5. Типы и параметры оптических волокон

Главное отличие волоконного световода от кабельной пары заключается в том, что последняя используется для возбуждения электромагнитной волны, которая распространяется в окружающем жилы пространстве, в случае волоконного световода волны возбуждаются и распространяются внутри волоконного световода. Волоконный световод изготовленный на основе плавленного кварца называется оптическим волокном.

Оптические волокна могут быть классифицированы по двум параметрам:

1. Числу распространяющихся мод.

2. Профилю распределения показателя преломления в поперечном сечении сердцевины.

По числу распространяющихся в оптическом волокне мод они подразделяются на одномодовые и многомодовые. Волокно с малым диаметром сердцевины, по которому в рабочем диапазоне длин волн может распространяться только одна фундаментальная мода, называется одномодовым. Волокно с большим диаметром сердцевины по сравнению с длиной волны распространяемого света, и в котором вследствие этого могут распространяться две или большее число мод, называется многомодовым.

Существуют следующие профили распределения показателя преломления в поперечном сечении сердцевины:

• ступенчатый (для многомодовых и одномодовых волокон);

• градиентный (для многомодовых волокон);

• сегментный и треугольный (для одномодовых волокон).

Ступенчатый профиль. При ступенчатом профиле показатель преломления п₁ одинаков по всему поперечному сечению сердцевины и при переходе от сердцевины к оболочке показатель преломления уменьшается ступенчато и остается неизменным в оболочке со значением п₂(рис. 5 а.) Ступенчатый профиль могут иметь как одномодовые, так и многомодовые волокна.

Одномодовые волокна со ступенчатым профилем изготавливаются также с так называемой поглощающей оболочкой (рис. 5, б), имеющей провал показателя преломления оболочки.

Рис 5. Профили оптических волокон:

а- ступенчатый; б — ступенчатый с провалом в оболочке; в-градиентный; г — сегментный; д — треугольный

При расчетах характеристик световодов используют относительную разность показателей преломления (∆), которая определяется как:

Основное отличие одномодовых волокон от многомодовых состоит в существенно меньшем радиусе сердечника и меньшем значении отно­сительной разности ∆.

Градиентный профиль. У оптических волокон с градиентным профилем показатель преломления изменяется не ступенчато, а плав­но. В этом случае сердцевина состоит из большого числа слоев концентрических колец. При удалении от оси сердцевины показатель пре­ломления каждого слоя снижается.

Сегментный и треугольный профили показателя преломления.(5г, 5д) Позволяют получить волокна, у которых длина волны нулевой дисперсии равна 1,55 мкм, или получить волокна с малой величиной дисперсии во всем диапазоне волн от 1,3 до 1,60 мкм, а также получить волокна с дисперсией в диапазоне длин волн от 1,53 до 1,56 мкм, предназначенных для спектрального уплотнения с применением волокон с ненулевой смещенной дисперсией.

Многомодовые волокна изготавливаются со ступенчатым профилем, (рис. 5, а) и градиентные, (рис. 5, в). В настоящее время для электросвязи изготавливаются только многомодовые градиентные ОВ.

Параметры одномодовых оптических волокон: Коэффициент затухания (дБ/км), Длина волны нулевой дисперсии (нм), Хроматическая дисперсия (пс/нм o км), Наклон кривой дисперсии в нулевой точке (пс/кмoнм2), Длина волны отсечки (нм), Поляризационная модовая дисперсия (пс/км1/2).

Параметры многомодовых оптических волокон: Диаметр сердцевины мкм, Диаметр оболочки мкм, Эксцентриситет сердцевины оболочки мкм, Некруглость оболочки %, Диаметр защитного покрытия мкм, Рабочая длина волны нм, Коэффициент затухания, не более дБ/км, Числовая апертура, Коэффициент широкополосности, более МГц o км.