4.Выбор оптического кабеля связи и распределение оптического волокна в кабеле

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.

Материалы

Стеклянные оптические волокна делаются из кварцевого стекла, но для дальнего инфракрасного диапазона могут использоваться другие материалы, такие как фтороцирконат, фторалюминат и халькогенидные стекла. Как и другие стекла, эти имеют показатель преломления около 1,5.

В настоящее время развивается применение пластиковых оптических волокон. Сердечник в таком волокне изготовляют из полиметилметакрилата (PMMA), а оболочку из фторированных PMMA (фторполимеров).

Конструкция

Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Например, если показатель преломления оболочки равен 1,474, то показатель преломления сердцевины — 1,479. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.

Классификация

Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми.

Существует три основных типа одномодовых волокон:

1. Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.

2. Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.

3. Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.

4. Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.

Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе — показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.

В данном проекте мы используем оптическое волокно стандарта G.653 и синхронный мультиплексор Alcatel OPTINEX™ 1650SM.

G .653 - Одномодовое оптоволокно с нулевой смещенной дисперсией (ZDSF- zerodispersion-shiftedfibre). Применение: для высокоскоростных линий связи с большой длиной регенерационного участка без применения технологий оптического уплотнения.

В соответствии с заданием, необходимо предусмотреть строительство ВОЛС с использованием подвески ОК на осветительных опорах. Для этого используют специальные марки ОК, приведенные в табл. 6.

Таблица 6. Параметры промышленных одномодовых ОВ

Параметры		Параметры промышленного волокна
		Cominq				Fujikura			Lucent
1		2	8	4	5	6	7	8	9	10	11
Фирменное обозначение		SMF-28	SMF-DS	SMF-LS	LEAF	SM-9/125	DSM-8/125	DSMNZ-9/125	TrueWave	TrueWave RA	AllWave
Тип волокна		SSF	DSF	NZDSF-	NZDSF+	SSF	DSF	NZDSF	NZDSF+	NZDSF+	NZDSF+
Соответствие стандарту ITU-T		G.652	G.653	G.655	G.655	G.652	G.653	G.655	G.655	G.655	G.655
Рабочие окна прозрачности, нм		1310/1550	1550	1530-1560	1530-1625	1310/1550	1310/1550	1310/1550	1530-1560	1525-1620	1285-1620
Затухание, дБ/км	1310 нм	<0,4/0,34	<0,5/0,38	<0,5/0,38	<0,5	<0,4/0,34	<0,45	<0,45	<0,5/0,4	<0,5/0,4	<0,35
	1383 нм (максимум ОН)	<2,0/0,40	<2,0/0,6	<2,0/0,6	<1,0/0,6	<0,60/0,55	<0,40	н/д	<2,0/0,5	<1,0/0,5	<0,31
	1550 нм	<0,30/0,20	<0,25	<0,25	<0,25	<0,25/0,21	<0,25	<0,25	<0,25/0,2	<0,25/0,22	<0,25/0,21
	В окне 1285-1330 нм	<0,45/0,39	н/п	н/п	н/п	<0,39/0,3	н/д	н/д	н/п	н/п	<0,45
	В окне 1525-1565/1575 нм	<0,35/0,25	<0,3	<0,3	<0,3/0,25	<0,25	<0,30	<0,25	<0,3	<0,3/0,27	<0,3/0,26
	В окне 1565-1625 нм	<0,35/0,25	<0,3	<0,3	<0,3/0,25	<0,25	<0,30	<0,25	<0,3	<0,3/0,27	н/д

Изменение дисперсии в окне 1550 нм, пс/(нм.км)		7-11,5	<2,7	-3,5--0,1	2,0-6,0	н/п	н/п	н/д	1,0-4,0/5,53	3-7	н/д
Дисперсия поляризованной моды (PMD), пс/ км -1/2		<0,2	н/д	н/д	<0,2	<0,2	<0,5	<0,5	<0,5	<0,5	<0,5
Дисперсия PMD для протяженной линии, пс/км -1/2		<0,1	н/д	н/д	<0,08	н/д	н/д	н/д	н/д	<0,1	<0,05
Ограничение по PMD на скорость передачи, Гбит/с		н/д	н/д	н/д	40	н/д	н/д	40	10	40	40
Диаметр сердцевины, мкм		8.3	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	6	н/д	н/д
Эффективная площадь светового поля, мкм2		н/д	н/д	н/д	72	н/д	н/д	72	н/д	н/д	н/д
Чисовая апертура		0,13	0,17	0,16	0,13	0,13	0,13	0,13	н/д	н/д	н/д
Групповой показатель преломления	1310нм	1,4675	1,4718	1,471	н/п	1,4668	1,468	н/д	1,4738	1,471	1,466
	1550нм	1,4681	1,4711	1,470	1,469	1,4671	1,468	1,469	1,4732	1,47	1,467