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]

оптической оболочкой и треугольной сердцевиной (рис. 4.4, и), тройной оптической оболочкой (рис. 4.4, р), а также ОВ типа DFSM II (рис. 4.4, с).

Оптические волокна с более чем двумя оптическими оболочками в значительной мере снижают потери от утечки оптической мощности. Примером могут служить ОВ с квадруполь-ными оболочками (Q-структура). При этом сердцевина и первая (внутренняя) оптическая оболочка используются для снижения дисперсии, в то время как вторая, третья и четвертая оболочки могут быть использованы для уменьшения потерь в длинноволновой области. Для таких ОВ коэффициент широкополосности превышает 10 ГГц-км вблизи минимума дисперсии и остается выше 50 ГГц-км во всем спектре от 1,31 до 1,6 мкм даже для источника излучения со спектральной шириной 2 нм. Допуск на размеры диаметра и профиля показателя преломления не должен превышать 5%. Минимальные потери 0,3 дБ/км достигаются для квадрупольной структуры на Х,= 1,52 мкм.

Одномодовые ОВ без сохранения поляризации излучения нашли широкое применение для создания высокоскоростных систем связи (от 140 Мбит/с до 20 Гбит/с). При этом длина регенерационного участка может достигать 80 км.

Специально изменяя значения показателей преломления в зависимости от радиуса ОВ, можно добиться пространственного разделения мод по радиусу волокна. Это обеспечивается путем создания потенциальных барьеров, в которых поле имеет монотонно изменяющийся характер. Между потенциальными барьерами находятся волноведущие слои, где поле распространяющихся мод имеет осциллирующий характер. В идеале конструкция такого ОВ может обеспечить распространение в каждом волноведущем слое преимущественно одной моды при большой разности значений продольных волновых чисел мод соседних слоев, что затрудняет их взаимное преобразование при частичном переходе через барьер и наличии в волокне нерегулярностей. Осуществляя дискретный съем моды у каждого волноведущего слоя, можно организовать многоканальную передачу информации по одному ОВ без дополнительных оптических элементов [32, 33].

Международный консультативный комитет телефонной и телеграфной связи (МККТТ) разработал рекомендации G-652, определяющие характеристики одномодовых ОВ без сохранения поляризации излучения. Кроме международных организаций вопросами стандартизации одномодовых ОВ занимается целый ряд национальных комитетов [34].

Применение ОВ, например, в когерентных линиях связи требует сохранение поляризации моды на больших расстояниях. В идеальном (регулярном) одномодовом ОВ монохроматиче-




Рис. 4.7. Возникновение связи мод из-за изгиба одномодового ОВ

екая оптическая волна распространяется вдоль световода с единой постоянной распространения, причем скорость распространения не зависит от азимутальной ориентации ее электрического вектора [35]. Однако реальные волокна никогда не бывают регулярными. Помимо микроскопических флюктуации они обладают анизотропными свойствами, выражающимися в нарушении круговой симметрии формы их поперечного сечения (анизотропия формы) и анизотропией диэлектрической проницаемости (показателя преломления). Кроме того, волокно никогда не бывает идеально прямым при его эксплуатации (аксиальная анизотропия) [36] и испытывает целый ряд внешних воздействий (температура, изгибы, электрическое и магнитное поля и др.).

В регулярном одномодовом ОВ может распространяться только линейно поляризованная НЕ мода. Однако из-за наличия нерегулярностей эта компонента поля может существовать в двух ортогональных плоскостях HEli и HEli, т. е. возникает раздвоение световых лучей при прохождении через анизотропную среду-двойное лучепреломление, или двулучепреломление (рис. 4.7) [37]. Между ортогонально поляризованными модами существует связь, приводящая к потере мощности передаваемого сигнала и искажению его формы. Исключить это явление можно путем создания анизотропных ОВ с заданными свойствами или же придавая ОВ строго определенную пространственную форму.

Все это направлено на создание условий, при которых разница коэффициентов фаз ортогонально поляризованных по оси ДР) и Y{y) мод ДР = р-Р во много раз превышает угловую пространственную частоту спектральной составляющей аксиального распределения нерегулярностей Q [37, 38]. Малые нерегулярности соответственно с малыми спектральными составляющими их аксиального распределения будут вызывать слабое преобразование мод. Однако если угловая пространственная частота некоторой спектральной составляющей близка к Др между связанными модами или же совпадает с нею,




6 (Ti 0- SiO) S(&eOz-SiOz)



Рис. 4.8. Схемы конструкций одномодовых ОВ с сохранением поляризации

излучения:

а-с эллиптической сердцевиной (размеры сердцевины 2,2x4,1 мкм); б-с эллиптической оболочкой (диаметр сердцевины 6-8 мкм, диаметр оптической оболочки 16 мкм, размер эллиптической оболочки 26 x 80 мкм); в-профиль показателя преломления ОВ с эллиптической оболочкой; г-ж-то же с заданным механическим напряжением; / - цилиндрическая защитная оболочка; 2-цилиндрическая оптическая оболочка; 3-эллиптическая сердцевина; 4-эллиптическая оптическая оболочка; 5-цилиндрическая сердцевина; б-деталь для создания механического напряжения

ТО преобразование мод благодаря этой составляющей может оказаться достаточно большим.

Анизотропия формы одномодового ОВ вызвана созданием ОВ с эллиптичной сердцевиной (рис. 4.8, а).

Оптические волокна с эллиптичной сердцевиной [37, 39] обеспечивают требуемое значение Ар за счет разности длины пути луча ортогональных мод. Сердцевина выполнена из кварцевого стекла (молярное содержание добавки двуокиси



[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]

0.0009