Диапазоны длин волн, используемые для передачи сигнала по оптоволокну

Радио, проводные и кабельные системы передачи используют понятие час­тоты для описания рабочей области, занимаемой системой в радиочастот­ном спектре, а для описания положе­ния ВОСП их рабочей области в радиочастотном спектре используется понятие длины волны. Частота измеряется в герцах, а длина волны в метрах.

Мы можем связать частоту в герцах и длину волны в метрах (м), используя традиционную формулу

F λ = 3*10⁸ м/с (скорость света в вакууме) (2.1)

Радиодиапазон Оптический диапазон

Длина волны λ

100см 10см 10мм 1мм 100мкм 10мкм 1мкм

микроволновый миллимет

ровый субмиллиметровый видимый

300 МГц

1 ГГц

10 ГГц

30 ГГц

100 ГГц

300 ГГц

1 ТГц

100 ТГц

1000 ТГц

Рабочая полоса спектра для ВОСП

Рисунок 2.Частотный спектр выше 300 МГц, где показано положение рабочей области ВОСП.

Примеры.Допустим, что ваша любимая ЧМ-станция, транслирует музыку на частоте 104 МГц. Какова ее эквивалентная длина волны?

104 х 10⁶ λ = 3 х 10⁸

λ = 3 х 10⁸/104 х 10⁶ = 2,8846 м.

Рабочие длины волн в волоконной оптике обычно приводятся в нано­метрах (нм). 1 нанометр это: 1 нм = 1 х 10^-9м, или 0,000000001 м.

Одна из широко используемых длин волн в ВОСП — 1310 нм. Какова ее эквивалентная частота?

1310*10^-9 F = 3*10⁸ м/с

F = 3*10^8/1310*10^-9 = 2.29*10¹⁴ Гц,

или 2,29*10⁵ ГГц или 229 ТГц

затухание (дБ/км)

1 окно прозрачности

2,5

2,0

1,5

1,0

2 окно

0, 5 3 окно

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

Длина волны

Рисунок 3. Затухание оптического волокна в зависимости от длины волны (показаны 3 окна прозрачности, используемые для ВОСП)

На рисунке показаны 3 основных окна прозрачности, которые являются рабочими диапазонами длин волн для ВОСП. Это:

820-900 нм;

1280-1350 нм;

1528-1561 нм.

3 окно может быть расширено до 1620 нм. Если известно длина волны, то можно определить частоты. Например для λ= 1528 нм и λ= 1620 используя уравнение 2.1

F_{1 =} 3*10⁸/1528*10^-9 = 1,96*10¹⁴ Гц = 196 ТГц.

F₂₌ 3*10⁸/1620*10^-9 = 1,85*10¹⁴ Гц = 185 ТГц.

Находим полезную рабочую полосу для 3 окна, вычитая F₁ из F_{2 ,} т.е. равен 11ТГц или 11000 ГГц.

Волоконно-оптический световод как среда передачи

Конструкция световода

Жила ОВ состоит из внутренней сердцевины и окружающей ее оболочки. Любые допол­нительные покрытия (оболочки) являются защитными. Показатель преломления сердцевины обозначают как п₁ тогда как показатель преломления оболочки обозначают как п₂. Когда жила ОВ спроектирована так, что п₁ > п₂ то структура: сердцевина-оболочка, ведет себя как волновод. Квар­цевое стекло (SiО₂) является основным материалом, как для сердцевины, так и оболочки. Для подгонки нужных значений показателя преломления используются легирующие примеси, такие как бор или германий.

Из физики известно, что показатель преломления среды равен скорости света в вакууме, деленной на скорость света в данной среде. По определе­нию показатель преломления вакуума равен 1.

Сердцевина (с большим показателем преломления)

Рисунок 4. Конструкция оптического волокна

Как свет распространяется