3.3 Разъемные оптические соединители

В соединителях этого типа имеют место все виды оптических потерь, свойственных соединению волоконных световодов. Основными являются потери, связанные с радиальным смещением (децентровкой) сердцевины волоконных световодов относительно друг друга или относительно фокуса и фокусирующих элементов.

Принципиально различаются два типа разъемов: разъемы, в которых в качестве базовой поверхности используется поверхность оптического волокна и разъемы, в которых кабельные части оконцованы армирующими наконечниками. В разъемах первого типа совмещение сердцевины световодов осуществляется так же, как и в случае клееных неразъемных. Такие разъемы не обеспечивают прочного надежного соединения и не нашли широкого применения (лабораторные условия, измерения).

Практический интерес для волоконных систем имеют оптические разъемы второго типа, в которых армирующий наконечник обеспечивает не только совмещение световодов и их защиту, но и надежно и жестко закрепит их в соединителе.

В соединителях этого типа конструкция наконечника и метод центрирования сердцевины волоконного световода в нем относительно базовой поверхности наконечника определяют практически все основные параметры соединителей. Наиболее широкое применение нашли следующие способы изготовления наконечников и центровки в них световодов: формовка методом прецизионного литья, обработка рабочей поверхности наконечника, сборка из прецизионных деталей, юстировка в наконечниках. Одна из конструкций соединителя изображена на рисунке 3.8.

1 – соединитель гнездовой; 2 – наконечник – капилляр; 3 – соединитель штекерный; 4 – оптическое волокно.

Рисунок 3.8

Рассмотренные методы предусматривают непосредственное соединение сердцевины волоконных световодов при уровне потерь 0,5 – 0,1дБ. Наконечники совмещаются по своим базовым поверхностям в прецизионных втулках различной конструкции и жестко фиксируются.

Контрольные вопросы:

- Оптические соединители. Назначение, требования.

- Оптические потери при непосредственном (торцевом) соединении волоконных световодов. Виды.

- Типы и конструкции оптических соединителей.

- Разъёмные оптические соединители. Виды, принцип действия.

4 Одномодовые оптические волокна

Успехи техники связи последнего десятилетия способствовали появлению новых технологий – оптических усилителей, аппаратуры спектрального уплотнения (WDM), а также строительству линий передачи большой протяженности, в тоже время это обусловило определенные требования к среде передачи – оптическим волокнам. Эти требования должны соответствовать определенным международным стандартам.

В целях унификации ОВ, производимых разными фирмами, конструктивные и оптические характеристики ОВ регламентируются Рекомендациями МСЭ-Т G.651, G.652, G.653, G.654, G.655. Для одномодового ОВ используют оптические параметры, не рассмотренные выше: диаметр модового поля, погрешность концентричности модового поля, длину волны отсечки, наклон дисперсионной кривой.

Важнейшими параметрами ООВ является диаметр модового поля, определяемого еще как модовое пятно.

В многомодовых ОВ размер сердцевины принято оценивать диаметром (2а), в одномодовых волокнах – с помощью диаметра модового поля . Это связано с тем, что энергия основной моды в ООВ распространяется не только в сердцевине, но и частично в оболочке, захватывая ее приграничную область. Поэтому более точно оценивает размеры поперечного распределения энергии основной моды. Величина является важной при стыковке волокон между собой, а также при стыковки источника излучения с волокном.

Зависимость распределения интенсивности (мощности) излучения основной моды одномодового волокна в ближней зоне радиуса показана на рисунке 4.1. Эта зависимость апроксимируется с достаточной степенью точности формулой:

где - интенсивность излучения на расстоянии от оси одномодового ОВ;

- интенсивность излучения на оси ООВ (при );

- радиус модового поля, т. е. значение радиуса, при котором интенсивность излучения составляет от своего максимального значения. При значении нормированной частоты в оболочке может переноситься около 70% общей мощности.

Рисунок 4.1.

В одномодовом волокне некоторая часть электромагнитного излучения переносится в оптической оболочке, в связи с этим возникают дополнительные требования к эффективности переноса энергии в оболочке. В многомодовом волокне прозрачность оптической оболочки практически не имеет значения, поэтому требования к ее прозрачности достаточно умерены.

Для одномодового волокна эти требования более жесткие.

Погрешность концентричности модового поля определяется как расстояние на сечении оптического волокна между центром модового поля и центром окружности внешнего сечения оболочки (рисунок 4.2).

Погрешность концентричности центров модового поля и окружности оболочки должна быть меньше 1мкм.

Рисунок 4.2

Длина волны отсечки в одномодовом ОВ – минимальная длина волны, при которой ОВ поддерживает только одну распространяющуюся моду. Этот параметр характерен для одномодовых оптических волокон. Если рабочая длина волны меньше, чем длина волны отсечки, то имеет место многомодовый режим распространения света.

Различают длину волны отсечки в волокне и длину волны отсечки в проложенном кабеле . Первая ( ) соответствует слабо напряженному волокну и для ступенчатого одномодового ОВ она определяется выражением:

Длина отсечки в проложенном кабеле соответствует напряженному ОВ. На практике ОВ в проложенном или подвешенном на опорах кабеле имеется большое число изгибов, достаточно сильное искривление волокон, уложенных в кассеты муфт, в соединителях на станциях. Все это ведет к подавлению побочных мод и сдвигу в сторону коротких длин волн в сравнении с . Разницу между и можно оценить только экспериментальным путем.

Наклон дисперсионной кривой ( ) для одномодового ступенчатого волокна с несмещенной нулевой дисперсией вычисляется по формуле:

,

где - коэффициент хроматической дисперсии, ;

- рабочая длина волны, нм;

- длина волны нулевой дисперсии, нм;

- наклон дисперсионной кривой,

Для волокна со смещенной дисперсией наклон дисперсионной кривой определяется, как:

.

Параметры ОВ, общие для одномодовых ОВ всех типов (G.652, G.653, G.654, G.655):

Диаметр оболочки, мкм…………………………………………….…

Максимальная погрешность концентричности сердцевины, мкм………...0,8

Максимальная некруглость оболочки, %..........................................................2

Максимальные потери на макроизгиб (радиус 37,5мм, число витков 100), на длине волны, дБ:

1550 нм…………………………………………………………………...…0,50

16ХХ нм при ХХ 25 нм…………………………………………...............0,50

(только для Рек. G.652В, G.652С, G.655В):

Минимальное натяжение перемотки, ГПа………………………………...0,69