Преимущества и недостатки волокна

    Рассмотрим преимущества и недостатки волокна.

    Преимущество волокна:
    

1. Широкая полоса пропускания
- за счет высокой частоты несущей. Соответственно скорость передачи информации доходит до терабит в сек.

2. Затухание сигнала
- оптическое волокно имеет километрическое затухание 0,2-0,3 дБ  на длине волны 1,55 мкм. Это позволяет строить линии связи длиной более 100 км без ретрансляторов.

3. Низкий уровень шума в кабеле
- позволяет при использовании сигнала с малой избыточности увеличить полосу пропускания.

4. Высокая помехозащищенность

А также к преимуществу оптического кабеля можно отнести следующее:

- Малый вес и объем
- Не оказывают влияния электромагнитные поля.
- Используется экономичное сырье для изготовления оптического кабеля.
- Длительный срок эксплуатации.



   Недостатки волокна:

1. Стоимость оборудования - высокая стоимость приемо/передатчиков,  пассивного телекоммуникационного оборудования, различных оптических соединителей, разветвителей, оборудования для измерения и т.д.

2. Монтаж и обслуживание ВОЛС - высокая стоимость прокладки и сварки ВОЛС, а также проводимых измерений.

Измерение переходного затухания

      Измерение переходного затухания в основном производится при производстве ОВ. Этот метод заключается также, как и раннее рассмотренные нами в других статьях, в измерении мощности. А именно измерение мощности на входе влияющего волокна, а также на выходе и входе из волокна.

    В качестве источников излучения используют оптические источники излучения , длина волны которых должна быть указана в документах для каждого кабеля.

     Измерение переходного затухания на примере двух оптических волокон нужно проводить в следующем порядке:

1. Источник излучения соединяют с входным концом влияющего волокна, а приемник излучения с выходным концом. При помощи устройства ввода выполняют юстировку входного торца влияющего волокна на выходе приемника излучения.

2. От приемника излучения отсоединяют выходной конец влияющего волокна и подсоединяют в него входной конец подверженного волокна. Регистрируют показания.

3. На расстоянии  1м от устройства ввода обрывают влияющее волокно.

4. Выходной конец короткого волокна устанавливают относительно приемника излучения, чтобы на него попало все излучение с выходного торца. Регистрируют показания.

    По полученным данным вычисляют значение измерения переходного затухания на ближнем и дальнем концах оптического волокна  соответственно по следующим формулам:

    где  Р1,Р2, и Р3 мощности на входе влияющего волокна, входе и выходе подверженного влиянию соответственно.

Метод двух точек

       Рассмотрим метод двух точек, который позволяет измерить затухание кабеля.

      Как мы уже разобрались, измерение затухания кабеля заключается в измерении мощностей на входе и на выходе ОВ (Об этом была прошлая статья). Т.е. основной задачей метода двух точек будет определение мощностей на входе и выходе из ОВ.

   

      Метод двух точек рассмотрим на примере следующей схемы:

  

 1 - излучатель

 2 - скремблер

 3 - поглотитель (фильтр) оболочечных мод

 4 - калиброванный отрезок волокна

 5 - калиброванный разъем

 6 - калиброванная половина разъема 

 7 - измеритель или индикатор мощности

 8 - измеряемый кабель

     Источником возбуждения кабеля является не излучатель, а половина калиброванного разъема на выходе поглотителя оболочечных мод. Во вторую половину калиброванного разъема закладывается входной торец измеряемого волокна. Диаметр сердцевины калиброванного отрезка волокна (4) заведомо меньше измеряемого волокна. 

     Определив показания прибора измерения мощности на конце кабеля Р2, разъем размыкают и измеряют мощность излучения Р1 в разъеме 5. Значения Р1 и Р2 - мощности излучения на входе и выходе ОВ. Далее вычислить затухание кабеля не составляет никаких проблем. 

    Обязательно нужно как можно больше уменьшить потери измеряемого ОВ в разъеме 5. Это достигается за счет обламывания волокна специальным прибором - скалывателем,  полировки торца волокна и очистить от пыли спиртом.

    Описанный метод двух точек удобен в том случае, если оба конца кабеля доступны измеряющему человеку. Если кабель например уложен в траншее, то измерение должны проводить два специалиста, у каждого конца волокна. При этом измерители мощности должны быть идентичными и иметь одинаковые характеристики.

 

Измерение затухания кабеля

  
       В этой статье рассмотрим  измерение затухания кабеля.

    Важную роль при строительстве и эксплуатации ВОЛС, а также при производстве оптического волокна  играет затухание ОК. Затухание определяется несколькими составляющими:

• затухание в следствии поглощения и рассеяния ОВ;
• затухание отражения от входного конца ОВ, при неоднородностях и при вводе излучения в световод;
• затухание, возникающие при эксплуатации( микротрещины ОВ, микро  и макроизгибы).

   Измерение затухания кабеля в общем виде рассчитывается следующим образом(ДБ): 

      где Р1 и Р2 - мощность сигнала на входе и на выходе ОВ, Вт.

     Либо через абсолютный уровень сигнала по мощности:

    

     Т.е. получается, что для измерения затухания кабеля требуется знать мощность сигнала на входе и на выходе. Существует несколько методов расчета:

• метод двух точек;
• метод обрыва;
• метод замещения;
• метод сравнения с отраженным сигналом;
• метод обратного рассеяния.

 Все методы разберем подробно в следующих статьях.

PIN фотодиод

    Рассмотрим принцип работы pin фотодиода.

Допустим, что у нашего pin фотодиода слаболегированный i-слой находится между сильно легированными слоями n+ и p+. Также i-слой является обедненным слоем, т.к. нет свободных носителей заряда. Тогда на pin - переход будем подавать напряжение с обратным смещением. Сильно легированные слои станут проводящими. А слаболегированный слой, т.к. там нет носителей заряда, будет испытывать только поляризацию.

    

    При падении светового излучения на i-слой, в pin фотодиоде будут возникать свободные носители, а именно электронно-дырочные пары. Под действием электрического поля они разделятся и начнут двигаться в противоположных направлениях к своим электродам. Образуется электрический ток.

        PIN фотодиод является неэффективным, если световое излучение падает на сильно легированные слои n+ и p+. При этом будет возникать диффузионный ток, который из-за большей инерционности ухудшает эффективность. 

      По этой причине слои  n+ и p+ нужно делать как можно тоньше, а i-слой обедненный слой - как можно больше, чтобы он поглощал все падающие лучи.

     Электрический ток будет течь, пока будут образовываться электронно - дырочные пары, т.е. пока будет падать световое излучение.

      PIN фотодиоды изготавливаются из разных материалов. Для различных материалов различна длина волны светового излучения, в которых достигается максимальный эффект фотодиода.

Фотоприемник

    С основными элементами мы познакомились в прошлый раз.  В этой статье разберем более подробней фотоприемник.

   Главными материалами, которые используются в фотоприемнике, являются  полупроводниковые материалы. 

       В основе работы фотоприемника лежит явление фотоэффекта. В результате поглощения фотонов энергией, превышающей энергию запрещенной зоны, происходит переход электрона из валентной зоны в зону проводимости.  Под действием напряжения на электронно - дырочные пары появляется электрический ток. Он образуется за счет движения электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне.

     Образование электронно-дырочных пар в полупроводнике обеспечивается путем разделения носителей заряда. В основе лежит p-n-переход. Одним из таких элементов называется фотодиод.

     На практике применяется несколько разновидностей фотоприемников. К ним относятся такие виды:

• p - i - n  фотодиоды;
• лавинные фотодиоды;
• фототранзиторы.

     Их мы и рассмотрим в следующий раз.

   Фотодиоды изготавливаются из разных материалов. Для различных материалов различна длина волны светового излучения, в которых достигается максимальный эффект фотодиода. Например:

• для кремния -   400-1000 нм
• для германия - 600-1600 нм
• GaAs  -              800-1000 нм
• InGaAs -          1000-1700 нм

Приемный оптический модуль

      Приемный оптический модуль играет важную роль в системе волоконно-оптической связи.  Основная задача ПрОМ - преобразование оптического сигнала обратно в электрический.

    

      Напомню, что за преобразование электрического сигнала в оптический отвечает ПОМ.  Мы его уже здесь разбирали.

     Основные элементы приемного оптического модуля:

• фотоприемник - непосредственно преобразует оптический сигнал в электрический;
• каскад электрических усилителей - усиливают электрический сигнал;
• демодулятор - восстанавливает исходную форму сигнала.

   Существует аналоговые и цифровые приемные оптические модули:

• Аналоговые ПрОМ

- преобразуют входящий аналоговый оптический сигнал в аналоговый электрический.

      Большую роль здесь уделяют искажению сигнала. Усилительных каскадов в сети если много, то и вносимых шумов и искажений сигнала будет больше, с каждого элемента. 

• Цифровые ПрОМ

- при цифровом сигнале не требуется точной передачи формы импульсов

     В цепи цифрового ПрОМ должен обязательно присутствовать узел принятия решения, принимающий 0 или 1. Также восстанавливает форму импульсов и амплитуду сигнала.

LED светодиоды

    LED светодиоды из-за своей простоты и невысокой стоимости получили большую распространенность.

     Рассмотрим принцип работы LED светодиодов.

    В основе лежит рекомбинация носителей заряда в активной области при подачи тока  (p-n-переход). При подаче напряжения на p-n-переход носители заряда, а именно электроны и дырки, проникают из активного слоя  в пассивный слой (p- и n-слои), и в следствии этого испытывают рекомбинацию, сопровождающую излучением света. 

     Показатель преломления активного слоя на много больше показателя преломления пассивного слоя, поэтому рекомбинационное излучение проходит полностью в активном слое, испытывая многократное излучение, в следствии  чего КПД светодиода увеличивается.

       Гетеропереходы в LED  светодиодах создаются на основе переходов из разных полупроводниковых материалов. Чаще всего в качестве подложки используются материалы GaAs и InP. Составной элемент определяется с учетом длины волны излучения. Подложка обязательно обрабатывается напылением.

Источники оптического излучения

     Источники оптического излучения - один из главных элементов, применяемые в ВОЛС. Вводиться в волокно они должны с минимальными потерями. На практике используются различные источники оптического излучения, отличающиеся как по конструкции, так и по типу источника излучения. Одни работают на телефонных проводах и передают информацию всего на несколько метров, другие же передают на десятки километров Мбиты информации. 

    В настоящее время используется  два типа источников оптического излучения - светодиоды LED и полупроводниковые лазерные диоды LD. Их рассмотрим в следующей статье.

Требования источников оптического излучения

1.    Излучение должно вестись на длине волны из окон прозрачности: 850, 1310 или 1550 нм;

Напомню, что окна прозрачности мы уже упоминали.

2.  Источник излучения должен использовать ту частоту модуляции, при которой будет передаваться информация на требуемой скорости;

3.  Излучение должно вносить минимум потерь в волокно;

4.  Излучение должно быть мощным, для предачи сигнала на большие расстояния;

5.  Стоимость источника излучения должно быть не дорогим.

    Главным отличием LED от LD является большая ширина спектра излучения:

• светодиод:  30-50 нм;
• п/п лазерный диод:  MMF -  1-3 нм, SMF -  0,1-0,4 нм.

Прокладка оптического кабеля

     Рассмотрим основные положения при прокладке оптического кабеля.

      Прокладка оптического кабеля в грунт может проводиться либо в открытую траншею ручным способом, либо с применением кабелеукладчика бестраншейным способом. При прокладки кабеля через реки, также как и в грунт должны определяться проектными решениями.

     В процессе прокладки оптического кабеля не должны быть нарушены механические и оптические характеристики кабеля. При размотке с кабеля нельзя допускать сильных изгибов кабеля и резкого изменения скорости вращения барабана. Глубина прокладки должна быть установлена проектным решением и не должна меняться более 10 см при непосредственной прокладке кабеля.


1. Прокладка оптического кабеля в грунт

    Как правила размотку кабеля с барабана осуществляют с помощью механизмов. Если же  вдоль магистрали расположены различного рода препятствия, то разматывать кабель необходимо в ручную.

     В первом случае размотку и прокладку кабеля в открытую траншею осуществляют с барабана, установленного на специально установленном кузове автомобиля, передвигающегося вдоль траншеи. Кабель укладывается сразу же в траншею. Скорость автомобиля должна быть не более 1 км/ч.

  

    Во-втором случае необходимо разматать полностью всю строительную длину кабеля вдоль траншеи в ручную. Затем опустить его туда. В этом случае барабан устанавливают в начале участка на неподвижной машине либо устанавливают его на специальных козлах. При разматывании кабель не должен волочиться по земле, рабочие должны держать его в руках и соответственно стоять между собой через одинаковое расстояние.

  

    При недостаточном количестве рабочих прокладку кабеля рекомендуется осуществлять методом "петля". А именно конец кабеля должен оставаться в начале траншеи у барабана. Размотка осуществляется с верха барабана петлей, нижнюю часть которой рабочие продвигаясь укладывают в траншею. По мере укладки нижней части в траншею рабочие освобождаются и берут новый участок с верха барабана. Получается, что до половины строительной длины петля удлиняется, а потом начинает укорачиваться к концу, и получается, что к концу траншеи кабель оказывается полностью вытянутым.
     Во всех описанных случаях барабан должен вращаться руками рабочих, а не за счет тяги кабеля. Скорость должна соблюдаться. Запрещается кабель снимать кольцами с барабана. Концы кабеля с обоих сторон должны иметь запас порядка 8 м, для монтажа муфты в специальном автомобиле (ЛИОК). Перед укладкой кабеля, дно траншеи должно быть вычищено от камней и других твердых элементов. В скальных местах рекомендуется положить сначала "подушку" из песка высотой 100 мм. Глубина траншей должна соблюдаться и иметь плавные переходы. Кабель должен укладываться без натяжений и изгибов (допускаются изгибы не менее 20 его диаметров).
    После прокладки кабеля траншею зарывают также либо в ручную, либо с помощью механизмов. Сначала рекомендуется засыпать песком или просеянным грунтом на высоту 100 мм. Затем засыпают тем же раннее вырытым грунтом.


2. Прокладка оптического кабеля в канализации

     Прокладка ОК в канализации  с помощью технических средств может осуществляться с помощью технических средств как ручным, так и механизированным способом. Производится по свободным и не занятым каналам без полиэтиленовой трубы.
      При использовании и прокладке кабеля с проволочной броней используют чулок кабельный ЧСК-12К. На конце кабеля удаляют часть оболочки, медные жилы и сердечник. Стальные проволоки распределяют на две равные части и выводят между сплетнями чулка в разные стороны. Затем их обвязывают вокруг чулка и закрепляют лентой. Чулок соединяют с тяговым канатом через компенсатор кручения.  

  

     При прокладке кабеля с ленточной броней и со стеклопрутками зацепление производят за полиэтиленовую оболочку кабеля чулком.

   Также используются другие способы прокладки оптического кабеля, их рассмотрим в следующей статье.

    

Типы оптических кабелей

     Волоконно-оптические кабели в зависимости от способа прокладки, канализация или грунт, либо подвес на опорах линий связи делятся по своей структуре на типы оптических кабелей.

Типы оптических кабелей:

1. Для прокладки в кабельной канализации небронированный ( ДПО).

• Оптические кабели применяются для прокладки в канализации, блоках, трубах, в тоннелях и коллекторах.

   
              1. Центральный силовой элемент(стеклопластиковый диэлектрический стержень)
              2. Оптическое волокно
              3. оптические модули, заполненные гидрофобом
              4. Межмодульный гидрофобный гель
              5. Оболочка из полимерного материала

      Оптический кабель может включать до 144 волокон, вес кабеля соответственно будет увеличен до 155 кг/км.

2. Для прокладки в кабельной канализации, бронированный стальной гофролентой (ДПЛ).

• Оптические кабели применяются для прокладки в канализации в блоках трубах, тоннелях, коллекторах при опасности повреждения грызунами по мостам и эстакадам.

       
   Этот кабель  дополняется броней из стальной гофрированной ленты(6) и второй оболочкой из полимерного материала(7).

3. Для прокладки в грунт, бронированный стальными проволоками (ДПС). 

• Оптические кабели применяются для прокладки в грунтах все групп, кабельной канализации при наличии высоких механических требований.

    Этот кабель дополняется броней из высокопрочных стальных оцинкованных проволок с нанесенным гидрофобным гелем(6).


4. Подвесной кабель с выносным силовым элементом (ДПОм).

• Оптические кабели применяются для подвеса между сооружениями на опорах воздушных линий связи, жд, линий электропередач.

  
    Этот кабель дополнен подвесным элементом из стального троса  либо диэлектрического сержня(6).

5. Подвесной самонесущий кабель (ДПТ).

• Оптические кабели применяются для подвеса на опорах воздушных линий связи, при высоких требованиях к воздействию к электромагнитным воздействиям.

   
    Этот кабель дополнен упрочняющими элементами (арамидные нити, стеклонити или )(6).
Чаще всего в качестве упрочняющего элемента используется кевлар.

Марки оптических кабелей

  

     Марки оптических кабелей очень разнообразны и зависят от компаний производителей. Обычно используются два типа марок оптических кабелей:

• кодовая буквенно-цифровая;
• непосредственная (когда вслед за маркой кабеля последовательно указываются значения основных параметров).

     Рассмотрим непосредственную цифровую марку оптического кабеля, используемую ЗАО "Самарской оптической кабельной компанией" (СОКК):

     

              ОКЛТ-01-6-16-10/125-0,36/0,22-3,5/158-1,0

              ОКГТ-МТ-24-10/125-0,36/0,22-3,5/18-13,2-81/71,6

1.  ОКГТ - оптический кабель, встроенный в грозотрос для подвески на опорах ЛЭП;

     ОКЛ  -оптический кабель для прокладки в трубах, коллекторах, кабельной канализации и внутри зданий;

   ОКЛН- оптический кабель для прокладки в трубах, коллекторах, кабельной канализации, грунтах все категорий, на мостах, через болота и водные переходы;

     ОКЛСт- оптический кабель для прокладки в трубах, коллекторах, кабельной канализации, в гравийно-песчаных и тяжелых глинистых грунтах, с защитой от грызунов;

    ОКЛЖ - оптический кабель самонесущий для подвески на опорах линий связи, контактной сети железнодорожных дорог и ЛЭП.

2.  01, 02, S, MT - модификация типа кабеля;

3.  Количество элементов в повиве сердечника (кроме ОКГТ-МТ);

4.  2-96 - количество оптических волокон;

5.  Диаметр сердцевины/диаметр оболочки (мм);

6.  Коэффициент затухания в Дб/км на длинах волн 1310/1550 нм;

7.  Хроматическая дисперсия в пс/нм/км на длинах волн 1310/1550 нм;

8.  Допустимая растягивающая нагрузка в кН или (для ОКГТ) внешний диаметр кабеля мм;

9.  Для ОКГТ  - термическая стойкость к току КЗ в кА2*с;

10.Для ОКГТ  -разрывная нагрузка в кН(или кг).

      Примером отечественной кодовой маркировки может служить кабель "Севкабель-оптик":



              СЕВ - ДПС - 024 Е 06 - 06 - М2
              SEV - DPC - 024 E 06 - 06 - М2

      Маркировка  кабелей "Электропровод"  выглядит следующим образом:


             ОКВО - М12(0,9)Т - 10 - 0,4 - 8
             ОК/Т - М6П - 10 - 0,4 - 12

Схема "точка-точка"

     В этой статье разберем более подробно компоненты на примере схемы "точка-точка".

      Итак начнем. Схема "точка-точка".

     Напомню еще раз, что в прошлой статье было разобрано откуда, как и куда идет сигнал.
Важную роль в схеме играют ретранслирующее оборудование и оборудование приемо-передачи сигнала.

   Компоненты схемы "точка-точка":


1. Оптический передатчик

     Оптический  преобразователь преобразует электрический сигнал на входе в световой оптический сигнал на выходе. Для этого используются светоизлучающие диоды LED.
  

2. Оптический приемник

     Оптический приемник осуществляет обратное преобразование, преобразует оптический сигнал на входе в электрический сигнал на выходе. Главным элементом для этого используются p-i-n-фотодиоды и лавинные фотодиоды.

  

3. Повторитель

     Повторители предназначены для усиления мощности оптических сигналов и восстановления формы сигналов (формы импульсов).  Также они могут восстанавливать форму и длительность импульсов. Такие повторители работают в синхронном и асинхронном режимах. Такого вида повторители называются регенераторами. 

     Повторители состоят из оптического передатчика, электрического усилителя и оптического приемника.

  

4. Оптический усилитель

    Оптический усилитель в отличии от повторителя не осуществляет опт-электронного преобразования. Он только усиливает оптический сигнал. Происходит это за счет использования оптическим усилителем лазеров накачки и активных сред.
    Несмотря на этот минус оптического усилителя, он имеет существенные плюсы:

• за счет малой дисперсии и малого затухания волокна, качество сигнала остается значительно высоким при передаче его на длительные расстояния. Поэтому простое усиление является достаточно эффективным;
• оптический усилитель является универсальнее по отношению к повторителю, т.к. не имеет привязки к частоте модуляции сигнала;

    Если взять примеры из практики, то получается, что на один ретранслятор приходится 4-8 оптических усилителей.

  

5. Волоконно-оптический кабель

    Строительная длина волоконно-оптического кабеля или длина кабеля поставляемая на барабане составляет от 2 до 10 км. На достаточно длинных участках, включающих в себя несколько строительных длин кабеля, используют специальное сращивание. А именно делают сварку всех волокон кабеля с минимальными потерями и плотно герметизируют в муфте.   

Характеристики оптического кабеля

     В этой статье рассмотрим характеристики оптического кабеля, оказывающие влияние на качество распространения сигнала в оптическом кабеле. Основные из них: затухание в кабеле, потери волокна и дисперсия. Эти понятия тесно связаны между собой.

     Чем меньше будет затухание в волокне и меньше дисперсия распространяемого сигнала, тем длиннее будет регенерационный участок - расстояние линии связи, между усилителями или повторителями.

    Характеристики оптического кабеля:

1. Затухание в кабеле

    На затухание в оптическом кабеле оказывают влияния потери в кабеле. Потери в кабеле выражены потерями на поглощении, потерями на рассеянии и кабельными потерями.

Типы потерь в волокне

Расчет затухания в кабеле

     Полное затухание измеряется в Дб/км. Потери на поглощении включают в себя потери самого кварцевого стекла и потери на поглощение света стеклом. 

  Потери на рассеянии оказывают минимальные воздействия, т.к. изготавливаемое волокно является чистейшим и составляет 99,9999% (на длине волны 800нм потери равны 1,5 км/дб).

Собственные потери в оптическом волокне:

     Зависимость собственных потерь с 4-мя минимумами затуханий в окнах прозрачности оптического волокна  850 нм, 1310 нм и 1550 нм  для одномодовых и многомодовых волокон.

Следующей характеристикой оптического кабеля является дисперсия.

2. Расчет дисперсии

   

      Дисперсия света - это явление искажения сигнала при его распространении по оптическому волокну (или зависимость показателя преломления от частоты света).

    Дисперсия определяется как квадратичная разность квадратов длительностей импульсов на выходе и входе волокна, длиной L:

     Дисперсия характеризуется тремя факторами:

• межмодовая дисперсия - различие скоростей распространения мод;
• хроматическая дисперсия:

               а)волноводная дисперсия - свойства волн;   
               б)материальная дисперсия - свойства волокна.

     Чем дисперсия меньше, тем больше информации можно передать. Результирующая дисперсия вычисляется по следующей формуле: 

Многомодовое волокно

    Как мы уже помним,  многомодовое волокно бывает двух типов ( этому посвящена эта Статья). Остановимся и рассмотрим подробнее.

1. Ступенчатое многомодовое волокно.

2. Градиентное многомодовое волокно.

    Если провести сравнение между этими двумя волокнами, то градиентное многомодовое волокно имеет лучшие характеристики, чем ступенчатое. А именно: дисперсия прямо пропорциональна межмодовой дисперсии, а так как межмодовая дисперсия в градиентном волокне намного меньше, чем в ступенчатом, то и получаем, что пропускная способность градиентного волокна больше.

    В многомодовом волокне диаметр сердцевины составляет 50-62,5 мкм, а это больше чем на порядок длины волны передачи. Т.об. получаем, что это приводит к увеличению числа мод в волокне во всех окнах прозрачности. В основном используют два окна прозрачности: 850 нм и 1310 нм.

Одномодовое волокно

     Итак с понятием одномодовое волокно мы познакомились в Прошлой статье. В этой статье

более подробно рассмотрим типы одномодовых волокон и распространение в них оптического сигнала.

Одномодовое волокно:

1. Ступенчатое одномодовое волокно SF.

     Диаметр сердцевины составляет 8-10 мкм. В таких волокнах (при достаточно большой длине волны) распространяется один луч или одна мода. В одномодовых волокнах процесс распространения одной моды обеспечивается во втором и третьем окне прозрачности, а именно на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.

   Окна прозрачности рассмотрены были  нами ранее. Для тех кто не помнит:   Открываем и вспоминаем.


     За счет распространения одной моды достигается увеличение полосы пропускания. Наиболее эффективно это наблюдается в пределах окна прозрачности 1310 нм. Но все не совсем хорошо. На длине волны 1310 нм образуются большие потери - 0,3-0,4 Дб/км. В то время как на длине волны 1550 нм - 0,2-0,25 Дб/км.

2. Одномодовое волокно со смещенной дисперсией DSF.

  В этом волокне наилучшим образом выражены характеристики волокна. Длина волны, на которой результирующая дисперсия  равна нулю, является третье окно прозрачности - 1550 нм. Рабочей длиной волны поэтому является только одна - 1550 нм. Здесь обеспечивается минимальное значение дисперсии и минимум потерь.

    Расчет дисперсии, а также  хроматическая дисперсия и межмодовая дисперсия -   Читаем здесь

3. Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF.

    Волокно  NZDSF в отличии от волокна со смещенной нулевой дисперсией способно передавать сигнал не одной длины волны, а одновременно нескольких, т.е. получается мультиплексированный оптический сигнал. Это позволяет использовать данное волокно на линиях связи, при которых не требуется использование опт-электронного преобразования.


    Компоненты ВОЛС и опт-электронные преобразователи описаны в одной из Первых статей.

    Из приведенных выше 3-х типов одномодовых волокон совсем не нужно считать, что каждое волокно работает только на своей длине волны. Это не так. По волокну SF можно передавать сигнал на длине волны 1530 - 1560 нм. Просто при таком использовании сократится величина безретрансляторного участка. Поэтому нужно будет ставить мощнее усилители, либо ставить их чаще.

Типы волокон

     В этой статье познакомимся с типами волокон.

   Оптические волокна обеспечивают передачу оптических сигналов, имеют различные характеристики и работают на определенных длинах волн. Существует две основные группы оптических волокон:

• одномодовые оптические волокна 
  
  SMF
  
  Single Mode Fiber
  

• многомодовые оптические волокна 
  
  
  MMF
  
  Multi Mode Fiber
  

   
     Разберем типы волокон.

Первая группа SMF. Одномодовые ОВ бывают следующих типов:

• ступенчатые одномодовые волокна (step index SMF) или стандартные волокна  SF (standart fiber);
• волокна со смещенной дисперсией DSF (dispersion-shifted SMF);
• волокна с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF( non-zero DSF).

    
Вторая группа MMF. Многомодовые ОВ:

• ступенчатые многомодовые волокна ( step index MMF);
• градиентные многомодовые волокна ( graded index MMF). 

    
   Все волокна имеют одинаковое строение. Каждое волокно имеет сердцевину и оболочку с разными показателями преломления. Распространение светового сигнала проходит непосредственно в сердцевине волокна, поэтому сердцевина изготавливается из более плотного материала, нежели оболочка.

   Многомодовое градиентное волокно и одномодовое волокно со смещенной дисперсией имеют более сложный профиль - для достижения специальных технических характеристик. Здесь показатель преломления имеет непосредственную зависимость от радиуса волокна.