Выбор оптического кабеля связи и
Распределение оптического волокна в кабеле
Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.
Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.
Материалы
Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фтороцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.
В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).
Конструкция
Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.
Классификация
Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми.
Существует три основных типа одномодовых волокон:
1.Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.
2.Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.
3.Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.
4.Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.
В данном проекте мы используем оптическое волокно стандарта G.653 и синхронный мультиплексор Alcatel OPTINEX™ 1650SM.
 |
G.653 - Одномодовое оптоволокно с нулевой смещенной дисперсией (ZDSF- zerodispersion-shiftedfibre). Применение: для высокоскоростных линий связи с большой длиной регенерационного участка без применения технологий оптического уплотнения.
В соответствии с заданием, необходимо предусмотреть строительство ВОЛС с использованием подвески ОК на осветительных опорах. Для этого используют специальные марки ОК, приведенные в табл. 6.
Таблица 6. Параметры промышленных одномодовых ОВ
| Параметры | Параметры промышленного волокна | ||||||||||
| Cominq | Fujikura | Lucent | |||||||||
| Фирменное обозначение | SMF-28 | SMF-DS | SMF-LS | LEAF | SM-9/125 | DSM-8/125 | DSMNZ-9/125 | TrueWave | TrueWave RA | AllWave | |
| Тип волокна | SSF | DSF | NZDSF- | NZDSF+ | SSF | DSF | NZDSF | NZDSF+ | NZDSF+ | NZDSF+ | |
| Соответствие стандарту ITU-T | G.652 | G.653 | G.655 | G.655 | G.652 | G.653 | G.655 | G.655 | G.655 | G.655 | |
| Рабочие окна прозрачности, нм | 1310/1550 | 1530-1560 | 1530-1625 | 1310/1550 | 1310/1550 | 1310/1550 | 1530-1560 | 1525-1620 | 1285-1620 | ||
| Затухание, дБ/км | 1310 нм | <0,4/0,34 | <0,5/0,38 | <0,5/0,38 | <0,5 | <0,4/0,34 | <0,45 | <0,45 | <0,5/0,4 | <0,5/0,4 | <0,35 |
| 1383 нм (максимум ОН) | <2,0/0,40 | <2,0/0,6 | <2,0/0,6 | <1,0/0,6 | <0,60/0,55 | <0,40 | н/д | <2,0/0,5 | <1,0/0,5 | <0,31 | |
| 1550 нм | <0,30/0,20 | <0,25 | <0,25 | <0,25 | <0,25/0,21 | <0,25 | <0,25 | <0,25/0,2 | <0,25/0,22 | <0,25/0,21 | |
| В окне 1285-1330 нм | <0,45/0,39 | н/п | н/п | н/п | <0,39/0,3 | н/д | н/д | н/п | н/п | <0,45 | |
| В окне 1525-1565/1575 нм | <0,35/0,25 | <0,3 | <0,3 | <0,3/0,25 | <0,25 | <0,30 | <0,25 | <0,3 | <0,3/0,27 | <0,3/0,26 | |
| В окне 1565-1625 нм | <0,35/0,25 | <0,3 | <0,3 | <0,3/0,25 | <0,25 | <0,30 | <0,25 | <0,3 | <0,3/0,27 | н/д |
| Изменение дисперсии в окне 1550 нм, пс/(нм.км) | 7-11,5 | <2,7 | -3,5--0,1 | 2,0-6,0 | н/п | н/п | н/д | 1,0-4,0/5,53 | 3-7 | н/д | |
| Дисперсия поляризованной моды (PMD), пс/ км -1/2 | <0,2 | н/д | н/д | <0,2 | <0,2 | <0,5 | <0,5 | <0,5 | <0,5 | <0,5 | |
| Дисперсия PMD для протяженной линии, пс/км -1/2 | <0,1 | н/д | н/д | <0,08 | н/д | н/д | н/д | н/д | <0,1 | <0,05 | |
| Ограничение по PMD на скорость передачи, Гбит/с | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | ||||||
| Диаметр сердцевины, мкм | 8.3 | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | ||
| Эффективная площадь светового поля, мкм2 | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | н/д | |||
| Чисовая апертура | 0,13 | 0,17 | 0,16 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | 0,13 | н/д | н/д | н/д | |
| Групповой показатель преломления | 1310нм | 1,4675 | 1,4718 | 1,471 | н/п | 1,4668 | 1,468 | н/д | 1,4738 | 1,471 | 1,466 |
| 1550нм | 1,4681 | 1,4711 | 1,470 | 1,469 | 1,4671 | 1,468 | 1,469 | 1,4732 | 1,47 | 1,467 |