1.2. Многомодовые оптическме волокна

1.2.1. Классификация многомодовых оптических волокон

В настоящее время различают две спецификации кварцевых многомодовых оптических волокон по значениям диаметр серцевины / диаметр оболочки: 50 /125 и 62,5 /125, регламентируемых рекомендацией международного союза электросвязи ( департамент телекоммуникаций) (МСЭ-Т – ITU – Т – International Telecommunication Union Telecommunications department) G.651 [48, 52]

Рис. 1.9. Геометрические параметры многомодовых оптических волокон.

В общем случае по профилю показателя преломления многомодовые оптические волокна можно разделить на ступенчатые и градиентные.

В ступенчатых многомодовых оптических волокнах траектории лучей отдельных мод имеют вид зигзагообразных линий (рис 1.10). Пути следования лучей различны, и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом по времени, что приводит к искажению передаваемого сигнала, известному как проявление межмодовой дисперсии.

Рис. 1.10. Распространение направляемых мод оптического излучения в ступенчатых многомодовых волоконных световодах.

В многомодовых световодах с градиентым профилем показателя преломления траектории распространения большинства лучей представляют собой плавные волнообразные кривые ( рис 1.11), в результате чего моды приходят на выход ВОЛП с меньшим разбросом по времени. Это достигается путем неравномерного, например, по параболе, распределения значения показателя преломления сердцевины.

Рис. 1.11. Распространение направляемых мод оптического излучения в градиентных многомодовых волоконных световодах.

Оптически более плотная среда соответсвует центральной области сердцевины, в то время как менее плотная – границе раздела сердцевина / оболочка. В этом случае более быстрые моды распространяющиеся ближе к центру серцевины, благодаря градиенту профиля, искусственно ‹‹ притормаживаются››, что позволяет сущственно уменьшить разброс по времени проявления лучей на приемной стороне и уменьшить проявление межмодовой дисперсии.

Очевидно, что градиентные многомодовые оптические волокна характеризуются большей полосой пропускания, по сравнению со ступенчатыми. Это также подверждается формулой (1.19), из которой следует, что наибольшее число мод распространяется именно в волоконных световодах со ступенчатым профилем. Таким образом, в нвстоящее время кварцевые многомодовые оптические волокна со ступенчатым профилем показателя преломления промышленностью практически не выпускаются.

1.2.2. Многомодовые оптические волокна на современных сетях связи

На сегодняшний день применение многомодовых оптических воло­кон наиболее эффективно на локальных сетях (LANs - Local Area Net­works), характеризующихся малой протяженностью (менее 1 км) и сравнительно большими скоростями передачи данных. Для подобных приложений сочетание многомодовых оптоэлектронных приемо­передающих модулей с низким динамическим диапазоном на базе светоизлучающих диодов (СИД - LEDs - Light Emitting Diodes), значи­тельно более дешевых, по сравнению с одномодовыми источниками оптического излучения (лазерными диодами (ЛД - LD - Laser Diodes)), и, соответственно, многомодовых волокон позволяет свести к мини­муму суммарные затраты на строительство волоконно-оптических ли­ний передачи (ВОЛП). Указанные многомодовые ВОЛП ведомствен­ных LAN поддерживают известные сетевые протоколы, такие как: Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, 100VG-AnyLAN, Token Ring и др., обес­печивающие скорость передачи данных до 100 Мбит/с [48, 49].

На транспортных сетях связи многомодовые оптические волокна продолжают использоваться в основном в качестве межстанционных соединительных линий ГТС, а также на местных и внутризоновых се­тях, протяженность которых достигает несколько десятков километ­ров, в то время как требования к скорости передачи существенно ни­же, по сравнению с LAN. На территории РФ первые ВОЛП транспорт­ных сетей связи строились на основе многомодовых волокон 50/125 и оптического кабеля (ОК) отечественного производства. Данные ВОЛП обеспечивали передачу сигналов многомодовых ОСП PDH также оте­чественного производства, таких, как Сопка-2, Сопка-3, Сопка-Г, Сона­та, до уровня ЕЗ (34,368 Мбит/с) включительно. В настоящее время перечисленные ОСП промышленностью не выпускаются. Уже в нача­ле 90-х на линиях большой протяженности многомодовые оптические волокна активно вытесняются одномодовыми.