4.3 Одномодовые ов со смещенной нулевой дисперсией

При больших длинах элементарного кабельного участка (ЭКУ) его протяженность не только оптическими потерями в ОВ в третьем окне прозрачности, но и суммарной величиной дисперсии. Для преодоления этого ограничения разработаны одномодовые ОВ со смещенной дисперсией, соответствующие Рекомендации МСЭ-Т D.653. Этот термин означает, что минимальное значение дисперсии достигается не во втором (1300-1400нм), а в третьем (1530-1565нм) окне прозрачности.

Нормированное максимальное значение коэффициента хроматической дисперсии в пределах третьего окна прозрачности равно . Другие параметры следующие:

Диаметр модового поля на длине волны 1550нм, мкм……….(7,8-8,5) 0,8

Максимальная длина волны отсечки кабеля, нм………………….……..1270

Длина волны нулевой дисперсии и , нм……………1500 и 1600

Наклон дисперсионной кривой ………………..….0,085

Максимальный коэффициент затухания кабеля на длине волны

1550 нм, дБ/км…………………………………………………..…………..0,35

Максимальный коэффициент ПМД кабельной линии, ……….0,5

Следует отметить, что ОВ, соответствующее Рекомендации МСЭ-Т G-653, имеет минимальную хроматическую дисперсию и минимальные оптические потери в одной области длин волн – в третьем окне прозрачности. Это ОВ оптимально для использования в одноканальных ВОЛС при длинах ЭКУ более 120 км. Оно находит также применение в малоканальных СП со спектральным уплотнением, например, на подводных линиях.

4.4 Одномодовые ов с минимизированными потерями

Данное волокно, называемое также «одномодовое оптическое волокно со смещенной длиной волны отсечки», характеризуется минимизированным затуханием в третьем окне прозрачности. Это ОВ соответствует МСЭ-Т G-654.

Известно, что нижний предел коэффициента затухания ОВ определяется в идеальном случае релеевским рассеянием . Для кварца . Тогда нижний предел затухания одномодового кварцевого волокна:

Именно для этого волокна из кварца удалось наиболее близко подойти к теоретическому пределу затухания.

Минимальное значение коэффициента затухания кварцевого ОВ (в третьем окне прозрачности) было получено еще в 1986г. и составляет 0,154 , что приближается к предельным собственным потерям кварцевого стекла – 0,139 .

Волокно оптимизировано для использования в диапазоне длин волн 1500-1600 нм, но оно может быть использовано и до 1625 нм для цифровой передачи на большие расстояния, например, в протяженных наземных транспортных системах с оптическими усилителями. Параметры ОВ базового подкласса должны находиться в стандартизированном поле, определенном Рекомендацией G.654:

Диаметр модового поля на длине волны 1550нм, мкм…….(9,5-10,5) 0,7

Максимальная длина волны отсечки кабеля, нм………………………..1530

Коэффициент хроматической дисперсии …………..20

Наклон дисперсионной кривой ...…………..…..0,070

Максимальный коэффициент затухания кабеля, ………..……..0,22

Максимальный коэффициент ПМД кабельной линии, ............0,5

4.5 Специализированные одномодовые ов с ненулевой смещенной дисперсией

Интенсивное развитие техники оптических усилителей (ОУ) привело к свертыванию исследований в области ОВ с минимизированным затуханием. К тому же наметившиеся тенденции повышения эквивалентного объема цифровой информации, передаваемой по одному волокну, и дальнейшего увеличения длины ЭКУ делают практически значимым влияние ряда физических эффектов, связанных с нелинейными и поляризационными свойствами передающей среды. В высокоскоростных ВОСП, имеющих длину регенерационных участков до нескольких сотен километров, при скорости передачи >10 Гбит/с, наиболее существенное влияние поляризационно-модовой дисперсии и так называемого эффекта четырехволнового смешения (смешивания).

Эффект четырехволнового смешивания обусловлен тем, что на выходе ОВ, в которое введены оптические излучения на двух длинах волн - , регистрируются оптические излучения на четырех длинах волн: .

Причем:

Четырехволновое смешивание имеет место для любой пары одновременно передаваемых длин волн. Из-за него энергия излучения перекачивается на паразитные «боковые» волны, увеличивается затухание сигнала, а интерференция полезного сигнала с паразитным излучением при равноотстоящих исходных длинах волн снижает верность передачи. Четырехволновое смешивание имеет существенную интенсивность при нулевой дисперсии.

Условия передачи оптимальны, когда во всем окне прозрачности дисперсия мала, но не равна нулю. Именно эти обстоятельства обусловили появление нового поколения оптических волокон с ненулевой смещенной дисперсией и оптимальными дисперсионными и нелинейными характеристиками. Эти ОВ специально разработаны для реализации новых оптических технологий передачи, обеспечивающих значительное увеличение объема и дальности передачи информации. Новые волокна соответствуют Рекомендации МСЭ-Т G-655 и имеют контролируемую величину (отличную от нуля) хроматической дисперсии, уменьшенный наклон ее частотной зависимости и минимальную величину поляризационно-модовой дисперсии. Рекомендуемые значения параметров ОВ следующие:

базового подкласса А:

Диаметр модового поля на длине волны 1550нм, мкм………….(8-11) 0,7

Максимальная длина волны отсечки кабеля, нм………………….1480 Длина волны нулевой дисперсии, нм………………………………1550-1600

Модуль коэффициента хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1530-1565нм, ………………………….….

Максимальный коэффициент затухания кабеля, на длине волны 1550нм, ……………………………………………………………...……….0,35

подкласса В:

Модуль коэффициента хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1530-1565нм, …………………………….…………....

Максимальный коэффициент ПМД кабельной линии, ……….....0,5

Максимальный коэффициент затухания кабеля,

на длине волны 1550 нм……………………..……………….…………….0,35

на длине волны 1625 нм…………………………………….……………....0,4

Примером волокна нового поколения может служить волокно марки True Wave фирмы Lucent Technologies.Достоинства этого ОВ иллюстрирует рисунок 4.1:

Рисунок 4.1 – Зависимость хроматической дисперсии ОВ True Wave в диапазоне С

Область ненулевой дисперсии соответствует стандартизированному диапазону С (1530-1565 нм) ОУ; совместное использование волокон True Wave с положительной и отрицательной дисперсией позволяет уменьшить результирующую дисперсию в пределах элементарного кабельного участка.

Идеи, положенные в основу ОВ True Wave, получили дальнейшее развитие в конструкции . Дисперсионная характеристика этого волокна имеет меньший наклон и оптимальна не только в третьем, но и в условном четвертом (L) окне прозрачности (1565-1625 нм) Основные характеристики ОВ следующие:

Коэффициент затухания в диапазоне 1550-1600 нм, ………..…...0,22

Хроматическая дисперсия в диапазоне,

1525-1565…………………………………………………..……………2,6-6,0

1565-1620………………………………………………………..……....4,0-8,6

Наклон дисперсионной кривой, …..……………………….<0,05

Коэффициент поляризационно-модовой дисперсии при ……….…………………………………………..….<0,1

Для решения вопросов достижения больших скоростей на относительно небольшие расстояния (100-200 км) фирмой Lucent Technologies разработано и с 1998 г. поставляется новое оптическое волокно марки , не имеющее пика затухания на длине волны 1383 3 нм (рисунок 4.2).

Дисперсионные характеристики ОВ соответствуют характеристикам стандартного оптического волокна, при этом оптическая полоса пропускания составляет непрерывную область 1335-1625 нм. Это волокно позволяет передавать в режиме спектрального уплотнения аналоговую видеоинформацию в диапазоне 1280-1325 нм, обеспечивает высокоскоростную передачу данных (ПД) в диапазоне 1350-1450 нм и одновременно трафик в режиме плотного спектрального уплотнения в области длин волн выше 1450 нм.

Основное достоинство ОВ - возможность организовать гибкую оптическую сеть связи сложной конфигурации. Разработчики подчеркивают эффективность использования на сетях доступа, на локальных сетях и сетях кабельного телевидения.

1 – коэффициент затухания стандартного ОВ (Рек.G.652); 2 – коэффициент ОВ ; 3 – дисперсия ОВ

Рисунок 4.2 – Зависимость коэффициента затухания и дисперсии ОВ

Другими примерами волокна нового поколения могут служить ОВ с ненулевой смещенной дисперсией компании Corning Class:

– Corning LEAF CPC6, которое имеет следующие основные

параметры:

Коэффициент затухания в диапазоне 1525-1575 нм,

дБ/км, не более…………………………………………………………....0,25

Хроматическая дисперсия в диапазоне 1530-1565 нм,

……………………………………………………………….1,0-6,0

Коэффициент поляризационно-модовой дисперсии при

, не более…………...………...…....0,2 (максимальное значение);

0,08

(среднеквадратическое значение)

Особенностью волокна типа Corning LEAF CPC6 является увеличенная площадь эффективного сечения, равная (среднее значение), что обеспечивает оптимальное соотношение между дисперсией и площадью эффективного сечения для скоростей передачи 10 и 40 Гбит/с, существенное снижение нелинейных эффектов и возможность подачи в волокно излучения с высоким уровнем (до+25дБм).

- , подобно ОВ , не имеет пика затухания на длине волны 1383 3мкм и благодаря этому свойству расширяется диапазон размещения спектральных каналов в диапазоне длин волн ОВ.

- оптимизировано для использования на городских сетях. Особенности ОВ : ненулевая отрицательная дисперсия на длине волны 1280-1625 нм, коэффициент затухания, хоть и имеет пик на длине 1383 нм, но не превышает величины 0,4 дБ/км. Создание этого ОВ создает предпосылки для разработки экономичных технологий передачи – Metro DWDM, упрощает сетевую архитектуру и повышает ее надежность. Наиболее оптимальны системы передачи спектрального уплотнения на 2,5 и 10 Гбит/с, на расстояние до 350 км.

Следует подчеркнуть, что предел потенциальной пропускной способности кварцевого ОВ, с учетом прогнозов развития технологии транспортных систем, может быть, достигнут в недалеком будущем.

Прогресс оптической передачи видится в освоении волокон из альтернативных материалов. Теоретические оценки показали, что существующие стеклообразные и кристаллические материалы, позволяющие создать оптические волокна с ультранизкими потерями (порядка ) в среднем инфракрасном диапазоне .

Однако, несмотря на настоящий бум исследований, практически значимые результаты в разработке оптических волокон, прозрачных в среднем инфракрасном диапазоне, до настоящего времени недостигнуты. Это связано с крайне сложными технологическими проблемами.

Контрольные вопросы:

- Одномодовые ОВ. Параметры, рекомендации.

- Многомодовые ОВ. Назначение.

- Стандартное одномодовое ОВ с несмещенной нулевой дисперсией. Параметры, рекомендация.

- Одномодовое ОВ со смещенной нулевой дисперсией.Рекомендация.

- Одномодовое ОВ с минимизированными потерями. Параметры, рекомендация.

- Специализированное одномодовое ОВ с ненулевой смещенной дисперсией. Подклассы, параметры, рекомендация.