18. Параметры оптоволокон: геометрические, оптические.

Все параметры оптоволокна можно разделить на следующие четыре группы:

- Геометрические;

- Оптические;

- Передачи данных;

- Механические.

Геометрические параметры определяют степень приближения формы частей оптоволокна стандарту. Учитывая несовершенство геометрических параметров, происходит вследствие различных отклонений и недостатков в технологическом процессе изготовления оптоволокна, может происходить потеря части сигнала на местах сопряжения волокон.

К геометрическим параметрам оптоволокна относятся следующие:

- Диаметр сердцевины (5 - 10 мкм для одномодовых и 50, 62,5 мкм для многомодовых ВОК);

- Диаметр оболочки (125 мкм);

- Некруглость оболочки, характеризующая отклонение сечения оболочки от круга и исчисляется как разница между максимальным диаметром оболочки и ее минимальным диаметром, деленная на номинальный диаметр;

- Погрешность концентричности сердцевины / оболочки определяет степень несовпадения геометрических центров сердцевины и оболочки; вычисляется как расстояние между геометрическими центрами сердцевины и оболочки, деленная на диаметр сердцевины;

- Погрешность концентричности модового поля определяется как расстояние между центром модового поля и геометрическим центром оболочки, деленная на диаметр модового поля.

От оптических параметров волокна зависят потери сигнала на сгибах, его затухание, потери на входе и выходе кабеля. Для одномодовых волокон важными оптическими параметрами являются диаметр модового поля, длина волны отсечки и профиль показателя преломления.

Диаметр модового поля понимают как часть диаметра сердцевины, в которой сосредоточена основная часть энергии главной моды. Если модовое поле выйдет за пределы сердцевины, то увеличатся потери сигнала на сгибах и стыках волокон. С увеличением длины волны диаметр модового поля увеличивается.

Параметр длины волны отсечки определяет ту минимальную длину волны передачи данных, при которой еще имеется только одна мода. Рабочая длина волны несколько меньше значения волны отсечки.

Профиль показателя преломления характеризует изменение этого показателя по диаметру оптоволокна. Он отражает распределение электромагнитного поля в волноводе.

Для многомодового волокна важным оптическим параметром является числовая апертура (Numerical Aperture (NA)), характеризующая максимальный угол ввода оптических лучей в волокно (см. Рис. 3.8), особенно когда источником света является светодиод.

19. Параметры оптоволокон: передачи данных, механические. Преимущества и недостатки волокно – оптических кабелей.

К параметрам передачи относят степень затухание сигнала и полосу перепуска кабеля. Коэффициент затухания зависит от длины волны света и определяет степень затухания сигнала при прохождении волной единичного расстояния. Полоса пропускания кабеля характеризует диапазон частот волн, которые могут распространяться в кабеле без значительных искажений.

Механические параметры определяют механическую устойчивость кабеля к механическим напряжений. При изготовлении волокна, вследствие недостатков технологического процесса, в волокне могут возникнуть микротрещины, которые в ходе эксплуатации могут увеличиваться и привести сначала к увеличению потерь сигнала, а затем и до расторжения оптоволокна. Поэтому после изготовления оптоволокна его подвергают испытанию: растягивают с нормированным усилием 0,69 ГПа. Качественное волокно увеличивает длину не более, чем на 1%, а некачественное - разрывается. Такое испытание гарантирует механическую устойчивость кабеля в течение 35 лет эксплуатации. Этот параметр называют уровнем механической прочности.

Преимущества, недостатки и перспективы применения ВОК

К преимуществам волоконно-оптических кабелей можно отнести следующие:

- Значительно меньший коэффициент затухания;

- Более высокая скорость передачи;

- Широкая частотная полоса;

- Нечувствительность к электромагнитным помехам;

- Защищенность от прослушивания;

- Отсутствие излучения в окружающую среду.

В тоже время волоконно-оптические кабели имеют малую механическую устойчивость, их нельзя гнуть, тереть, передвигать, они не выдерживают вибрации. Если же волоконно-оптический кабель разорван, то его можно заварить (что требует сложного и дорогостоящего оборудования) или соединить механически. Сварное соединение дает меньшие потери сигнала (до 0,1 дБ) по сравнению с механическим (около 0,25 дБ).

Сегодня волоконно-оптические кабели применяют для построения магистралей глобальных и локальных компьютерных сетей, межэтажных соединений, в условиях сильных электромагнитных помех, а также в случае необходимости обеспечить гальваническую развязку нескольких сетей.

Современные волоконно-оптические сети используют ВОК только для передачи и приема. По сути, они являются оптоэлектронными, и в каждом промежуточном узле происходит преобразование оптического сигнала в электрический и наоборот. Новые технологии мультиплексирования по длине волны (WDM - Wave Division Multiplexing) является фундаментом для создания полностью оптических сетей (AON - All Optical Networks) со значительно лучшими параметрами передачи.

30