Отражение Френеля

Когда свет входит в сердечник волокна и попадает на оболочку под углом меньше критического, большая часть энергии света преломляется в оболочку и теряется (что нежелательно). (Тут явная опечатка у автора. Можно, конечно, дать это в сноску, но не стоит дискредитировать автора, а с ним и книгу.) Очень незначительная часть света будет отражена обратно в сердечник. Этот отраженный свет называют светом "отражения Френеля". Он чаще всего составляет менее 4% от общей энергии падающего света (вычисленного по формуле из раздела 5.1.5), поэтому его мощности обычно недостаточно для доставки постороннего сигнала на другой конец волокна. Это показано на рис. 3.8,б

Рис. Отражение Френеля

Природа передачи света стеклом

При обсуждении спектра частот в главе 2 было замечено, что видимый свет охватывает широкий диапазон частот. При передаче по оптическим волокнам обычно используется полоса частот вблизи инфракрасного диапазона. В этой полосе частот наблюдается наименьшее затухание сигнала в оптическом волокне. На рис. 3.9 показаны типичные параметры затухания в стекле, используемом в волоконной оптике. Заметим, что эта кривая может слегка варьироваться в зависимости от использованного при производстве сорта стекла и от концентрации использованных присадок.

Рис. Типичные характеристики затухания для волокна

Эта тема есть на странице Окна прозрачности оптоволокна

Из этой диаграммы можно видеть, что в кривой затухания имеются три впадины при 0,85, 1,3 и 1,55 мкм. Их называют "рабочими окнами". Это интервалы полосы пропускания, на которых можно обеспечить надежную связь на сравнительно большие расстояния благодаря низкому затуханию. Различные виды потерь, показанные на рис. 3.9, будут детально рассматриваться в разделе 3.7.

Окно в 0,85 мкм было первым, использованным в волоконно-оптической связи, поскольку для него легко производить передающие источники и принимающие детекторы и они очень эффективны. До сих пор эта длина волны предпочитается в системах, действующих на небольших расстояниях, поскольку передающее и принимающее оборудование сравнительно недорого. Типичные значения затухания для оптического волокна на данной длине волны колеблются от 2 до 3,2 дБ на км.

Для большинства волоконно-оптических систем предпочитаемым рабочим окном является окно в 1,3 мкм, поскольку общие потери намного ниже, чем для окна в 0,8 мкм. Типичные значения затухания для оптического волокна на данной длине волны составляют 0,3-0,9 дБ на км. Хотя источники света легкодоступны, они дороги и их сложно производить. Поэтому эта длина волны обычно используется для телекоммуникационных приложений, работающих с высокими скоростями на дальних дистанциях.

Третье окно, работающее на 1,55 мкм, показывает меньшие потери, чем второе окно. Типичные значения затухания для оптического волокна в данном диапазоне составляют 0,15-0,6 дБ на 1 км. К сожалению, их недостаток в том, что передающие и принимающие устройства не такие совершенные и эффективные, как действующие в диапазоне окна 1,3 мкм. Ожидается, что последние технологические разработки сделают в будущем это окно самым популярным.

Технология, известная как спектральное уплотнение (Wave Division Multiplexing - WDM), позволяет передавать в одно время по одному и тому же волокну сразу несколько длин волн. Обычно используются несколько длин волн вблизи 1,3 или 1,55 мкм. Эта методика фактически позволяет умножить полосу пропускания канала с одной длиной волны на число передаваемых длин волн.