir mesaj iletmek için değil. Bir çift semafor telgraf istasyonunun köprüleyebileceği maksimum mesafe coğrafya, hava durumu ve ışığın mevcudiyeti ile sınırlıdır; bu nedenle, pratik kullanımda, çoğu optik telgraf, daha uzun mesafeleri köprülemek için röle istasyonlarının hatlarını kullandı. Her bir röle istasyonu ayrıca, hat boyunca mesajları ileri geri iletmek için yetenekli operatör-gözlemcilerden oluşan bir tamamlayıcıya ihtiyaç duyacaktır.

Semaforların modern tasarımı ilk olarak Kraliyet Cemiyeti'ne 1684'te yapılan bir sunumda ilk kez canlı ve kapsamlı bir görsel telgraf taslağı veren İngiliz bilge Robert Hooke tarafından öngörüldü . Önceki yıl Viyana Muharebesi'nin ardından askeri kaygılar nedeniyle ortaya atılan önerisi , yaşamı boyunca uygulamaya konulmadı.

İlk operasyonel optik semafor hattı 1792'de geldi, Fransız mühendis Claude Chappe ve kardeşleri tarafından Fransa'yı toplam 4.800 kilometre (3.000 mil) uzanan 556 istasyonluk bir ağla kaplamayı başardı . 1850'lere kadar askeri ve ulusal iletişim için kullanıldı.

Birçok ulusal servis, Chappe sisteminden farklı sinyalizasyon sistemlerini benimsemiştir. Örneğin, İngiltere ve İsveç kepenkli panel sistemlerini benimsedi (Chappe kardeşlerin açılı çubukların daha görünür olduğu iddiasına aykırı olarak). In Spain , mühendis Agustin de Betancourt o devlet tarafından kabul edildi kendi sistemini geliştirdi. Bu sistem, Avrupa'daki birçok uzman tarafından, Fransa'da bile Chappe'ınkinden daha iyi kabul edildi.

Bu sistemler 18. yüzyılın sonlarından 19. yüzyılın başlarına kadar popülerdi, ancak elektrikli telgrafla rekabet edemedi ve 1880'de tamamen hizmet dışı kaldı.

Semafor sinyal bayrakları

Bayrak semaforu (2002) ile bir mesaj ileten bir denizci sinyalci.

Semafor bayrakları , elde tutulan bayraklar, çubuklar, diskler, kürekler veya bazen çıplak veya eldivenli ellerle görsel sinyaller aracılığıyla bilgileri uzaktan iletmek için kullanılan sistemdir. Bilgi bayrakların, nesnelerin veya kolların konumuna göre kodlanır; sabit bir konumda olduklarında okunur.

Semaforlar , 19. yüzyılda denizcilik dünyasında benimsenmiş ve yaygın olarak kullanılmıştır ( kepenk semaforlarının mekanik kollarının yerini alan elle tutulan bayraklarla ). Halen denizde devam eden ikmal sırasında kullanılırlar ve gündüz vakti acil durum iletişimi için veya geceleri bayrak yerine ışıklı çubuklar kullanılarak kabul edilebilirler.

Yeni bayrak semafor sistemi, bir sinyal vericinin alfabe harflerini ve sayıları iletmek için farklı pozisyonlarda tuttuğu kare bayraklı iki kısa direk kullanır. Verici, her elinde bir kutup tutar ve her bir kolu olası sekiz yönden birinde uzatır. Hareketsiz konum haricinde bayraklar üst üste gelemez. Bayraklar, sinyallerin deniz yoluyla mı yoksa karadan mı gönderildiğine bağlı olarak farklı renklendirilir. Denizde bayraklar kırmızı ve sarı ( Oscar bayrakları ), karada ise beyaz ve mavidir ( Papa bayrakları ). Bayraklar gerekli değildir, sadece karakterleri daha belirgin hale getirir.

Sinyal lambaları

Bir radyo arızası yaşayan uçağı yönlendirmek için kullanılabilen bir sinyal ışığı tabancasını tutan bir hava trafik kontrolörü (2007).

Sinyal lambaları (Aldis lambaları gibi), optik iletişim için (tipik olarak Mors kodu kullanan) görsel sinyal cihazlarıdır. Modern sinyal lambaları, ışık atımı üretebilen odaklanmış bir lambadır. Büyük versiyonlarda bu darbe, manuel olarak çalıştırılan bir basınç şalteri aracılığıyla veya sonraki versiyonlarda otomatik olarak lambanın önüne monte edilmiş panjurların açılması ve kapatılmasıyla elde edilir.

Elde tutulan lambalarda, ışığı darbelere odaklamak için içbükey bir ayna bir tetikle eğilir. Lambalar genellikle bir tür optik görüşle donatılmıştır ve en yaygın olarak deniz gemilerine yerleştirilir ve ayrıca kodlanmış havacılık ışık sinyallerine sahip havaalanı kontrol kulelerinde kullanılır .

Havacılık ışık sinyalleri , bir radyo arızası durumunda, radyosu olmayan bir uçakta veya işitme engelli bir pilot durumunda kullanılır. Hava trafik kontrolörleri , bu tür uçakları yönlendirmek için uzun süredir sinyal ışığı silahlarını kullanmaktadır. Hafif silahın lambası, üç farklı renk yayabilen odaklanmış bir parlak ışına sahiptir: kırmızı, beyaz ve yeşil. Bu renkler yanıp sönüyor veya sabit olabilir ve uçuş halindeki veya yerdeki uçağa farklı talimatlar sağlayabilir (örneğin, "inişe geçildi" veya "kalkış için temizlendi"). Pilotlar, onların uçağın kanatlarını kıpır kıpır onların hareket ettirerek talimatları kabul edebilir kanatçıklar veya bunların yanıp sönen tarafından onlar zeminde ise iniş veya navigasyon ışıkları gece boyunca. Sistem Mors kodu ile kullanılmadığından, sinyal ışığı silahları kullanan uçaklara yalnızca 12 basit standart talimat yönlendirilir .

Helyograf

Helyograf : Kuzey Afrika'da bir helyograf kullanan Avustralyalılar (1940).

Bir helyograf ( Yunanca : "güneş" anlamına gelen Ἥλιος helios ve "yazmak" anlamına gelen γραφειν graphein ), bir aynadan yansıyan güneş ışığından (genellikle Mors kodu kullanarak ) sinyal veren kablosuz bir güneş telgrafıdır . Flaşlar, aynanın anlık olarak döndürülmesiyle veya ışının bir deklanşörle kesilmesiyle üretilir.

Helyograf, 19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarında uzun mesafelerde anlık optik iletişim için basit ama etkili bir araçtır. Başlıca kullanım alanları askeri, anketler ve orman koruma çalışmalarındaydı. 1960'lara kadar İngiliz ve Avustralya ordularında standart meselelerdi ve Pakistan ordusu tarafından 1975'e kadar kullanıldı.

Elektronik formlar

Günümüzde çeşitli elektronik sistemler, ışık darbeleriyle taşınan bilgileri optik olarak iletir ve alır. Fiber optik iletişim kabloları artık elektronik verilerin ve uzun mesafeli telefon görüşmelerinin büyük çoğunluğunu radyo , karasal mikrodalga veya uydu tarafından taşınmayan göndermek için kullanılmaktadır . Boş alan optik iletişim de her gün çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

Optik lif

Optik fiber , optik iletişim için en yaygın kanal türüdür. Optik fiber bağlantılardaki vericiler genellikle ışık yayan diyotlar (LED'ler) veya lazer diyotlardır . Kızılötesi yerine ışık, görünebilir ışık , optik lifler daha az kızılötesi dalga boylarını iletmek için, daha yaygın olarak kullanılan zayıflama ve dispersiyon . Tarihsel olarak optik faz ve frekans modülasyonu laboratuvarda gösterilmiş olmasına rağmen, sinyal kodlama tipik olarak basit yoğunluk modülasyonudur . Periyodik sinyal rejenerasyonu ihtiyacının yerini büyük ölçüde , önemli ölçüde daha düşük maliyetle bağlantı mesafelerini uzatan erbiyum katkılı fiber amplifikatörün tanıtılması almıştır .

Photophone

PHOTOPHONE (orijinal olarak alternatif bir adı verilen, bir alıcı-verici ) izin veren bir iletişim cihazıdır iletim bir kiriş üzerinde konuşma ışık . Bu ortaklaşa icat edilmiştir Alexander Graham Bell ve asistanı Charles Sumner Tainter Bell'in 1325 'L' Washington DC'deki Sokak laboratuarında, 19 Şubat 1880 tarihinde Hem de tam ortakları haline sonradan vardı Volta Laboratuvarı Derneği Bell tarafından oluşturulan ve finanse .

21 Haziran 1880'de Bell'in asistanı, Franklin Okulu'nun çatısından Bell laboratuarının penceresine, yaklaşık 213 metre (yaklaşık 700 ft) uzaktaki bir telsiz sesli telefon mesajı iletti .

Bell, fotofonun en önemli icadı olduğuna inanıyordu . Yalnızca Bell adına verilen 18 patentten ve ortak çalışanlarıyla paylaştığı 12 patentten dördü, Bell'in 'en büyük başarısı' olarak bahsettiği ve ölümünden kısa bir süre önce bir muhabire fotofonun "en büyük icat [yaptım], telefondan daha büyük " .

Fotofon, 1980'lerden başlayarak dünya çapında popüler kullanıma ulaşan fiber optik iletişim sistemlerinin öncüsüydü. Fotofon için ana patent ( ABD Patenti 235,199 Sinyal ve İletişim için Aygıt, Fotofon olarak adlandırılır ), ilkelerinin pratik uygulamalara sahip olmasından on yıllar önce, Aralık 1880'de yayınlandı.

Boş alan optik iletişim

Serbest alan optiği (FSO) sistemleri, ' son mil ' telekomünikasyon için kullanılır ve kaynak ile hedef arasında net bir görüş hattı olduğu sürece birkaç kilometrelik mesafelerde çalışabilir ve optik alıcı iletilenin kodunu güvenilir bir şekilde çözebilir. bilgi. Diğer boş alan sistemleri, onları uzayda iletişim için uygun hale getiren küçük, düşük kütleli, düşük güç tüketimli alt sistemler kullanarak yüksek veri oranlı, uzun menzilli bağlantılar sağlayabilir. Küresel geniş bant kapsamı sağlamayı amaçlayan çeşitli planlanmış uydu takımyıldızları , bu avantajlardan yararlanmakta ve birkaç yüz ila bin uydu arasındaki uydular arası bağlantılar için lazer iletişimi kullanarak etkili bir şekilde uzay tabanlı bir optik ağ ağı oluşturmaktadır .

Daha genel olarak, kılavuzsuz optik sinyallerin iletimi, optik kablosuz iletişim (OWC) olarak bilinir . Örnekler , kızılötesi LED'ler kullanarak orta menzilli görünür ışık iletişimi ve kısa mesafeli IrDA'yı içerir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Alıntılar

Kaynakça

daha fazla okuma