Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [ 33 ] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

или углерода. Благодаря этому длинные отрезки кабеля можно протягивать через трубы без повреждения волокна вследствие сильного натяжения. Кроме того, в состав оптического кабеля можно также включить и медные провода для обеспечения электропитанием удаленных ретрансляторов.

Естественно, что конструкции оптических кабелей очень разнообразны (рис. 4.8). Оптическое волокно может быть уложено внутри трубки вдоль ее оси или по спирали вокруг центральной прочной жилы. Оно может лежать свободно внутри своей трубки в кабеле или может фиксироваться. В последнем случае кабель должен быть достаточно прочным и полностью заполнен эластичным материалом для сведения к минимуму поперечных и продольных напряжений в волокне. Часто отмечалось, что операция укладки волокон в кабель увеличивает потери в волокне из-за появления микроизгибов. Первоначально эти дополнительные потери могут составлять 0,5 ... 2 дБ/км, однако имеются данные о том, что впоследствии при уменьшении механических напряжений, созданных при изготовлении кабеля, они уменьшаются. Как будет показано в гл. 17, улучшение технологии изготовления кабелей привело к значительному уменьшению создаваемых при этом дополнительных потерь.

Здесь может быть уместным следующий комментарий о стоимости оптических кабелей. Стоимость изготовления оптического кабеля намного больше стоимости входящего в его состав волокна за исключением его простейших конструкций, таких как одиночное волокно и возможно той, которая изображена на рис. 4.8, а. Кроме того, она почти такая же, что и стоимость изготовления электрического кабеля сравнимой сложности, и составляет, например, около 1 ... 10 долларов за метр. Таким образом, преимущество оптических кабелей по сравнению с электрическими состоит в большей пропускной способности при меньшей стоимости оптических ретрансляторов. При этом дополнительная пропускная способность должна быть реализована без дополнительного усложнения оконечной аппаратуры системы передачи и увеличения ее стоимости. Например, пусть двадцать или тридцать графических терминалов соединены с центральной ЭВМ, находящейся на расстоянии нескольких сот метров. Максимальная скорость передачи информации к каждому терминалу и от него равна 9,6 кбит/с. Задача состоит в выборе между прокладкой к каждому терминалу обычного кабеля, состоящего из пары витых медных проводов, или оптического кабеля из двух волокон с использованием устройств разделения каналов на каждом конце. В настоящее время, исходя из соображений стоимости, следует отдать полное предпочтение традиционному решению с использованием обычного кабеля, и только дополнительные требования, такие как защита от электромагнитных помех, могли бы поставить вопрос о применении оптического волокна. Если же увеличить скорость передачи данных или расстояние, то предпочтительным становится использование оптического волокна.



Стальные несущие /килы

Полости


Оптичеснае волонна Опрессойна й защитной оболочке из поламе-rSMM pa-

Цпанобанные. волонна

Оппичесние йолонна в защитной оболочне ,опрес~ сойанные полимером

Прочная


несущая тила из неВлора (neuiar)

Пластике Вал защитная оболочка


свернутые в спираль упрочняющие элементы

Оптичеснае волонно или волокна

Нарутный биаметр 12мм

Плетенка из усалийапщих металличеаниж нитей

i Защитная Полиуретаковая \ оболочна оболочка Скрученный кабель из 72 лент по 72ептичесних йолокон в на твой

защитняобоочка \ Скрученная оплетка из

бима,а пояиолефина

Оптичесное бол о к но в защитной оболочне

Мента из милара (mylar)

Липнал лента из анрила.

Рис. 4.8. Некоторые типичные конструкции волоконно-оптических кабелей: а - поперечное сечение кабеля • из двух волокон, изготовленного BICC р1с с использованием волокон фирмы Кориииг [воспроизведено с разрешения BICC р1с]; б - поперечное сечение кабеля из девяти волокон, не имеющего никаких металлических компонент; в - поперечное сечение возможной конструкции кабеля, в которой оптическое волокио находится иа осн кабеля, а повышающие его механическую прочность элементы располагаются снаружи; г - 144-жильиый оптический кабель, разработанный и изготовленный в Бэлл Лабораториз (Bell Labs). Волокна сгруппированы в 12 лент, каждая нз которых содержит 12 волокон, причем были разработаны также методы сращивания волокон н разъемы для этого кабеля. [Взято из статьи М. J. Buckler and С. Н. Miller, Optical crosstalk, evaluation for two end-to-end lighlguide system installations. The Bell Syst. Tech. Jnl. 57 (1978).]; д - поперечное сечение одной нз 12 леит, используемых в кабеле Бэлл Лабораториз. [Взято из М. J. Buckler et al. Lightguide cable manufacture and performance. The Bell. Syst. Tech. Jnl. 57 (1978).]

Этот оптический кабель защищен патентами Великобритании и других стран и патентом иа использование, приобретенным BICC pic.



4.3. СОЕДИНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Каким бы длинным ни был отрезок отдельного волокна, никакая система связи не может обойтись без необходимости соединения волокон между собой и использования для этой цели специальных устройств. Сразу определим различия между постоянным соединением или сростком, и разъемным соединительным устройством, или оптическим разъемом. Сращивание волокон потребуется при прокладке кабе ля или при его эксплуатации, если кабель окажется поврежденным, а его волокна сломанными. Разъемные соединительные устройства обычно используются в оконечной аппаратуре. По-видимому, источники излучения и фотодетекторы будут постоянно соединены с коротким отрезком волокна и, таким образом, могут подключаться к ВОЛС с помощью стандартного соединительного устройства. Это позволяет раздельно испытывать источники излучения и фотодетекторы и в случае необходимости производить их замену. Сростки и оптические разъемы могут потребоваться как для соединения отдельных волокон, так и одновременного соединения многих волокон, уложенных в кабель. Каждый сросток или разъем будет вносить дополнительные потери, и необходимость минимизации этих потерь приводит к жестким допускам на рассогласование волокон при их соединении. Рассогласование волокон возникает из-за имеющихся в соединяемых волокнах различий в числовой апертуре (An), профиле показателя преломления, диаметре сердцевины или ошибок во взаимной ориентации волокон.при их соединении. Эти допуски в самом деле очень жесткие, особенно для одномодовых волокон, у которых диаметр сердцевины составляет 5 ... 10 мкм. Обычно сдвиг соединмемых волокон относительно друг друга приводит к значительно более серьезным последствиям, чем их рассогласование по углу или (в случае разъемов) наличие зазора между торцами. Это хорошо видно на рис. 4.9, где приведены результаты измерений дополнительных потерь при соединении градиентных волокон.

Сростки могут быть получены как сплавлением (сваркой) концов двух соединяемых волокон, так и их склеиванием с помощью прозрачного связующего вещества, имеющего согласованный с волокном показатель преломления. Для удержания концов соединяемых волокон в требуемом положении необходимы специальные зажимные устройства, хотя для этого и используются полимеризующиеся клеи, или концы волокон предварительно расплавляются и затем соединяются. Было описано много конструкций таких устройств. Те из них, которые предназначены для работы в условиях лаборатории или предприятия, могут быть достаточно сложными, однако другие, предназначенные для выполнения соединений в полевых условиях, должны быть безопасными, надежными и простыми в использовании. В одном из наиболее удачных способов сварки волокон между концами соединяемых волокон осуществляют электрический разряд, в результате чего они расплавляются выделяющимся при этом теплом. Когда затем эти концы приводятся



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [ 33 ] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.0012