Волоконно – оптические линии связи. Основные преимущества и недостатки.
Волоконно – оптическая линия связи (ВОЛС) это элемент системы передачи, по которому информация передается с помощью диэлектрического волновода или световода.
Волоконно – оптическая сеть ( ВОС) это информационная сеть линии связи, между узлами которой есть оптическое волокно.
Преимущества ВОЛС:
- широкая полоса пропускания
- малое затухание светового сигнала в волокне
- низкий уровень шумов
- высокая помехозащищенность
- высокая защищенность от несанкционированного доступа
- малый вес и объем
- гальваническая развязка элементов сети
- взрыво – пожаробезопасность ВОК
- экономичность ВОК
- длительный срок эксплуатации
- дистанционное электропитание
Недостатки ВОЛС:
- высокая стоимость интерфейсного оборудования
- монтаж и обслуживание оптических линий
- требования относительно специальной защиты волокна
Свет. Три полхода к объяснению природы света. Шкала электромагнитных волн. Окна прозрачности.
Свет – это сложный объект, с присущими ему характерными совйствами.
Сложность заключается в том что описать эти свойства в рамках одной теории не представляется возможным.
Три подхода к рассмотрению : лучевой, волновой и квантовый.
1.Свет- это луч
2.Свет- это разновидность электромагнитных колебаний.
3.Свет представляется в виде частиц, которые быстро движутся и излучаются отдельными порциями – квантами.
Шкала электромагнитных волн
Окна прозрачности
Окно прозрачности – это область длин волн на кривой затухания, где коэффициент затухания имеет минимальное значение.
1е окно прозрачности соответствует длине волны 850 нм
2е окно прозрачности 1310 нм
3е – 1550 нм
4е – 1620 нм
5е- 1420 нм
Отражение и преломление света на границе двух диэлектриков. Закон Снеллиуса. Показатель преломления. Полное отражение.
Преломление света на границе.
При падении световой волны ( луча) на границу раздела двух диэлектрических сред, свет частично преломляется и переходит в другую среду, а частично отражается оставаясь в первой среде.
Закон Снеллиуса
Отношение sin угла падения к sin угла преломлению равно отношению этих сред:
Sin Q1/Sin Q2=n2/n1
Показатель преломления
Он отражает степень изменения направления хода луча при пересечении границ распределения двух сред.
Оптическая жила и оболочка имеют показатели преломления n1 и n2. n1>n2
В вакууме показатель преломления равен 1, в реальніх средах всегда больше единицы.
Полное отражение
Луч, падающий на границу раздела двух сред, полностью отражается, не проникая во вторую среду.
Оптическое волокно. Изготовление, строение и основные геометрические параметры. Профили волокна.
Оптическое волокно состоит из трех осноных элементов:
ядро
оптическая оболочка
защитная оболочка
Изготавливают из:
высококачественного кварцевого стекла
GaALAS
Пластика
Строение :
Основные геометрические параметры :
- показатель преломления ( оболочки = const , и является постоянной велечиной, а ядра может зависеть от радиуса)
- переменный показатель преломления ядра
- относительная разница показателей преломления
- профиль показателя преломления.
Профили волокна:
-ступенчатый профиль ( когда ядро и оболочка имеют однородный но разный показатель преломления
- градиентный профиль ( когда показатель преломления ядра плано уменьшается от центра до краев.
Дисперсия света в оптических волокнах, ее составляющие и природа. Понятие полосы пропускания в ов.
Дисперсия – это: 1) рассеивание спектральных и модовых составляющих оптического излучения в ОК с течением времени; 2) Изменение временных характеристик световых импульсов при передаче по ОВ (уширение, размывание фронтов) .Единицы измерения – пикосекунды/километр пс/км.
Характеризует ОВ с точки зрения передачи сигналов определенной формы(имп.)
Дисперсия в общем случае характеризуется тремя основными факторами: − различием скоростей распространения направляемых мод (межмодовой дисперсией τmod),
− направляющими свойствами световодной структуры (волноводной дисперсией τw),
− свойствами материала оптического волокна (материальной диспепсией τmat).
В общем случае
дисперсию м. оценить по формуле:
пс/км,
или когда определены хроматическая
и модовая дисперсия
.
Если профиль ОВ
ступенчатый, то модовая дисперсия:
,
Если профиль ОВ
градиентный, то модовая дисперсия:
-длина
участка
Величина зависит от типа ОВ и длины. С увеличением дисперсии мы наблюдаем искажение импульса, т.е. ограничивается расстояние передачи.
Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне. Однако наиболее отчетливо она проявляется в одномодовом волокне из-заотсутствия межмодовой дисперсии. (зависит от выбраного источника излучения!)
Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломлния волокна от длины волны.
Волноводная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента распространения р моды от длины волны, фактически зависит от совокупности таких геометрических параметров оптоволокна, как отклонение от круглой формы сечения, изменчивость диаметра, несоосность ядра и оболочки, изменчивость показателя преломления по длине оптоволокна;
Предельные
возможности ОВ с т.з. дисперсии света
оценивают параметром – эффективная
полоса пропускания. Результир-щая
удельная полоса пропус-я
где
-
полная дисперсия
Измеряется в Мгц*км.
Физический смысл W - максимальная частота (частота модуляции) передаваемого сигнала при длине линии 1 км. Если дисперсия линейно растет с ростом расстояния, то полоса пропускания зависит от расстояния обратно пропорционально.
6. Разновидности дисперсии : межмодовая, хроматическая, поляризационная. Характеристики видов дисперсии.
Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне. Однако наиболее отчетливо она проявляется в одномодовом волокне из-заотсутствия межмодовой дисперсии. (зависит от выбраного источника излучения!)
Межмодовая является результатом разной скорости распространения мод в многомодовом волокне.
Поляризационная возникает в результате разной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных состовляющих моды