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]

Существуют следующие группы ОВ (в скобках указано обозначение по ГОСТ 26793-85): многомодовое (М), одномодовое без сохранения поляризации излучения (Е) и одномодовое с сохранением поляризации излучения (П).

Группа многомодовых ОВ делится на две подгруппы: со ступенчатым профилем показателя преломления (С) и с градиентным профилем показателя преломления (Г).

Виды ОВ: кварцевые сердцевина и оптическая оболочка (1), кварцевая сердцевина и полимерная оптическая оболочка (2), сердцевина и оптическая оболочка из многокомпонентного стекла (3), сердцевина и оптическая оболочка из полимерного материала (4), прочие (5) [26].

4.2. МНОГОМОДОВОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

Градиентное ОВ характеризуется профилем показателя преломления в виде монотонно убывающей . функции радиуса в пределах его сердцевины. Оптимальный профиль показателя преломления в ОВ - параболический. Однако в реальных условиях получить параболический профиль показателя преломления практически не удается из-за несовершенства технологии изготовления заготовок, поэтому обычно вводят термин «квазипараболический профиль показателя преломления». Для заготовок, полученных методом MCVD (см. далее § 7.3), он характеризуется многоступенчатостью и наличием центрального провала (рис. 4.1), ухудшающего дисперсионные свойства ОВ. При постоянной площади провала большее влияние оказывает ширина, чем глубина, так как именно ширина определяет число мод, скорость распространения которых изменяется из-за наличия провала [27].

Оптические волокна, значение показателя преломления которых постоянно в пределах сердцевины, относят к ступенчатому волокну. Многомодовое ОВ обеспечивает распространение нескольких мод или типов волн оптического излучения, характеризующихся определенным распределением поля в поперечном сечении и определенными фазовыми скоростями.


Рис. 4.1. Профиль показателя преломления многомодового градиентного ОВ, полученного методом MCVD: а-радиус сердцевины; г и п-текущие значения радиуса и показателя преломления



4.3. ОДНОМОДОВОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО

Одномодовое ОВ предназначено для передачи одной моды. Такие ОВ без сохранения поляризации излучения имеют сердцевину небольшого диаметра (до 10 мкм) и толстую оптическую оболочку [21 ]. Дисперсия сигнала, распространяющегося по ОВ, обусловлена тремя причинами: зависимостью групповой скорости моды от частоты (волновая дисперсия), изменением показателя преломления материала с изменением частоты (дисперсия материала) и разбросом групповых ско-

пс/(нм-км)

"7

"2


-16

Рис. 4.2. Профили показателей преломления и зависимость дисперсии от

длины волны для одномодовых ОВ без сохранения поляризации; а обычное; 6-со смещенной дисперсией; е-с выровненной смещенной дисперсией; У -суммарная дисперсия; 2материальная дисперсия; .J-волновая дисперсия; л,, п, и,- -показатели преломления сердцевины, оптической оболочки и внутренней оптической оболочки



ростей отдельных мод в многомодовом режиме работы (межмодовая дисперсия). Для одномодового ОВ дисперсия сигнала определяется первыми двумя причинами (рис. 4.2).

Волновая дисперсия зависит от профипя показателя преломления, ее значения положительны в одномодовой области изменения параметра V (характеристический параметр ОВ, нормированная частота). За границей одномодовой области при F=2,9 волновая дисперсия проходит через нуль и становится отрицательной. Она достигает минимума при Р=4,57.

Дисперсия материала с хорошими оптическими свойствами обычно положительна в длинноволновой области и проходит через нуль для плавленого кварца на длине волны Х,о = 1,28 мкм.

В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает над волновой дисперсией. Обе компоненты могут иметь противоположный знак и различаются зависимостью от длины волны, что позволяет изменить общую дисперсию волокна. Небольшое увеличение волновой дисперсии при увеличении длины волны происходит из-за увеличения части мощности, распространяющейся в оболочке с низким показателем преломления, расположенной вокруг легированной сердцевины ОВ.

Одномодовые ОВ без сохранения поляризации излучения имеют еще один недостаток -ширина окна с низкой дисперсией не только ограничена, но и не согласуется с окном наименьших потерь. Для плавленого кварца минимум потерь соответствует длине волны 1,55 мкм (рис. 4.3). Разработаны способы согласования в одномодовых ОВ областей с низкой дисперсией и минимальными потерями [28].

Наиболее простой и распространенной конструкцией одномодового ОВ является хорошо известная конструкция со ступенчатым профилем показателя преломления сердцевины с согласованной оптической оболочкой (рис. 4.4, а). Она

т;, пс/(нм-км) дБ/км


1,3 1,4 1,5 1,6 Л,мкм

Рис. 4.3. Спектральная зависимость коэффициента затухания и дисперсии для

одномодового ОВ без сохранения поляризации излучения: /-обычного; 2-со смещенной дисперсией; 3-с выровненной смещенной дисперсией;

4-коэффициент затухания



[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