«Приборы волоконно-оптических линий связи ( волс) »

Лекция 3. Волоконные световоды

Достоинства оптического волокна как среды для передачи информации.

Опыт Тиндаля.

Что такое стекло.

Технология изготовления световодного волокна.

Распространение светового излучения в оптическом волокне.

Типы световодного волокна.

Длина волны отсечки.

Потери света в волоконном световоде.

Окна прозрачности.

Определение характеристик световодного волокна.

Окраска оптического волокна

Оптические кабели.

Оптические соединители и аттенюатеры. Патч-корды, пигтейлы.

Оптические муфты.

1. Широкая полоса частот (до 10¹⁴ Гц) и низкое затухание света в волокне (~ 0,1-0,2 дБ/км) обеспечивают передачу массивов информации с высокими скоростями и на большие расстояния (до сотен километров без регенерации сигнала).

2. Кварцевое стекло как среда передачи нечувствительно к электромагнитным полям. Поэтому волокно может прокладываться вместе с силовыми кабелями, без опасности возникновения наведенных помех и ошибок при передаче информации.

3. Оптическое волокно пожаро-взрыво-безопасно, в волоконно-оптических сетях обеспечивается гальваническая развязка между передающим и приемным оборудованием.

4. Оптическое волокно, как канал связи, имеет высокую степень защиты от прослушивания и несанкционированного съема информации.

5. Волоконно-оптические линии имеют значительно меньшие объем и массу в расчете на единицу передаваемой информации, чем любые другие; исходным сырьем для изготовления волокна является кремний, запасы которого на земле практически неограниченны.

6. Долговечность, средний срок службы 25 лет.

В опыте Дж. Тиндаля, показанного в Королевском обществе в Англии в 1870г. из крана , расположенного в нижней части сосуда, вода, наполнявшая сосуд, вытекала сплошной струей и не разбивалась. А свет от угольной дуги через линзу фокусировался внутрь вытекающей струи и распространялся по ней благодаря многократным полным внутренним отражениям на границе вода — воздух.

		В стеклообразном состоянии в отличие от кристаллических твердых тел, где все атомы как бы упакованы в  узлах решетки , такой дальний порядок расположения атомов отсутствует. Для стекол характерно наличие так называемого среднего порядка расположения атомов — на расстояниях, лишь немногим превышающих межатомные.
Кварцевое стекло – SiO2	Кварцевый кристалл – SiO2	Температура размягчения — 1585 °C

Установка / башня для вытягивания волокна. Стеклянная заготовка/preform загружается в циркониевый контейнер, Furnace, индукционно нагреваемый до 1900-2200 С. Feed – подающий механизм . При наличии дефекта на поверхности кварцевая нить может самопроизвольно разрушится. Поэтому наносят защитное покрытие еще до того, как нить придет в соприкосновение с роликами приемно-намоточного устройства. Coating Cup – устройство нанесения покрытия, сейчас это акрилаты. Первое покрытие мягкое, второе более твердое, чтобы уменьшить внутренние напряжения. UV Curing Oven – Ультрафиолетовая печь для отвердевания/полимеризации покрытия.Скорость протяжки от 10 до 20 м/сек.Из заготовки длиной 1 м и диаметром 70 мм можно получить около 30 км волокна

Изготовление заготовки/preform Примеси: Германий и фосфор приводят к увеличению показателя преломления, а примеси бора и фтора к его уменьшению.	SiCl4 +О2= SiO2 +2Cl2 GeCl4+О2= GeO2 +2Cl2 4POCl3+3О2=2P2O5+Cl2 BBr3 + O2 → B2O3 + Br2

Световодное волокно

Buffer coating Cladding  Core

Оптические волокна, используемые в телекоммуникациях, как правило, имеют диаметр 125±1 микрон. Диаметр сердцевины может отличаться в зависимости от типа волокна и национальных стандартов.

Важный параметр для волокна – числовая апертура, которая показывает эффективность ввода излучения в световод. Она зависит от материала и способа изготовления световода .

Условия для полного внутреннего отражения: абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479.