الأجهزة الضوئية لمعالجة الإشارات الضوئية. تطبيق الضوئيات في جراحة المخ والأعصاب. ما هم

تعد البصريات من أقدم العلوم وأكثرها احترامًا والتي تدرس إنشاء وتوزيع وتسجيل الضوء.

المرحلة الحديثة من تطور البصريات

في العالم العلمي ، يُعتقد أن ثلاثة اكتشافات رئيسية في السنوات الأخيرة قد حدّثت إلى حد كبير علم البصريات كعلم وساهمت في تعزيز دورها في تطوير التقنيات الحديثة:

1. اختراع الليزر
2. إنشاء ألياف ضوئية ذات خسائر منخفضة ؛
3. بناء ليزر أشباه الموصلات.

أدت هذه الاختراعات إلى ولادة تخصصات علمية جديدة ، مثل:

• البصريات الكهربائية.
• الإلكترونيات الضوئية.
• الالكترونيات الكمومية
• البصريات الكمومية وغيرها.

يستخدم مصطلح "البصريات الكهربائية" للإشارة إلى فرع من العلوم يأخذ في الاعتبار مبادئ التشغيل والظواهر وميزات تصميم الأجهزة البصرية التي تلعب فيها التأثيرات الكهربائية الدور الأكثر أهمية. تشمل هذه الأجهزة البصرية ، على سبيل المثال:

• الليزر؛
• المغيرات الكهروضوئية
• مفاتيح.

تعتبر الإلكترونيات الضوئية الأجهزة والأنظمة المتصلة بطريقة أو بأخرى بالضوء ، والتي تعد فيها الطبيعة الإلكترونية ضرورية. أمثلة على هذه الأجهزة هي:

• المصابيح.
• شاشات الكريستال السائل
• كاشفات المصفوفة الضوئية.

قسم الإلكترونيات الكمومية مكرس للأجهزة والهياكل ، أساسها تفاعل الموجة الضوئية مع المادة. تشمل أجهزة الإلكترونيات الكمومية أجهزة الليزر والأجهزة البصرية غير الخطية التي تُستخدم لتضخيم الموجات وتحويلها.

البصريات الكمومية مكرسة بشكل أساسي للخصائص الكمومية والمتماسكة للضوء.

يستخدم مصطلح "التكنولوجيا البصرية" الآن لوصف الأجهزة والأنظمة المستخدمة في الاتصالات الضوئية ومعالجة المعلومات الضوئية.

الضوئيات كأحد أتباع البصريات

يعكس مصطلح الضوئيات العلاقة بين البصريات والإلكترونيات. يتم تعزيز هذه العلاقة من خلال الدور المتزايد لمواد وأجهزة أشباه الموصلات في الأنظمة البصرية.

في هذا الصدد ، تبحث الإلكترونيات في عمليات التحكم في تدفق الشحنات الكهربائية في الفراغ والمادة ، بينما تكون الضوئيات مسؤولة عن التحكم في الفوتونات في الفضاء الحر أو وسط مادي. تتداخل مجالات الموضوع في كلا القسمين العلميين ، لأن الإلكترونات قادرة على التحكم في تدفق الفوتونات ، ويمكن للفوتونات التحكم في تدفق الإلكترونات.

يشير اسم "الضوئيات" إلى أهمية فهم الطبيعة الجسيمية للضوء في وصف مبادئ تشغيل العديد من الأجهزة في علم البصريات.

تدرس الضوئيات العمليات والظواهر التالية:

• عمليات توليد ضوء متماسك باستخدام الليزر والضوء غير المترابط باستخدام مصادر الإنارة ، مثل مصابيح LED.
• انتقال الضوء في الفضاء الحر ، من خلال العناصر "الكلاسيكية" للبصريات (العدسات والأغشية وأنظمة التصوير) والموجهات الموجية (على سبيل المثال ، الألياف الضوئية).
• يتم استخدام التعديل والتبديل والمسح الضوئي للضوء مع الأجهزة التي يتم التحكم فيها بالكهرباء ، صوتيًا أو بصريًا.
• التضخيم وتحويل التردد لموجة ضوئية أثناء تفاعل الموجة مع المواد غير الخطية.
• كشف الضوء.

نتائج أبحاث الضوئيات تجد تطبيقات في الاتصالات الضوئية ومعالجة الإشارات والاستشعار وعرض المعلومات والطباعة ونقل الطاقة.

أربع نظريات للضوء ، كل من هذه النظريات أكثر عمومية من السابقة:

• البصريات الشعاعية
• بصريات الموجة
• البصريات الكهرومغناطيسية
• بصريات الفوتون.

1. نظرية التفاعل مع المادة.

   نظرية أشباه الموصلات وخصائصها البصرية.

تُستخدم البصريات الشعاعية في الضوئيات لوصف أنظمة التصوير ، وشرح سبب محدودية هذه البصريات عند النظر في العمليات في موجهات الموجات والرنانات.

تُستخدم نظرية الموجات العددية بواسطة الضوئيات في دراسة الحزم الضوئية ، وهي ضرورية لفهم العمليات في الليزر وبصريات فورييه وهي مفيدة في وصف الأنظمة البصرية المتماسكة والتصوير المجسم.

النظرية الكهرومغناطيسية للضوء هي الأساس للنظر في استقطاب وتشتت الضوء وبصريات الموجة الموجهة والألياف والرنان.

تصف بصريات الفوتون تفاعل الضوء والمادة. يشرح عمليات توليد وتسجيل الضوء ، إزاحة الضوء في الوسائط غير الخطية.

ملاحظة 1

تتعامل الضوئيات مع تصميم واستخدام الأجهزة الضوئية والكهربائية الضوئية والكهروضوئية.

الضوئيات كعلم

ملاحظة 2

علم الضوئيات هو علم يستكشف أساسيات وتطبيق الإشارات الضوئية كتدفقات الفوتون في الأجهزة والأنظمة المختلفة.

يمكن تعريف الضوئيات على أنها علم إنشاء الفوتونات والتحكم فيها واكتشافها في الأجزاء المرئية والأشعة تحت الحمراء من الطيف ، ونشرها في الجزء فوق البنفسجي ، وهو جزء الأشعة تحت الحمراء ذي الأطوال الموجية الطويلة. يتم حاليًا إنشاء ليزر الشلال الكمي في هذه المناطق.

تم احتساب تاريخ الضوئيات كعلم منذ عام 1960 (ثم اخترع الليزر). تم تشكيل الضوئيات على أساس العديد من العلوم (بالإضافة إلى البصريات) ، على سبيل المثال:

• فيزياء الحالة الصلبة؛
• علم المواد؛
• المعلوماتية؛
• فيزياء أشباه الموصلات ، إلخ.

ملاحظة 3

ظهر مصطلح "الضوئيات" نفسه لأول مرة في أعمال أ. Terenin "فوتونات جزيئات الصبغة". في عام 1970 ، بدأ تعريف الضوئيات على أنها علم يدرس العمليات والظواهر التي تعمل فيها الفوتونات كناقلات للمعلومات.

الاهتمامات العلمية للضوئيات واسعة. إذا نظرت في الماضي في القضايا المتعلقة بالاتصالات بشكل أساسي ، فإن مجالات اهتمامها الآن تشمل:

• الليزر؛
• التقنيات في مجال أشباه الموصلات.
• البحث في علم الأحياء والكيمياء.
• القضايا البيئية؛
• كائنات نانوية.
• المعلوماتية ، إلخ.

من خلال المشاركة في إنشاء الإشارات الضوئية والتحكم فيها وتنظيمها ، تُستخدم نتائج أبحاث الضوئيات على نطاق واسع: من نقل المعلومات باستخدام الألياف الضوئية إلى تصميم أجهزة الاستشعار التي تعدل الإشارات الضوئية التي تحدث عندما تتغير المعلمات البيئية.

مبيعات منتجات الضوئيات المدنية المصنعة في روسيا ، مليار روبل في العام

حجم مبيعات منتجات الضوئيات المدنية المنتجة في الاتحاد الروسي (للسوق المحلي / للتصدير) (مليار روبل في السنة)

قرار من حكومة الاتحاد الروسي مؤرخ في 24 يوليو 2013 برقم 1305-rتمت الموافقة على خطة العمل ("خارطة الطريق") "تطوير التقنيات الإلكترونية الضوئية (الضوئيات)"

قرار من وزارة الصناعة والتجارة الروسية مؤرخ في 27 أكتوبر 2016 رقم 3385تم إجراء تغييرات على تكوين مجموعة العمل حول الضوئيات لتنسيق الأنشطة لتطوير الصناعة في إطار برامج الدولة وبرامج التنمية المبتكرة لشركات الدولة. الشركات بمشاركة الدولة وبرامج المنصة التكنولوجية "الضوئيات" ، التي تمت الموافقة عليها بأمر من وزارة الصناعة والتجارة الروسية بتاريخ 29 نوفمبر 2013 برقم 1911

جمهورية موردوفيافي 18 فبراير 2008 ، تم تسجيل الشركة المساهمة "أنظمة الألياف البصرية" (المشار إليها فيما يلي باسم JSC OVS). مستثمرو الشركة هم OJSC RUSNANO، LLC GPB - High Technologies، Republic of Mordovia.

الهدف الرئيسي لشركة JSC OVS هو تنفيذ مشروع لإنشاء أول مصنع في روسيا لإنتاج الألياف الضوئية. يتم تنفيذ إنشاء وإطلاق المصنع من قبل JSC OVS بالشراكة مع Rosendahl Nextrom (فنلندا). توفر Rosendahl Nextrom المعدات اللازمة للمشروع وتنقل تكنولوجيا الإنتاج ، بما في ذلك براءات الاختراع والمعرفة ، بالإضافة إلى تدريب الموظفين وتدريبهم.
ينص المشروع على الإنتاج الصناعي للاتصالات السلكية واللاسلكية والألياف البصرية التقنية ، وإدخال أحدث الإنجازات في إنشاء الهياكل النانوية في الألياف الضوئية واستخدام التقنيات النانوية لتحسين خصائص الألياف. الألياف الضوئية هي مادة خام رئيسية لإنتاج كابلات اتصالات الألياف الضوئية المستخدمة في بناء شبكات الاتصالات الضوئية الثابتة.
يتمتع مصنع JSC OBC بتكوينه الحالي بقدرة إنتاجية تبلغ 2.4 مليون كيلومتر من الألياف الضوئية سنويًا ، والتي ستوفر 40-50 ٪ من طلب مصانع الكابلات الروسية في الألياف الضوئية و 100 ٪ تلبي حاجة مصانع الكابلات المحلية في مجال البصريات منتجات الكابلات التي تستخدم في إنتاج الألياف والتي يتم بيعها من خلال نظام المشتريات العامة. من الممكن زيادة الإنتاج إلى 4.5 مليون كيلومتر في السنة (70-100٪ من حجم السوق الحالي) في نفس موقع الإنتاج من خلال تحديث معدات المعالجة.
لن يوفر تنظيم الإنتاج المتسلسل للألياف الضوئية 14 مصنعًا روسيًا لإنتاج الكابلات الضوئية بالمواد الخام المحلية فحسب ، بل سينظم أيضًا تصدير الألياف إلى بلدان رابطة الدول المستقلة وخارجها.
في 25 سبتمبر 2015 ، تم افتتاح المصنع. وحضر حفل الإطلاق نائب رئيس وزراء الاتحاد الروسي أركادي دفوركوفيتش ، ورئيس جمهورية موردوفيا فلاديمير فولكوف ورئيس مجلس إدارة روسنانو أناتولي تشوبايس.
حتى أكتوبر 2016 ، أجرى المصنع اختبارات الألياف البصرية واعتمادها ، بما في ذلك مع PJSC Rostelecom ، والتي أكدت جودة الألياف المحلية. في 15 أكتوبر 2016 ، بدأ الإنتاج الصناعي لمنتجات JSC OVS.

منطقة كالوغا.في أوبنينسك ، في إطار المشروع الدولي (روسيا-ألمانيا) ، تم إنشاء مركز إقليمي للابتكار والتكنولوجيا في مجال الليزر - وهو مركز للاستخدام الجماعي (Kaluga LITC-CCU). تتمثل مهمة المركز في تعزيز الترويج لتقنيات ومعدات الليزر في صناعة المنطقة. ولهذه الغاية ، ينفذ المركز أنشطة استشارية ، وعروض توضيحية لمعدات الليزر الحديثة ، ويقوم بتعليم وتدريب الموظفين. تعد Kaluga LITC-CCU جزءًا من هيكل الابتكار في المنطقة وتتمتع بدعم الحكومة الإقليمية في شكل إعانات ، فضلاً عن دعوات للمشاركة في حملات التسويق في شكل بعثات تجارية.

منطقة بيرم.تلقى مشروع "إنشاء إنتاج كثيف العلم للدوائر الضوئية المتكاملة لأجهزة الملاحة" (JSC "شركة Perm Research and Production Instrument-Making Company") بدعم من حكومة إقليم بيرم ، منحة من وزارة التعليم والعلوم من روسيا بمبلغ 160 مليون روبل

منطقة بيرم.تم تضمين مشروع "إنشاء إنتاج الكابلات الضوئية المدمجة في السلك الأرضي" (LLC "Inkab") بدعم من حكومة إقليم بيرم من قبل وزارة الصناعة والتجارة الروسية في قائمة الاستثمار المعقد ذي الأولوية المشاريع التي تتلقى إعانات للتعويض عن الفوائد المدفوعة على القروض المأخوذة من المؤسسات الائتمانية الروسية ، والمبلغ التقديري للدعم القريب 100 مليون روبل

منطقة بيرم.وفقًا لنتائج المسابقة الإقليمية في إطار برنامج صندوق تشجيع الابتكار Umnik ، تلقى العلماء الشباب من مجموعة Photonics ، التي نظمها المكتب التمثيلي الإقليمي للصندوق بدعم من حكومة PC ، منحتين في عام 2014 بإجمالي مقدار 800 الف روبل:

• "تطوير نظام اتصالات وقياس الألياف الضوئية على متن الطائرة.
• "تطوير جيروسكوب بصري متكامل يعتمد على تأثير" وضع معرض الهمس "؛

منطقة سمارة.يتم تطوير أهم البحوث الأساسية والتطبيقية والتطوير في المنطقة في المجالات ذات الأولوية لتطوير تقنيات الليزر:

• البحوث الأساسية في مجال تقنيات الليزر: SF IRE RAS ، المعهد العلمي والتعليمي للبصريات و Biophotonics SSU. ن. Chernyshevsky ، NPP Inzhekt LLC ؛
• البحث التطبيقي في مجال تقنيات الليزر: المعهد العلمي والتعليمي للبصريات والضوئيات الحيوية ، SSU ن. Chernyshevsky، Federal State Unitary Enterprise NPP Almaz، Research and Production Company Pribor-T SGTU، CJSC Kantegir، JSC TsNIIIA، Scientific and Production Company Piezon، Research Institute of Sign Synthesizing Electronics Volga، LLC NPP Inzhekt، LLC التكنولوجيا النانوية للزجاج "، LLC "العربي" وغيرهم.
• تطوير المواد والقاعدة التقنية والبنية التحتية لتقنيات الليزر: NPP Inzhekt LLC ، NPF Pribor-T SSTU ، CJSC Kantegir ؛
• التدريب في مجال تقنيات الليزر: المعهد العلمي والتعليمي للبصريات و Biophotonics ، SSU ن. Chernyshevsky و NPF "Pribor-T" SSTU وغيرها.

I. تعريف الضوئيات الراديوية

على مدى العقود الماضية ، في مجال أنظمة الإرسال فائقة النطاق ، كنا نراقب عملية استبدال الأنظمة "الإلكترونية" بأنظمة "فوتونية". هذا يرجع في المقام الأول إلى الطبيعة الفيزيائية المختلفة للفوتون. إن غياب الشحنة والكتلة يمنحها خصائص مستحيلة للإلكترون. نتيجة لذلك ، لا تخضع الأنظمة الضوئية (مقارنةً بـ "الإلكترونية") لمجالات كهرومغناطيسية خارجية ، ولديها نطاق إرسال وعرض نطاق إشارة أكبر بكثير.

هذه المزايا والعديد من المزايا الأخرى التي تم تحقيقها بالفعل على أساس الضوئيات في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية تمنح الحق في التحدث عن ظهور اتجاه جديد - الضوئيات الراديوية ، والتي نشأت من اندماج الإلكترونيات الراديوية ، والبصريات المتكاملة والموجة ، والإلكترونيات الضوئية الميكروية و عدد من فروع العلم والإنتاج الصناعي الأخرى.

بعبارة أخرى ، تحت الضوئيات الراديوية (ضوئيات الميكروويف)سوف نفهم ، بتوحيد مجموعة واسعة من مجالات العلوم والتكنولوجيا ، والتي تتعلق بشكل أساسي بمشاكل إرسال واستقبال وتحويل إشارة باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق الموجات الدقيقة والأجهزة والأنظمة الضوئية.

II. التصوير الإشعاعي سهل!

2. .
3. قم بتنزيل الأرشيف مع العرض التقديمي ونسخة التقرير.

ثالثا. أساسيات الضوئيات الراديوية

1. اتجاه جديد في الضوئيات هو الإلكترونيات الضوئية للموجات الدقيقة. أنا. بيلكين ، أ. سيجوف. // هندسة الراديو والالكترونيات ، المجلد 54 ، العدد 8 ، ص 901-914. 2009 //.
2. أساسيات الميكروويف الضوئية. فينسينت جو يوريك جونيور ، جايسون دي ماكيني ، كيث ج.ويليامز. // موسكو. تكنوسفير. 2016 //.

رابعا. المكونات والأجهزة والأنظمة الضوئية والراديوية

الليزر

1. مبادئ الليزر. الطبعة الرابعة. O. Zvelto. // SPb. ظبية. 2008 //.

المولدات الكهروضوئية

1. المولد الكهروضوئي - أول جهاز للإلكترونيات الضوئية للميكروويف. أنا. بيلكين ، أ. لوباريف. // الإلكترونيات: العلوم والتكنولوجيا والأعمال رقم 6. 2010 //.
2. مولد الميكروويف الكهروضوئي ذو الموجة الدورانية القابل للضبط. أ. أوستينوف ، أ. نيكيتين ، بكالوريوس كالينيكوس. // مؤتمر عموم روسيا "الالكترونيات والالكترونيات الدقيقة الميكروويف". 2015 //.

المغيرات الكهروضوئية

1. المواد الكهروضوئية القائمة على أغشية رقيقة من البلورات الجزيئية - مزايا وآفاق الاستخدام. أنا. دينيسيوك ، يو. بورونكوفا ، تلفزيون. سميرنوفا. // مجلة بصرية ، العدد 74 ، ص. 63-69. 2007 //.
2. مُعدِّل كهربائي بصري منخفض الجهد يعتمد على بلورات DAST الجزيئية الرقيقة. أنا. دينيسيوك ، يو. بورونكوف. // CriMiCo. 2007 //.
3. معدِّلات Mach-Zehnder الكهروضوئية المتكاملة وقاعدة المكونات السلبية الأخرى للضوئيات الراديوية. أ. بيلوسوف ، يو. فولكين ، أ. جاميلوفسكايا ، أ. دوبروفسكايا ، تلفزيون. سميرنوفا. // المؤتمر العلمي والعملي الروسي "تطوير وإنتاج قاعدة المكونات الإلكترونية المحلية" ("Component-2014"). 2014 // تنزيل الأرشيف مع عرض التقرير ونسخة منه.
4. المغير الكهروضوئي وفقًا لمخطط مقياس التداخل Mach-Zehnder. في. أفاناسييف. // الضوئيات التطبيقية. T3. رقم 4. 2016 //.

ADCs المشعة والمعالجات التناظرية

1. مسح وتحليل المحول التناظري إلى الرقمي. روبرت هـ. والدن. // مجلة IEEE حول مجالات محددة في الاتصالات ، المجلد. 17 ، لا. 4 أبريل. 1999 //.
2. آفاق تنفيذ ADC باستخدام طرق الميكروويف الضوئية. يو. Volkhin.// الندوة العلمية "المشاكل الحديثة في الفيزياء الإشعاعية وهندسة الراديو" 29/1/2011. 2015 // تنزيل الأرشيف مع العرض التقديمي ونسخة التقرير.
3. نظرة عامة على الطرق الممكنة لتنفيذ ADCs المشعة. إي. تيخونوف ، يو. Volkhin.// المؤتمر العلمي والتقني لعموم روسيا الخامس "تبادل الخبرات في مجال إنشاء الأنظمة الإلكترونية الراديوية فائقة الاتساع" (SHF-2014). 2014 //.
4. مراجعة ودراسة الخيارات الممكنة لتنفيذ المعالجات التناظرية فائقة الاتساع في نطاق الموجات الدقيقة باستخدام طرق ووسائل الضوئيات الراديوية. أ. جاميلوفسكايا ، أ. بيلوسوف ، إي. تيخونوف ، أ. دوبروفسكايا ، يو. Volkhin.// معدات الكترونية. السلسلة 2: أشباه الموصلات. رقم 5 (239). ص 4-11. 2015 //.

رادار. بعيد

1. نحو تنفيذ تقنيات الضوئيات الراديوية في أنظمة الرادار AFAR. م. ميتاشيف. // نشرة سبجوتي. رقم 2. 2015 //.
2. مفهوم بناء محطة رادار على أساس عناصر الضوئيات الراديوية. أ. شوموف ، إس. نيفيدوف ، أ.ر. بيكميتوف. // العلم والتعليم. MSTU im. م. بومان. إلكترون. مجلة رقم 05 ، ص 41-65. 2016 //.
3. حول آفاق استخدام أساليب ووسائل الميكروويف الضوئية في الرادار عريض النطاق والاتصالات اللاسلكية فائقة النطاق. يو. فولكين ، أ.م. ماندريك ، يو. نوسوف. // ندوة علمية بعنوان "المشكلات الحديثة في الفيزياء الإشعاعية وهندسة الراديو". 27 نوفمبر 2010 // قم بتنزيل الأرشيف مع العرض التقديمي ونسخة التقرير.

المسارات الضوئية الراديوية والميكروويف التناظري FOCL

1. ميكروويف تناظري FOCL مع معاملات نقل موجبة. يو. فولكين ، ت. جومزيكوفا. // المؤتمر العلمي والتقني لعموم روسيا الرابع "تبادل الخبرات في مجال إنشاء الأنظمة الإلكترونية الراديوية فائقة الاتساع" (SHF-2012). 2012 // تنزيل الأرشيف مع العرض التقديمي ونسخة التقرير.
2. حول إمكانية تنفيذ مسارات ضوئية راديوية تناظرية واسعة النطاق من نطاق الموجات الصغرية مع معاملات إرسال موجبة. يو. فولكين ، أ. جاميلوفسكايا. // 18 ندوة علمية وتقنية تنسيقية حول تكنولوجيا الميكروويف: المواد. منطقة نيجني نوفغورود ، ص.خاخالي. 2013 //.
3. ميكروويف تناظري FOCL مع معاملات نقل موجبة. يو. فولكين ، أ. جاميلوفسكايا. // XXXX الندوة العلمية "المشاكل الحديثة للفيزياء الإشعاعية وهندسة الراديو" 27.04.2013 // تحميل الأرشيف مع العرض ونسخة التقرير.
4. مسار استقبال ضوئي راديوي متعدد الوظائف واسع النطاق للغاية لمعالجة الإشارات التناظرية لنطاقات الطول الموجي والسنتيمتر والمليمتر. أ. بيلوسوف ، يو. فولكين ، أ. جاميلوفسكايا ، أ. دوبروفسكايا ، إي. تيخونو. // مؤتمر عموم روسيا "الالكترونيات والإلكترونيات الدقيقة الميكروويف" 2015 //.
5. قناة استقبال الفوتون الراديوي لنطاق الميكروويف مع التغاير البصري. س. Boev ، V.V. فالويف ، في. كولاجين ، ف. شيريبينين. // مجلة راديو الكترونيك رقم 2 ، 2015 //.

حواجز شبكية من الألياف

1. حواجز شبكية ليفية لمعامل الانكسار وتطبيقاتها. م. فاسيليف ، أوي. ميدفيدكوف ، أ. بوزكوف. // إلكترونيات الكم ، 35 ، رقم 12. 2005 //.

خطوط تأخير

1. خطوط تأخير الألياف الضوئية. V.A. كوزنتسوف ، في. تسوكانوف ، م. ياكوفليف. // ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟. ؟؟؟؟ G. //.

أدلة الموجات الضوئية

1. أدلة الموجات الضوئية المستوية والألياف الضوئية. HG Unger. // موسكو. العالمية. 1980 //.
2. أدلة خاصة بالألياف الضوئية. الدورة التعليمية. ب. شومكوف. // بيرميان. PNRPU. 2011 //.
3. نظرية الأدلة الموجية الضوئية. أ. سنايدر ، ج. لوف. // موسكو. الراديو والاتصالات. 1987 //.
4. مقدمة في نظرية الأدلة الموجية الضوئية. م. آدامز. // موسكو. العالمية. 1984 //.
5. ضوئيات الدليل الموجي. الدورة التعليمية. ن. نيكونوروف ، إس إم. شانداروف. // سان بطرسبرج. ITMO. 2008 //.
6. خطوط نقل الدليل الموجي. بمعنى آخر. إيفيموف ، ج. شيرمينا. // موسكو. اتصال. 1979 //.
7. السوليتونات الضوئية. من أدلة الضوء إلى البلورات الضوئية. يوس. كيفشار ، ج. أغراوال. // موسكو. FizMatLit. 2005 //.

V. نمذجة وحساب معلمات أنظمة الفوتون والفوتون الراديوي.

النمذجة. الطرق العددية. نذل - وغد.

1. الضوئيات الحسابية. إ. كا. // ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟، ؟؟؟؟ G. //.
2. محاكاة عددية لمُحَوِّل كهربائي بصري يعتمد على جهاز ميكروسوناتور فابري-بيروت لجهاز استقبال بصري ميكروويف. أ. أهارونيان ، أو في. Bagdasaryan ، T.M. كنيازيان. // Izv. NAS RA و SEUA. سر. TN. ، المجلد LXIV ، رقم 3. 2011 //.

السادس. قياس معاملات الأنظمة الضوئية الضوئية والراديوية

قياسات. علم القياس

1. طرق القياس في الألياف الضوئية. الدورة التعليمية. أ. تسابلين ، م. Likhachev. // بيرميان. PNRPU. 2011 //.
2. قياس انعكاس الألياف الضوئية. أ. ليستفين ، ف. ليستفين. // موسكو. ليزارارت. 2005 //.

سابعا. أساسيات الضوئيات ، والإلكترونيات الضوئية ، والألياف والبصريات المتكاملة ، وتكنولوجيا الألياف ، وخطوط نقل ونقل الألياف الضوئية الرقمية (FOCL ، FOCL)

الضوئيات والضوئيات النانوية

1. تقنية النانو وتطبيقاتها. د. زايتسيف. // موسكو. أكتايون. 2011 //.
2. عناصر الضوئيات. المجلد الأول في الفضاء الحر والوسائط الخاصة. كيجو إيزوكا. // شركة John Wiley & Sons Inc. 2002 //.
3. أساسيات الضوئيات. Bahaa E.A. صالح ، مالفين كارل تيش. // شركة John Wiley & Sons Inc. 1991 //.

الإلكترونيات الضوئية

1. الإلكترونيات الضوئية. إ. كاريخ. // مينسك. BGU. 2002 //.
2. الإلكترونيات الضوئية في الأسئلة والأجوبة. إس جوندا ، دي سيكو. // لينينغراد. إنرجواتوميزدات. 1989 //.

الألياف البصرية والمتكاملة

1. الألياف الضوئية: بعد أربعين سنة. تأكل. ديانوف. // إلكترونيات الكم ، 40 ، رقم 1. 2010 //.
2. مقدمة في نظام الألياف البصرية. تحرير الثاني. جون باورز. // ماكجرو - هيل. 1996 //.
3. الألياف البصرية غير الخطية. أغراوال. // موسكو. العالمية. 1996 //.
4. دليل تقنية الألياف البصرية. الطبعة الثانية. دونالد جيه ستيرلنج. 1998 // موسكو. لوري. 1998 //.
5. مواد وتقنيات الألياف الضوئية المتكاملة. الدورة التعليمية. أ. إغناتيف ، إس. كيسيليف ، ن. نيكانوروف ، أ. سيدوروف ، أ. رومان. //
6. مواد وتقنيات البصريات المتكاملة. الدورة التعليمية. ن. نيكانوروف ، أ. سيدوروف. // سان بطرسبرج. ITMO. 2009 //.
7. البصريات والليزر ، بما في ذلك الألياف البصرية والموجهات الموجية الضوئية. مات يونغ. // موسكو. العالمية. 2005 //.

تكنولوجيا الألياف وخطوط نقل ونقل الألياف الضوئية الرقمية (FOCL ، FOCL)

1. تكنولوجيا الألياف الضوئية: الوضع الحالي والآفاق. الطبعة الثانية. إد. م. دميتريفا ، ن. سليبوفا. // موسكو. تقنية الألياف الضوئية. 2005 //.
2. تقنية الألياف الضوئية. دليل عملي. في. تسوكانوف ، م. ياكوفليف. // موسكو. هندسة الأشعة تحت الحمراء. 2014 //.

ثامنا. أساسيات الإلكترونيات ودوائر أشباه الموصلات

1. دليل الجيب للإلكترونيات. إم تيولي. // موسكو. إنرجواتوميزدات. 1993 //.
2. فن الدوائر. الطبعة الرابعة. هورويتز ، دبليو هيل. // موسكو. العالمية. 1993 //.
3. دوائر أشباه الموصلات. الطبعة ال 12. دبليو تيتز ، ك. شينك. // موسكو. DMK. 2008 //.

أقيم المعرض الصناعي الدولي "Innoprom-2015" في يكاترينبورغ. هذا العام ، غطت الجلسات العامة والاجتماعات والمؤتمرات الدولية وأفرقة الخبراء مجموعة واسعة من الموضوعات والقضايا. وقد نتج عن هذا الاتصال عشرات الاتفاقيات المحددة والعقود الرئيسية.

المستقبل ينتمي إلى الضوئيات. كان أحد أكثر المناقشات مثمرة في المائدة المستديرة "الضوئيات - القوة الدافعة وراء التطور المبتكر للصناعة" ، والتي ناقشت تطور الضوئيات في روسيا ، وآفاق تطبيقها في العلوم والصناعة. شركاء الحدث هم رواد الصناعة: Shvabe و Laser Center و Skolkovo. مصطلح "الضوئيات" ، الذي تم تشكيله عن طريق القياس بكلمة "إلكترونيات" ، ظهر منذ وقت ليس ببعيد ، منذ 5-7 سنوات. تحتل روسيا مكانة ذات أولوية في العالم في مجال الضوئيات. وقف العلماء البارزون في بلدنا على أصول هذا الاتجاه: الأكاديميون نيكولاي باسوف ، ألكسندر بروخوروف ، نيكولاي فافيلوف. تحتل الآن مدرسة فالنتين بافلوفيتش جابونتسيف المكانة الرائدة في سوق الضوئيات. IPG Photonics ، التي يرأسها ، تصنع 40 بالمائة من ليزرات الألياف في العالم.

"في روسيا ، لدينا المئات من الشركات والمنظمات العاملة في مجال الضوئيات. إنهم يجرون بحثًا علميًا وينشرون مقالات علمية ، وينتجون منتجات يمكن طلبها وشرائها ، وتدريب موظفين متخصصين ، "كما يقول إيفان كوفش ، رئيس جمعية الليزر في روسيا. - وهذا يشمل المعاهد الأكاديمية والفرعية والجامعات والمؤسسات ومكاتب التصميم ، ولكن بشكل عام منطقتنا هي الشركات الصغيرة. تنتج حوالي 350 شركة صغيرة 70 في المائة من جميع الضوئيات المدنية في روسيا ، وحوالي ألفي نموذج هي عناصر بصرية ، ونوع من مصادر الإشعاع وأنواع أخرى من المنتجات ".

إن إحدى المهام الأساسية للصناعة ليس فقط الإبداع ، ولكن أيضًا الترويج للتكنولوجيا في الممارسة ، وأداة قوية جدًا لذلك هي مراكز الكفاءة الصناعية الإقليمية. الآن يتم استخدامها في جميع أنحاء العالم ، ولدينا أيضًا مثل هذه الخبرة في بلدنا. على سبيل المثال ، تم إنشاء خمسة مراكز روسية ألمانية في روسيا خلال السنوات العشر الماضية بموجب الاتفاقية الروسية الألمانية للتعاون العلمي والتقني في مجال الليزر والتقنيات البصرية. قام الألمان بتزويدهم بأحدث المعدات ، وتعمل المراكز في خمس مدن ، وهي صغيرة ، كل منها 5-8 أشخاص. لمدة عشر سنوات ، مرت 1.5 ألف شركة من خلالها. وأصبح كل ثلث منهم اليوم مستخدمًا لتقنيات الليزر في معالجة المواد.

ما هي الاتجاهات الرئيسية في السوق العالمية اليوم؟ العامل الرئيسي هو الزيادة السريعة في عدد تقنيات وتقنيات الضوئيات التي لها تطبيقات اقتصادية بحتة. زيادة في إنتاج منتجات الضوئيات في تلك المناطق التي يتم استخدامها فيها بالفعل ، وهو ما يرتبط بكل من تطوير التقنيات وتطوير مواد ومعدات جديدة. الاتجاهات الرئيسية للتنمية اليوم هي تقنيات الإنتاج ، حيث أن البلدان المتقدمة قد شرعت في طريق إعادة التصنيع وتطالب بنشاط بتكنولوجيات جديدة. يمكن الحكم على كيفية تأثير تقنيات الليزر الضوئية على الابتكار من خلال هذا المثال. اليوم ، في مجال الإلكترونيات الدقيقة ، تتمثل المشكلة الأكثر أهمية في تقليل العنصر - الشريحة. أفضل حجم حتى الآن هو 20 نانومتر. من المستحيل القيام بذلك بدون الضوئيات. تستخدم هذه العملية الطباعة الحجرية ، سواء بالموجات القصيرة أو الأيونية. لذا ، فإن إنفاق مليون دولار على الطباعة الحجرية يسمح لك بإنتاج رقائق بقيمة 100 مليون دولار. يمكن استخدام هذه الرقائق ، التي لا يمكن تصنيعها بخلاف الليزر ، مقابل 1.5 مليار دولار من المنتجات النهائية: أجهزة الكمبيوتر والكاميرات الرقمية والهواتف وما إلى ذلك. فيما يلي آفاق استخدام الضوئيات: استثمرت مليون دولار - حصلت على 1.5 مليار نتيجة لذلك!

أو ، على سبيل المثال ، مثل هذا الموضوع المشتعل مثل "الضوئيات والطب". اليوم ، يشيخ سكان العالم بسرعة ، وتظهر العديد من الأمراض الجديدة. تأتي القضايا الصحية في المقدمة. على سبيل المثال ، تنفق الولايات المتحدة تريليون و 800 مليار دولار سنويًا على الصحة العامة ، وألمانيا - 225 مليار يورو. هذه أعداد ضخمة. وفقًا للخبراء اليابانيين ، فإن إدخال تقنيات الضوئيات في التشخيص والعلاج وحده يقلل من تكاليف الرعاية الصحية بنسبة 20 بالمائة. هذا حوالي 400 مليار دولار في السنة.

جانب آخر هو تقنية الإضاءة ، وبشكل أكثر دقة ، الإضاءة بمصابيح LED. 15 في المائة من إنتاج الكهرباء في العالم اليوم يتم إنفاقه على الإضاءة. من المرجح أن يتضاعف هذا الرقم في العشرين سنة القادمة بسبب التوسع الحضري السريع في آسيا ، والذي يأتي بتكلفة هائلة وتلوث ، لأن النفايات الناتجة عن توليد الطاقة هائلة. المخرج الوحيد هو استخدام مصابيح LED بكفاءة عالية. سيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الطاقة بمقدار النصف. كما تعلم ، تم منح مبتكري LED جائزة نوبل.

ومن المثير للاهتمام أنه في السنوات الأخيرة حدثت زيادة حادة في دور الصين في تطوير الضوئيات. جعل هذا الاتجاه من أولويات سياسة الدولة في مجال العلوم والتكنولوجيا. تقوم الصين بتطوير الضوئيات بمعدل 25 بالمائة سنويًا ، وقد تم إنشاء 5000 شركة في هذه الصناعة خلال 15 عامًا. واليوم ينتج الصينيون ضوئيات أكثر من الاتحاد الأوروبي بأكمله. تستخدم الولايات المتحدة والصين والاتحاد الأوروبي بنشاط كبير تأثير الدولة في تطوير الضوئيات.

اقرأ النسخة الكاملة من المقال في العدد الجديد من مجلة "الأرض النادرة".

وزارة الاتصالات في الاتحاد الروسي
المؤسسة التعليمية الحكومية العليا
التعليم المهني
جامعة ولاية فولغا للاتصالات
الكاتيونات والمعلوماتية »	Glushchenko A.G. ، جوكوف S.V.
_________________________________	أساسيات الضوئيات. ملاحظات المحاضرة. - سمارة: GOUVPO
	PGUTI ، 2009. - 100 ص.
قسم الفيزياء
	(ملخص عن التخصص).
اي جي. جلوشينكو ، S.V. جوكوف
ملاحظات المحاضرة
للانضباط الأكاديمي	المراجع:
	بيتروف ب. - مرشح العلوم التقنية ، استاذ مشارك ، استاذ مشارك للقسم “……… ..
أساسيات الصوتيات	»GOUVPO PSUTI
في اتجاه التحضير: الضوئيات والمعلوماتية البصرية ()

سمارة - 2009

	اسم
	قسم الانضباط
	مصادر مستمرة	مصادر الحرارة والغاز
	والمواصفات الخطية-	مصابيح التفريغ ، LED
		قصائد ، شرارة الليزر.
		الأنواع الرئيسية من الليزر
		(الحالة الصلبة ، الغاز ،
		أيوني ، أشباه الموصلات
		أنت ، مستمر و im-
	مصادر التروس-	نابض ، مع إعادة الهيكلة
	الأشعة السينية	تردد الإشعاع ومدته
		النبضات) ، جنرال الكتريك
		المولدات التوافقية ، WRC و
		محولات SMBS ،
		مولدات طيفية
		سوبر كونتينيوم
		فوتوكاثودات ومضاعفات ضوئية ، شبه
	مستقبلات الإشعاع	مستقبلات الموصل ،
		حصائر حساسة للضوء
		ضلوع ، ميكروبولومتر.
		الكهروضوئية و acu-
		ضوء ثابت
	أجهزة التحكم	الصمامات السائلة
	التوصيف	بلوري وشبه
	عصي متماسكة	موصل transpa-
	أشعة:	الكدمات ، الأجهزة على أساس
		هاء وسائط الانكسار الضوئي ،
		عوازل فاراداي
		شعاع الإلكترون و ،
		الكريستال السائل
	أجهزة العرض	شاشات عرض ليزر
	معلومة:	أنظمة هولو-
		يعرض الرسوم البيانية ، سي-
		أنظمة تشكيل الحجم

	اسم
	قسم الانضباط
		صورة صغيرة
		مبادئ إنشاء الجزئي-
		الكهروميكانيكية
	ميكرو إلكتروميكا	الأجهزة والطباعة الحجرية الضوئية
		fia ، بصري دقيق
	أجهزة nic	العناصر الكهروميكانيكية
		الشرطة تطبيق مايكرو
		الكهروميكانيكية
		الأجهزة؛
		مكونات الألياف
	أجهزة التحكم	خطوط بصرية ، وحدة -
		توري والمضاعفات و
	ضوء لينيا في المرجع-
		demultiplexers والعزل
	شعر عرة	توري موصلات
	أدلة ضوء الحصان:
		التركيز على السائقين
		عناصر؛
		عازل مستو
	أجهزة التحكم	أدلة موجية غير خطية
		محولات الطاقة
	ضوء لينيا في-	قراءات موجة القناة-
	بصريات متكاملة:	دى ، عناصر المدخلات والمخرجات
		إشعاع؛
		الدوائر الضوئية ، البصريات
	أجهزة التحكم	الترانزستور chesky ، الصغير
	تسليط الضوء على	رقاقة ، حدود بصرية
	على أساس الفوتونية	القراء ، الفوتون-
	بلورات:	ألياف بلورية

مقدمة

علم الفوتونات هو علم يدرس أشكال مختلفة من الإشعاع التي تنتجها جسيمات الضوء ، أي الفوتونات.

تعريفات المصطلح

ومن المثير للاهتمام أنه لا يوجد تعريف مقبول بشكل عام لمصطلح "الضوئيات".

علم الفوتونات هو علم توليد الفوتونات والتحكم فيها وكشفها ، خاصة في الطيف المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء ، وكذلك انتشارها في الأشعة فوق البنفسجية (الطول الموجي 10-380 نانومتر) والأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة (الطول الموجي 15-150 ميكرون) و جزء الأشعة فوق الحمراء من الطيف (على سبيل المثال ، 2-4 THz يتوافق مع طول موجة 75-150 ميكرومتر) ، حيث تتطور ليزر الشلال الكمي بنشاط اليوم.

يمكن أيضًا وصف الفوتونات بأنها مجال للفيزياء والتكنولوجيا المتعلقة بالانبعاث والكشف والسلوك وعواقب وجود الفوتونات وتدميرها. هذا يعني أن الضوئيات تتعامل مع التحكم في الإشارات الضوئية وتحويلها ولديها مجال واسع من التطبيقات: من نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية إلى إنشاء مستشعرات جديدة تعدل إشارات الضوء وفقًا لأدنى التغييرات في البيئة.

تشير بعض المصادر إلى أن مصطلح "البصريات" يتم استبداله تدريجيًا باسم معمم جديد - "الضوئيات".

تغطي الضوئيات مجموعة واسعة من الأجهزة البصرية والكهربائية الضوئية والأجهزة الإلكترونية الضوئية وتطبيقاتها المتنوعة. تشمل المجالات الأساسية للبحث في الضوئيات الألياف والبصريات المتكاملة ، بما في ذلك البصريات غير الخطية ، والفيزياء وتكنولوجيا مركبات أشباه الموصلات ، وأشعة الليزر ، والأجهزة الإلكترونية الضوئية ، والأجهزة الإلكترونية عالية السرعة.

اتجاهات متعددة التخصصات

بسبب النشاط العلمي والتقني العالمي المرتفع والطلب الكبير على نتائج جديدة

في مجال الضوئيات ، تظهر مجالات جديدة وجديدة متعددة التخصصات:

تدرس ضوئيات الميكروويف التفاعل بين إشارة ضوئية وإشارة كهربائية عالية التردد (أكبر من 1 جيجاهرتز). تشمل هذه المنطقة أساسيات تفاعل الميكروويف البصري ، وتشغيل الأجهزة الضوئية في الميكروويف ، والتحكم الضوئي لأجهزة الميكروويف ، وخطوط النقل عالية التردد ، واستخدام الضوئيات لأداء وظائف مختلفة في دوائر الميكروويف.

تجمع ضوئيات الكمبيوتر بين البصريات الفيزيائية والكمية الحديثة والرياضيات وتقنيات الكمبيوتر وهي في مرحلة التطوير النشط ، عندما يصبح من الممكن تنفيذ الأفكار والأساليب والتقنيات الجديدة.

المعلوماتية البصرية هي مجال من مجالات العلوم والتكنولوجيا المتعلقة بالبحث وإنشاء وتشغيل المواد والتقنيات والأجهزة الجديدة لنقل المعلومات واستلامها ومعالجتها وتخزينها وعرضها بناءً على التقنيات البصرية.

علاقة الضوئيات بمجالات العلوم الأخرى

البصريات الكلاسيكية. ترتبط الضوئيات ارتباطًا وثيقًا بالبصريات. ومع ذلك ، فقد سبقت البصريات اكتشاف تكميم الضوء (عندما أوضح ألبرت أينشتاين التأثير الكهروضوئي في عام 1905). أدوات البصريات - عدسة انكسارية ، ومرآة عاكسة ، ووحدات بصرية مختلفة كانت معروفة قبل عام 1900 بفترة طويلة. وفي الوقت نفسه ، فإن المبادئ الأساسية للبصريات الكلاسيكية ، مثل قاعدة Huygens ، ومعادلات Maxwell ، ومحاذاة لا تعتمد الموجة الضوئية على الخصائص الكمومية للضوء ، وتستخدم في كل من البصريات والضوئيات.

البصريات الحديثة مصطلح "الضوئيات" في هذا المجال مرادف تقريبًا لمصطلحات "البصريات الكمومية" و "الإلكترونيات الكمومية" و "البصريات الكهربائية" و "الإلكترونيات الضوئية". ومع ذلك ، يتم استخدام كل مصطلح من قبل مجتمعات علمية مختلفة ذات معانٍ إضافية مختلفة: على سبيل المثال ، مصطلح "البصريات الكمومية" غالبًا ما يشير إلى البحث الأساسي ، بينما يشير مصطلح "الضوئيات" غالبًا إلى البحث التطبيقي.

غالبًا ما يعني مصطلح "الضوئيات" في مجال البصريات الحديثة:

الخصائص الخاصة للضوء إمكانية إنشاء تقنيات المعالجة الضوئية

إشارات تشبيه لمصطلح "إلكترونيات".

تاريخ الضوئيات

بدأت الفوتونات كمجال علمي في عام 1960 باختراع الليزر ، وكذلك مع اختراع الصمام الثنائي الليزري في السبعينيات ، تلاه تطوير أنظمة اتصالات الألياف الضوئية كوسيلة لنقل المعلومات باستخدام طرق الضوء. شكلت هذه الاختراعات الأساس لثورة الاتصالات السلكية واللاسلكية في نهاية القرن العشرين ، وساعدت في دفع عجلة تطور الإنترنت.

تاريخياً ، ارتبطت بداية استخدام مصطلح "الضوئيات" في المجتمع العلمي بنشر كتاب "فوتونات جزيئات الصبغة" للأكاديمي أ. ن. تيرينين في عام 1967. قبل ثلاث سنوات ، بناءً على مبادرته ، تم إنشاء قسم الفيزياء الجزيئية الحيوية والفوتون في كلية الفيزياء بجامعة ولاية لينينغراد ، والتي أُطلق عليها منذ عام 1970 اسم قسم الفوتونات.

عرّف A.N. Terenin الضوئيات بأنها "مجموعة من العمليات الضوئية الفيزيائية والكيميائية الضوئية المترابطة." في علم العالم ، انتشر تعريف لاحق وأوسع للضوئيات ، كفرع من العلوم الذي يدرس الأنظمة التي تكون فيها الفوتونات حاملة للمعلومات. بهذا المعنى ، تم ذكر مصطلح "الضوئيات" لأول مرة في المؤتمر الدولي التاسع للتصوير عالي السرعة.

بدأ استخدام مصطلح "الضوئيات" على نطاق واسع في الثمانينيات فيما يتعلق بالاستخدام الواسع النطاق لنقل البيانات الإلكترونية عبر الألياف الضوئية من قبل مزودي شبكات الاتصالات (على الرغم من استخدام الألياف الضوئية في الاستخدام الضيق سابقًا). تم تأكيد استخدام المصطلح عندما أنشأ مجتمع IEEE تقريرًا أرشيفيًا

مع العنوان "رسائل تقنية الضوئيات" في النهايةالثمانينيات

في خلال هذه الفترة حتى حوالي عام 2001 ، كانت الضوئيات كمجال من مجالات العلوم تركز بشكل كبير على الاتصالات السلكية واللاسلكية. منذ عام 2001 ، مصطلح

تغطي "الضوئيات" أيضًا مجالًا كبيرًا من العلوم والتكنولوجيا ، بما في ذلك:

إنتاج الليزر ، والبحوث البيولوجية والكيميائية ، والتشخيص الطبي والعلاج ، وتكنولوجيا العرض والإسقاط ، والحوسبة الضوئية.

المعلوماتية البصرية

المعلوماتية البصرية هي مجال من مجالات الضوئيات يتم فيه إنشاء تقنيات جديدة لنقل المعلومات واستلامها ومعالجتها وتخزينها وعرضها بناءً على الفوتونات. من حيث الجوهر ، فإن الإنترنت الحديث لا يمكن تصوره بدون المعلوماتية البصرية.

تشمل الأمثلة الواعدة لأنظمة المعلومات البصرية ما يلي:

أنظمة اتصالات بصرية بمعدلات نقل بيانات تصل إلى 40 تيرابايت في الثانية عبر قناة واحدة ؛

أجهزة تخزين بصرية ثلاثية الأبعاد فائقة السعة تصل إلى 1.5 تيرابايت لكل قرص بأحجام قياسية ؛

أجهزة كمبيوتر متعددة المعالجات مع اتصال بين المعالجات البصرية ؛

جهاز كمبيوتر بصري يتحكم فيه الضوء في الضوء. يمكن أن يكون الحد الأقصى لتردد الساعة لمثل هذا الكمبيوتر هو 1012-1014 هرتز ، وهو ما يزيد بمقدار 3-5 مرات عن نظرائه الإلكترونيين الحاليين ؛

البلورات الضوئية عبارة عن بلورات اصطناعية جديدة ذات تشتت عملاق وتسجيل خسارة بصرية منخفضة (0.001 ديسيبل / كم).

المحاضرة 1 - الموضوع 1. تاريخ الضوئيات. مشكلة-

نحن حواسيب الكترونية.

القسم 1.1. تاريخ الضوئيات.

استخدام الضوء لنقل المعلومات له تاريخ طويل. استخدم البحارة مصابيح الإشارة لنقل المعلومات باستخدام شفرة مورس ، وقد حذرت المنارات البحارة من الأخطار لعدة قرون.

قام كلود تشاب ببناء برقية بصرية في فرنسا في تسعينيات القرن التاسع عشر. تم وضع رجال الإشارة على أبراج تقع من باريس إلى ليل على طول سلسلة بطول 230 كم. تم نقل الرسائل من طرف إلى آخر في 15 دقيقة. في الولايات المتحدة ، ربط التلغراف البصري بوسطن بجزيرة مارثا فينيارد ، الواقعة بالقرب من تلك المدينة. تم استبدال كل هذه الأنظمة في النهاية ببرقيات كهربائية.

أظهر الفيزيائي الإنجليزي جون تيندال في عام 1870 إمكانية التحكم في الضوء بناءً على الانعكاسات الداخلية. في اجتماع للجمعية الملكية ، تبين أن الضوء الذي ينتشر في تيار من المياه النقية يمكن أن يلتف حول أي زاوية. في التجربة ، تدفقت المياه فوق القاع الأفقي لمزلقة واحدة وسقطت بمحاذاة مسار قطع مكافئ إلى شلال آخر. دخل الضوء إلى تيار الماء من خلال نافذة شفافة أسفل الحوض الأول. عندما وجه تيندال الضوء بشكل عرضي إلى الطائرة ، يمكن للجمهور ملاحظة الانتشار المتعرج للضوء داخل الجزء المنحني من الطائرة. توزيع متعرج مماثل

يحدث تحويل الضوء أيضًا في الألياف الضوئية.

بعد عقد من الزمان ، حصل ألكسندر جراهام بيل على براءة اختراع لفوتوفون (شكل) ، وفيه اتجاه

باستخدام نظام من العدسات والمرايا ، تم توجيه الضوء إلى مرآة مسطحة مثبتة على قرن. تحت تأثير الصوت ، تأرجحت المرآة ، مما أدى إلى تعديل الضوء المنعكس. استخدم جهاز الاستقبال كاشفًا قائمًا على السيلينيوم ، وتختلف مقاومته الكهربائية اعتمادًا على شدة الضوء الساقط. غيّر ضوء الشمس المعدل بالصوت الساقط على عينة من السيلينيوم قوة التيار المتدفق عبر دائرة جهاز الاستقبال وأعاد إنتاج الصوت. أتاح هذا الجهاز إمكانية إرسال إشارة صوتية عبر مسافة تزيد عن 200 متر.

في في بداية القرن العشرين ، أجريت دراسات نظرية وتجريبية لأدلة الموجات العازلة ، بما في ذلك قضبان الزجاج المرنة.

في الخمسينيات من القرن الماضي ، طور براين أوبراين ، الذي عمل في شركة البصريات الأمريكية ، وناريندر كاباني وزملاؤه في كلية إمبريال للعلوم والتكنولوجيا في لندن ، الألياف المصممة لنقل الصور ، وقد وجدت هذه الألياف تطبيقًا في أدلة الضوء المستخدمة في طب المراقبة البصرية للأعضاء الداخلية البشرية كان الدكتور كاباني أول من طور الألياف الزجاجية في غلاف زجاجي وصاغ مصطلح "الألياف الضوئية" في عام 1956. في عام 1973 ، أسس الدكتور كاباني شركة Kaptron ، وهي شركة متخصصة في تقطيع الألياف البصرية و مفاتيح.

في في عام 1957 ، صاغ جوردون جولد ، خريج جامعة كولومبيا ، مبادئ الليزر كمصدر ضوئي مكثف. ساعد العمل النظري الذي قام به تشارلز تاونز مع آرثر شافلوف في مختبرات بيل في تعميم فكرة الليزر في المجتمع العلمي وتسبب في زيادة سريعة في الأبحاث التجريبية التي تهدف إلى إنشاء ليزر عامل. في عام 1960 ، ابتكر تيودور مايمان أول ليزر ياقوتي في العالم في مختبرات هيوز. في نفس العام ، عرض تاونز العملليزر الهليوم النيون. في عام 1962 ، تم الحصول على توليد الليزر على بلورة أشباه الموصلات. يستخدم هذا النوع من الليزر في الألياف البصرية. في وقت متأخر جدًا ، فقط في عام 1988 ، تمكن جولد من الحصول على أربعة

براءات اختراع جديدة بناءً على نتائج الأعمال التي قام بها في الخمسينيات	نفذت البحرية الأمريكية الألياف
سنوات ومكرسة لمبدأ عملية الليزر.	خط بصري على متن سفينة ليتل روك عام 1973. في
استخدام إشعاع الليزر كناقل للمعلومات	1976 كجزء من برنامج ALOFT للقوات الجوية
لم يتم تجاهلها من قبل المتخصصين في الاتصالات	استبدال معدات الكابلات لطائرة A-7 بالألياف
اللطف. إمكانيات إشعاع الليزر لنقل المعلومات	بصري. في نفس الوقت ، نظام الكابلات 302 كبلات نحاسية
التكوينات أعلى بـ 10000 مرة من قدرات التردد الراديوي	لي ، الذي يبلغ طوله الإجمالي 1260 مترًا ووزنه 40
الإشعاع ال. على الرغم من ذلك ، فإن إشعاع الليزر ليس كاملاً	كجم ، تم استبداله بـ 12 ألياف بطول إجمالي يبلغ 76 مترًا ووزن 1.7
مناسبة لنقل الإشارات في الهواء الطلق. للعمل	كلغ. كان الجيش أيضًا أول من أدخل الألياف
يتأثر هذا النوع من الخطوط بشكل كبير بالضباب والدخان والمطر ،	خط بصري. في عام 1977 ، تم إطلاق نظام 2 كم مع
وكذلك حالة الغلاف الجوي. شعاع الليزر كثير	معدل نقل المعلومات 20 ميجا بايت / ثانية (ميجا بايت في الثانية -
من الأسهل التغلب على المسافة بين الأرض والقمر من بينهما	du) التي ربطت محطة القمر الصناعي الأرضية بالمركز
دو حدود مانهاتن المقابلة. في هذا الطريق،	إدارة.
في البداية ، كان الليزر بمثابة اتصال	في عام 1977 ، أنشأت AT&T و GTE تجاريًا
مصدر ضوء لا يحتوي على وسيط إرسال مناسب.	كال أنظمة الهاتف القائمة على الألياف الضوئية.
في عام 1966 ، عمل تشارلز كاو وتشارلز هوكام في	لقد تجاوزت هذه الأنظمة في خصائصها تلك التي تم النظر فيها
مختبر اللغة الإنجليزية لمعايير الاتصالات السلكية واللاسلكية ،	معايير الأداء التي لم تتزعزع سابقًا ، والتي
	Lo لانتشارها السريع في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات
تستخدم كوسيط نقل عند تحقيق الشفافية ،	سنوات. في عام 1980 ، أعلنت AT&T عن شعر طموح-
توفير التوهين (يحدد خسائر الإرسال	نظام بصري حصان يربط بين بوسطن و
إشارة) أقل من 20 ديسيبل / كم (ديسيبل لكل كيلومتر). جاؤوا إلى	ريتشموند. وقد أظهر تنفيذ المشروع شخصيًا أن
الاستنتاج بأن المستوى العالي من التوهين المتأصل في الأول	صفات نمو التكنولوجيا الجديدة في المسلسل عالي السرعة
loknam (حوالي 1000 ديسيبل / كم) ، مرتبط بتلك الموجودة في الزجاج	الأنظمة ، وليس فقط في الإعدادات التجريبية. بواسطة-
الشوائب. كما تم تحديد طريقة لخلق مناسبة لهؤلاء	بعد ذلك ، أصبح من الواضح أنه يجب وضع الحصة في المستقبل على
اتصال الألياف المرتبطة بانخفاض في المستوى	تقنية بصرية الحصان ، والتي أظهرت إمكانية
الشوائب في الزجاج.	تطبيق عملي صخري.
في عام 1970 ، روبرت مورير وزملاؤه من	مع تقدم التكنولوجيا ، فإنها تتوسع بنفس السرعة
تلقت Corning Glass Works أول ألياف توهين	الأيائل والإنتاج المعزز. بالفعل في عام 1983 ، واحد
20 ديسيبل / كم. بحلول عام 1972 ، في ظل ظروف المختبر ،	كابل ألياف ضوئية مشروط ، لكن استخدامه العملي
مستوى 4 dB / km يتوافق مع معيار Kao و	ارتبط الاستخدام بالعديد من المشكلات ، وما إلى ذلك
هوكام. في الوقت الحاضر ، أفضل الألياف لها مستوى	لسنوات عديدة ، استخدم هذه الكابلات بشكل كامل
خسارة 0.2 ديسيبل / كم.	نجح فقط في بعض التطورات المتخصصة.
تم تحقيق ما لا يقل عن نجاح كبير في مجال شبه	بحلول عام 1985 ، المنظمات الرئيسية لنقل البيانات على
مصادر الموصلات وأجهزة الكشف والموصلات والتقنية-	مسافات طويلة ، AT&T و MO ، ليس فقط تنفيذ-
نظرية الإرسال ونظرية الاتصال وغيرها من الأمور ذات الصلة	سواء كانت أنظمة بصرية أحادية الوضع ، ولكنها وافقت عليها أيضًا على أنها
حليقة مناطق البصريات. كل هذا مع اهتمام كبير	المعيار للمشاريع المستقبلية.
سوم لاستخدام المزايا الواضحة للألياف	على الرغم من صناعة الكمبيوتر والتكنولوجيا
تسبب التشنجات اللاإرادية في منتصف وأواخر 70s كبيرة	شبكات الكمبيوتر وإدارة الإنتاج ليست كذلك
التقدم نحو إنشاء أنظمة الألياف البصرية.	بسرعة ، مثل الجيش وشركات الاتصالات السلكية واللاسلكية

ومع ذلك ، في هذه المجالات ، تم إجراء العمل التجريبي للبحث وإدخال التكنولوجيا الجديدة. أدى ظهور عصر المعلومات والحاجة الناتجة إلى أنظمة اتصالات أكثر كفاءة إلى زيادة تطوير تقنية الألياف الضوئية. اليوم ، تستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع خارج مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية.

على سبيل المثال ، أعلنت شركة IBM ، الشركة الرائدة في تصنيع أجهزة الكمبيوتر ، في عام 1990 عن إطلاق جهاز كمبيوتر جديد عالي السرعة يستخدم وحدة تحكم ارتباط للاتصال بمحركات الأقراص الخارجية والأشرطة القائمة على الألياف الضوئية. كان هذا أول استخدام للألياف الضوئية في المعدات التجارية. أتاح إدخال وحدة التحكم في الألياف ، المسماة ESCON ، نقل المعلومات بسرعات أعلى وعلى مسافات طويلة. كانت وحدة التحكم النحاسية السابقة تحتوي على معدل بيانات يبلغ 4.5 ميجابت في الثانية مع أقصى طول للخط يبلغ 400 قدم. تعمل وحدة التحكم الجديدة بسرعة 10 ميجابت في الثانية على مسافة عدة أميال.

في عام 1990 ، أظهر Lynn Mollinar القدرة على إرسال إشارة دون إعادة توليد بمعدل 2.5 جيجابت / ثانية على مسافة حوالي 7500 كم. عادة ، تحتاج إشارة الألياف الضوئية إلى تضخيمها وإعادة تشكيلها بشكل دوري ، كل 25 كم تقريبًا. أثناء الإرسال ، تفقد إشارة الألياف الضوئية الطاقة وتتشوه. في نظام Mollinar ، تم استخدام الليزر في نظام soliton وتم استخدام ألياف ذاتية التضخيم مع إضافات الإربيوم. نبضات Soliton (النطاق الضيق جدًا) لا تتشتت وتحتفظ بشكلها الأصلي أثناء انتشارها عبر الألياف. في الوقت نفسه ، حققت الشركة اليابانية Nippon Telephone & Telegraph سرعة 20 جيجابت / ثانية ، ومع ذلك ، على مسافة أقصر بكثير. تكمن قيمة تقنية soliton في الإمكانية الأساسية لمد نظام هاتف من الألياف الضوئية على طول قاع المحيط الهادئ أو المحيط الأطلسي ، والذي لا يتطلب تركيب مضخمات وسيطة. لكن منذ

منذ عام 1992 ، ظلت تقنية soliton على مستوى العروض المخبرية ولم تجد بعد تطبيقًا تجاريًا.

عصر المعلومات العمليات الأربع المتضمنة في معالجة المعلومات

تشكيل قائم على استخدام الإلكترونيات: 1.Sbrr

2. التخزين

3. المعالجة والتحليل

4. التحويل

لتنفيذ هذه العمليات ، يتم استخدام معدات حديثة إلى حد ما: أجهزة الكمبيوتر والمكاتب الإلكترونية وشبكات الهاتف المتفرعة والأقمار الصناعية والتلفزيون وما إلى ذلك. بالنظر حولك ، يمكنك العثور على الكثير من الأدلة على بداية حقبة جديدة. يبلغ النمو السنوي للخدمات في صناعة المعلومات الآن حوالي 15٪.

فيما يلي حقائق حول الأهمية

و آفاق الإلكترونيات في الحياة الحديثة.

في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1988 ، كان هناك 165 مليون جهاز هاتف ، بينما فيفي عام 1950 ، كان هناك 39 مليونًا فقط. بالإضافة إلى ذلك ، أصبحت الخدمات التي تقدمها شركات الهاتف أكثر تنوعًا.

من عام 1950 إلى عام 1981 ، زادت أسلاك نظام الهاتف من 147 مليون ميل إلى 1.1 مليار.

في في عام 1990 ، بلغ الطول الإجمالي للألياف الضوئية في أنظمة الهاتف الأمريكية حوالي 5 ملايين ميل. بحلول عام 2000 سترتفع إلى 15 مليون ميل. في الوقت نفسه ، تتوافق إمكانيات كل ليف مع إمكانيات العديد من الكابلات النحاسية.

في في عام 1989 ، تم بيع حوالي 10 ملايين جهاز كمبيوتر شخصي في الولايات المتحدة. في عام 1976 لم تكن هناك أجهزة كمبيوتر شخصية على الإطلاق. الآن هو عنصر مشترك لمعدات أي مكتب وإنتاج صناعي.

في حاليًا ، في الولايات المتحدة ، تتوفر الآلاف من قواعد بيانات الكمبيوتر من خلال جهاز كمبيوتر شخصي وشبكة هاتف تقليدية.

بدأت رسائل الفاكس (الفاكسات) تهيمن على المراسلات التجارية.

أول نظام هاتف يعمل بالألياف الضوئية	الاتصالات السلكية واللاسلكية وأجهزة الكمبيوتر
تم تركيبه في عام 1977 ، مما سمح بنقل المعلومات	حتى وقت قريب ، كان هناك ترسيم واضح
تشكيل بسرعة 44.7 ميجا بايت / ثانية والتفاوض	بين ما كان جزءًا من نظام الهاتف و
في وقت واحد على 672 قناة. اليوم نظام Sonet هو	فيما يتعلق بنظام الكمبيوتر. على سبيل المثال ، tele-
نظام قياسي في المهاتفة البصرية ، يسمح	تم منع شركات الخلفية من المشاركة في سوق الكمبيوتر
نقل المعلومات بسرعة قصوى تبلغ 10 جيجابت / ثانية ،	تقنية شوكة. واليوم يظل الحظر ساريًا رسميًا ،
وهو ما يقرب من 200 مرة أكبر من إمكانيات الخيار الأول-	لكن تأثيره ضعيف بشكل كبير. أجهزة الكمبيوتر
نظام chesky. توقع إنجاز وتوحيد	يمكن الآن نقل البيانات عبر خطوط الهاتف ، وتلك
سرعات أعلى بشكل ملحوظ ، والتي لم تتوفر بعد
على أساس المكونات الإلكترونية الحديثة.	الكمبيوتر) قبل الإرسال. الهاتف و com-
كل من الأمثلة المذكورة أعلاه ميزة	تتنافس شركات الكمبيوتر بشكل متزايد في سوق تكنولوجيا المعلومات.
مصادر المعلومات ووسائل جمعيتهم. تحت المعلومات	تقنيات التزاوج.
يمكن فهمه هنا على أنه محتوى محادثة هاتفية	أسباب تخفيف هذا الحظر هي
لص مع صديق وأي مشروع. وسائل نقل المعلومات	صافي. تطور التكنولوجيا الإلكترونية يعني الإغلاق
عمليات النقل من مكان إلى آخر مهمة من حيث وجودها	تفاعل اتجاهاتها المختلفة. الفرق بين
كمية كاملة من المعلومات في أي مكان في البلد. في الجودة-	الكمبيوتر وتكنولوجيا الهاتف ضعفت أكثر في
يمكن إعطاء مثال على نقل المعلومات كجهاز تلفزيون	1982 بعد انهيار AT&T ، أكبر شركة
محادثة في الخلفية مع مشترك في الطرف الآخر	أجزاء على نطاق عالمي. أصبحت شبكة المعلومات
البلدان ، والمحادثة بين المكاتب المجاورة ، مفصولة ب	نظام واحد. أصبح الآن من الصعب بشكل متزايد تحديد ما
بزوج من الأبواب. شركات الهاتف تستخدم بشكل متزايد	جزء من الشبكة مسؤول عن شركات الهاتف ، أي جزء من الشبكة
استخدام نفس التقنيات الرقمية المستخدمة في الإرسال	ينتمي إلى شركات الكمبيوتر ، وأي واحد في
	ممتلكات صاحب المنزل.
بشكل واضح ، ولكن من وجهة نظر التقنيات الرقمية لنقل المعلومات	تطوير شبكة الكابلات في الولايات المتحدة مع التضمين
	نقل بيانات الكمبيوتر إلى الخدمات المقدمة
	شركات الهاتف خير دليل
النبضات أو الأرقام الرقمية ، والتي يتوافق شكلها تمامًا	الفوائد المرتبطة بظهور عصر المعلومات.
يتوافق مع بيانات الكمبيوتر. هذا النوع من التحول	في السابق ، قدمت شركات الهاتف اتصالًا ثنائي الاتجاه
إشارة صوتية إلى رقمية تسمح لشركات الهاتف بذلك	بين المشتركين ، تسمى POTS (Plain Old Telephone Ser-
حفر أقل تشويشًا لنقل المحادثة. على الأغلب-	الرذائل - خدمات الهاتف القديمة البسيطة). في الوقت الحالي،
في أنظمة الهاتف الجديدة ، إنه رقمي	ظهرت العديد من الخدمات الأخرى ، مثل تلقائي
تكنولوجيا. في عام 1984 ، حوالي 34٪ من الهواتف المركزية	طالب السماء ، جهاز الرد على المكالمات ، إلخ. (تسمى هذه الخدمات PANS
تستخدم محطات معدات الإرسال الرقمي. إلى	خدمات جديدة مذهلة - ببساطة جديدة مذهلة
في عام 1994 ، ارتفع هذا الرقم إلى 82٪. الألياف البصرية	خدمات). تهدف شركات الهاتف إلى تحقيق التكامل
مريحة للغاية للاتصالات الرقمية. بواسطة-	الشبكات الرقمية rovannyh (الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة ،
متطلبات أعلى للكفاءة والموثوقية والسرعة و	ISDN) ، مخصص للإرسال عبر شبكة هاتف go-
يتم ضمان كفاءة نقل البيانات من خلال الخاصية	الصوت والبيانات والفيديو. هذا النوع من الشبكات هو
أنظمة الألياف البصرية كامي.	تجعل من الممكن نقل أي نوع من المعلومات حيث
	في أي مكان وفي أي وقت.

بديل الألياف البصرية

تتطلب WAN التي تمت مناقشتها في هذا الفصل وسيطًا فعالاً لنقل المعلومات. التقنيات التقليدية التي تعتمد على استخدام الكابلات النحاسية أو نقل الميكروويف لها عيوب وهي أقل جودة في الأداء من الألياف البصرية. على سبيل المثال ، تتميز الكابلات النحاسية بمعدل نقل معلومات محدود وتخضع لتأثير المجالات الخارجية. على الرغم من أن الإرسال بالموجات الدقيقة يمكن أن يوفر معدل نقل بيانات مرتفعًا إلى حد ما ، إلا أنه يتطلب استخدام معدات باهظة الثمن ويقتصر على خط الرؤية. تسمح الألياف الضوئية بنقل المعلومات بسرعات أعلى بكثير من الكابلات النحاسية وبأسعار معقولة وأقل تقييدًا من تقنية الميكروويف. بدأت للتو في إدراك إمكانيات الألياف البصرية. حتى الآن ، تتفوق خطوط الألياف الضوئية في خصائصها على نظائرها القائمة على الكابلات النحاسية ، ويجب أن يؤخذ في الاعتبار أن القدرات التكنولوجية للكابلات النحاسية لديها إمكانات تطوير أقل من تقنية الألياف البصرية التي بدأت في التطور. تعد الألياف الضوئية بأن تكون جزءًا لا يتجزأ من ثورة المعلومات ، فضلاً عن كونها جزءًا من شبكة الكابلات العالمية.

ستؤثر الألياف الضوئية على حياة الجميع ، وأحيانًا بشكل غير محسوس تقريبًا. فيما يلي بعض الأمثلة على الدخول غير الواضح للألياف الضوئية في حياتنا:

كابل إلى منزلك ربط المعدات الإلكترونية في مكتبك بـ

المعدات في المكاتب الأخرى ؛ توصيل الوحدات الإلكترونية في سيارتك ؛

التحكم في العمليات الصناعية.

الألياف الضوئية هي تقنية جديدة بدأت للتو في تطويرها ، ولكن تم بالفعل إثبات الحاجة إلى استخدامها كوسيلة نقل لمختلف التطبيقات.

ستسمح خصائص الألياف الضوئية في المستقبل بتوسيع نطاق تطبيقها بشكل كبير.

1.2 مشاكل الحاسبات الإلكترونية.

تم إصدار أول حواسيب عالمية منتجة بكميات كبيرة على الترانزستورات في عام 1958 في وقت واحد في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا واليابان. في الاتحاد السوفيتي ، تم إنشاء أولى الآلات الخالية من الأنابيب "سيتون" و "رزدان" و "رزدان 2" في 1959-1961. في الستينيات ، طور المصممون السوفييت حوالي 30 نموذجًا من أجهزة الكمبيوتر الترانزستور ، بدأ إنتاج معظمها بكميات كبيرة. أقوى منهم - أجرى "مينسك 32" 65 ألف عملية في الثانية. ظهرت عائلات كاملة من الآلات: أورال ، مينسك ، BESM. أصبح BESM 6 صاحب الرقم القياسي بين أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثاني ، والتي بلغت سرعتها حوالي مليون عملية في الثانية - واحدة من أكثر الأجهزة إنتاجية في العالم.

تعود الأولوية في اختراع الدوائر المتكاملة ، التي أصبحت أساس عنصر حواسيب الجيل الثالث ، إلى العالمين الأمريكيين D. بدأ الإنتاج الضخم للدوائر المتكاملة في عام 1962

في عام 1964 ، بدأ الانتقال من العناصر المنفصلة إلى العناصر المتكاملة بسرعة. يمكن تجميع ENIAC ، المذكورة أعلاه ، بأبعاد 9x15 متر في عام 1971 على صفيحة 1.5 سم مربع. في عام 1964 ، أعلنت شركة IBM عن إنشاء ستة نماذج من عائلة IBM (System 360) ، والتي أصبحت أول أجهزة كمبيوتر من الجيل الثالث. كان للنماذج نظام قيادة واحد وتختلف عن بعضها البعض في مقدار ذاكرة الوصول العشوائي والأداء.

تمثل بداية السبعينيات الانتقال إلى أجهزة الكمبيوتر من الجيل الرابع - على دوائر متكاملة كبيرة جدًا

(VLSI). علامة أخرى على وجود جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر هي التغييرات المفاجئة في الهندسة المعمارية.

أدت تقنية الجيل الرابع إلى ظهور عنصر جديد نوعيًا للكمبيوتر - معالج دقيق أو شريحة (من شريحة الكلمات الإنجليزية). في عام 1971 ، توصلوا إلى فكرة الحد من قدرات المعالج من خلال وضع مجموعة صغيرة من العمليات فيه ، والتي يجب إدخال البرامج المصغرة منها في ذاكرة القراءة فقط مسبقًا. أظهرت التقديرات أن استخدام ذاكرة قراءة فقط بسعة 16 كيلو بت سيقضي على 100-200 دائرة متكاملة تقليدية. هكذا ظهرت فكرة المعالج الدقيق ، والذي يمكن تنفيذه حتى على شريحة واحدة ، ويمكن كتابة البرنامج في ذاكرته إلى الأبد.

بحلول منتصف السبعينيات ، بدأ الوضع في سوق الكمبيوتر يتغير بشكل كبير وغير متوقع. برز مفهومان لتطوير أجهزة الكمبيوتر بوضوح. أصبحت الحواسيب العملاقة تجسيدًا للمفهوم الأول ، وأصبحت أجهزة الكمبيوتر الشخصية تجسيدًا للمفهوم الثاني. من أجهزة الكمبيوتر الكبيرة من الجيل الرابع التي تعتمد على الدوائر المتكاملة الكبيرة جدًا ، كانت الماكينات الأمريكية "Krey-1" و "Krey-2" وكذلك الطرازان السوفيتيان "Elbrus-1" و "Elbrus-2" ، خاصةً وقفت خارج. ظهرت عيناتهم الأولى

في نفس الوقت - في عام 1976. كلهم ينتمون إلى فئة أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، حيث يتمتعون بأقصى خصائص يمكن تحقيقها لوقتهم وبتكلفة عالية جدًا. بحلول أوائل الثمانينيات ، كان الأداء الشخصي

بلغت عمليات أجهزة الكمبيوتر مئات الآلاف من العمليات في الثانية ، وبلغ أداء أجهزة الكمبيوتر العملاقة مئات الملايين من العمليات في الثانية ، وتجاوز أسطول أجهزة الكمبيوتر في العالم 100 مليون.

نشر المقال الشهير الآن بقلم جوردون مور (جوردون مور)

"تجاوز عدد العناصر في الدوائر المتكاملة"

("حشر المزيد من المكونات في دوائر متكاملة") ، حيث توقع مدير البحث والتطوير آنذاك في Fairchild Semiconductors والمؤسس المشارك لشركة Intel Corporation في المستقبل تطوير الإلكترونيات الدقيقة للسنوات العشر القادمة ، وتوقع أن عدد العناصر في سوف تتضاعف رقائق الدوائر الإلكترونية كل عام. في وقت لاحق ، في حديثه إلى الجمهور في الاجتماع الدولي للأجهزة الإلكترونية في عام 1975 ، أشار Gaudron Moore إلى أنه على مدار العقد الماضي ، تضاعف عدد العناصر الموجودة على الرقائق كل عام ، ولكن في المستقبل ، عندما يزداد تعقيد الرقائق ، تضاعف سيحدث عدد الترانزستورات في الدوائر الدقيقة كل عامين. تحقق هذا التوقع الجديد أيضًا ، واستمر قانون مور بهذا الشكل (يتضاعف في عامين) حتى يومنا هذا ، والذي يمكن رؤيته بوضوح من الجدول التالي (الشكل 1.4) والرسم البياني.

إذا حكمنا من خلال القفزة التكنولوجية الأخيرة التي تمكنت إنتل من تحقيقها خلال العام الماضي ، حيث قامت بإعداد معالجات ثنائية النواة مع ضعف عدد الترانزستورات الموجودة على شريحة ، وفي حالة الانتقال من ماديسون إلى مونتيسيتو - مضاعفة هذا العدد أربع مرات ، ثم قانون مور يعود ، ولو لفترة وجيزة ، إلى شكله الأصلي - مضاعفة عدد العناصر على الرقاقة في السنة. من الممكن النظر في نتيجة القانون بالنسبة لتردد ساعة المعالجات الدقيقة ، على الرغم من أن جوردون مور قد صرح مرارًا وتكرارًا أن قانونه ينطبق فقط على عدد الترانزستورات الموجودة على الشريحة ويعكس