Главная  Развитие оптической связи 

[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]

Здесь d>k, и в сердцевине световода укладывается несколько волн {N=3).

Достоинствами одномодовых систем являются малая дисперсия (искажения сигналов), большая информационно-пропускная способность и большая дальность передачи. Одномодовые системы являются наиболее перспективным направлением развития техники передачи информации.

Как видно из рис. 2.20, б, при многомодовой передаче из-за дисперсии импульс на приеме уширяется и искажается. Это обусловлено тем, что различные моды (лучи) идут в световодах под разными углами, проходят различный путь и к концу линии приходят в различные отрезки времени. Дисперсия в многомодовых световодах существенно ограничивает полосу передаваемых частот и дальность передачи.

При одномодовой передаче распространяется лишь один луч и нет модовых искажений. Поэтому одномодовые световоды позволяют передавать большой объем информации на дальние расстояния.

В настоящее время у нас и за рубежом принят как основной, одномодовый режим передачи по световодам. В этом случае, например, на длине волны 1,55 мкм обесточивается работа систем ИКМ-1920 и даже ИКМ-7680 с длиной реге-нерационного участка 70 км и более.

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне НЕц. Как видно из таблицы, только эта волна имеет нулевое значение gya (при п=\ и т=1); следовательно, она не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение gyo, и они не распространяются на частотах ниже критической. Интервал значений gyo, при которых распространяется лишь один тип волн НЕц, находится в пределах 0<gia<2,405. Поэтому при выборе частоты передачи или диаметра сердцевины световода исходят из этого условия.

Подставляя в ранее приведенную формулу критической частоты значение gia = 2,405, получаем

2,405со

./о=-

Диаметр сердцевины световода для одномодовой передачи 2,4050

Число типов волн (мод) в световоде N зависит от диаметра сердцевины 2а и длины волны



2(1+2/м)

где Vilna/X) -JnX - n-нормированная частота; и-показатель степени изменения профиля показателя преломления. Тогда для ступенчатого волокна (м=оо)

2 г\х

Для градиентного волокна (м = 2)

Из формул видно, что чем больше диаметр сердцевины волокна и меньше длина волны, тем больше возникает мод. Причем в градиентном световоде число мод в 2 раза меньше, чем в ступенчатом.

Применяемые в настоящее время ВС с диаметром сердцевины 50 мкм являются многомодовыми. Для получения одномодового режима необходимо диаметр сердцевины существенно уменьшить (до 8-10 мкм).

Из ранее выведенной формулы для одномодовых световодов

1< 2,405

видно, что чем меньше разность

, Д« = и-Л25 тем больше радиус а. Так, если = 1,46, то при Ай = 0,01 радиус а<2,24?1, а при Ди = 0,003 a<4,09?i, т.е. 1 в последнем случае одномодовая передача реализуется при d=%,Tk. Дальнейшее уменьшение Д« трудно осуществить.

Применение одномодовых волокон с малым диаметром сердцевины сопряжено с трудностями при изготовлении ВС с требуемыми допусками, а также при сращивании и при вводе сигнала в ВС.

Установлено, что эти трудности можно преодолеть при применении многослойных световодов (3-4 слоя), а также благодаря треугольному профилю показателя преломления сердцевины (рис. 2.21, д) и профиля типа W (рис. 2.21, г). При

,,, Рис. 2.21. Профили показателей преломления различных световодов: [ а-ступенчатый; б-градиентный; е-одномодовый; г-типа W; д-треугольный



треугольном профиле сохраняется одномодовый режим при диаметре сердцевины 20-30 мкм (вместо 6-10 мкм для ступенчатого профиля).

2.8. ЗАТУХАНИЕ

Оптические кабели характеризуются двумя важнейшими параметрами-затуханием и дисперсией. Затухание определяет длину регенерационных участков (расстояние между генераторами).

Затухание световодных трактов ОК а обусловлено собственными потерями в ВС и дополнительны.ми потерями, так называемыми кабельными, а, обусловленными скруткой, а также щеформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления ОК, а = ас-Ьак. Собственные потери ВС состоят из потерь поглощения ttn и потерь рассеяния а,,.

Механизм потерь, возникающих при распространении по ВС электромагнитной энергии, иллюстрируется рис. 2.22. Часть Мощности,. поступающей на вход световода Р, рассеивается из-за изменения направлегшя распространяемых лучей на нерегулярностях и их высвечивания в окружающее пространство (а,,), другая часть мощности поглощается посторонними примесями и выделяется в виде джоулева тепла (оСд-Ьапр). В результате мощность на выходе Pj уменьшается.

Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей могут быть значительными. Потери на рассеяние лимитируют предел минимально допустимых потерь в ВС.

Таким- образом, а = ап+сХр+сХпр + ак.

В табл. 2.4 приведены значения коэффициента затухания различных кварцевых стекол, здесь же приведены длины регенерационных участков исходя из энергетического погенци-ала аппаратуры Оэ = 30дБ. Тогда /р = 30/а, км.

Рис. 2.22. Механизм потерь в световодах: -рассеяние на нерегулярностях; а„-поглощение из-за примесей



[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]

0.0008