Оптические волокна для телекоммуникаций: кварцевые и не только

Виды

Существует множество видов оптоволоконных кабелей в зависимости от характера их применения. Они представлены в двух «режимах»: многомодовом и одномодовом.

Многомодовое волокно (MMF) имеет сердечники двух размеров: 50 мкм и 62,5 мкм. Широкое ядро позволяет передавать несколько потоков данных одновременно. В многомодовом волокне в качестве источника света используется светоизлучающий диод (LED) или лазер с вертикальной полостью, излучающий поверхность (VCSEL). Из-за высокой скорости рассеивания и затухания он обычно используется для передачи большого объема данных на относительно короткие расстояния .

Одномодовое волокно (SMF) имеет гораздо меньший диаметр сердцевины – 8,3 мкм или 9 мкм и единственный световой путь, который может проходить на большие расстояния. Одномодовые волокна обычно используются для более длинных участков, таких как сети передачи данных университетского городка, передачи кабельного телевидения и телекоммуникационные сети.

То, как будет прокладываться кабель, определяет его конструкцию. Наиболее распространенными типами оптических кабелей по их применению являются:

• для внутреннего монтажа;
• для установки в кабельные каналы, с броней или без нее;
• для укладки в грунт;
• подвесной, с тросом или без него;

Тип волокна определяет параметры брони, наличие подвесного троса и других характеристик оптического кабеля. Условия среды могут быть агрессивными, будь то грунт или вода. Наиболее частые поломки линии вызваны механическими повреждениями. Например, во время ремонтных работ кабель может быть поврежден крупногабаритными машинами, или подводные сети оборваны субмаринами или кораблями. Под каждый сценарий применения подбирается соответствующий вид кабеля.

Частоты

Скорость, дальность передачи ограничены эффектами дисперсии, затуханием. Исследователи нашли длины волн, минимизирующие недостатки. Образовано несколько окон, используемых телекоммуникациями:

1. О – 1260..1360 нм.
2. Е – 1360..1460 нм.
3. S – 1460..1530 нм.
4. С – 1530..1565 нм.
5. L – 1565..1625 нм.
6. U – 1625..1675 нм.

Окна идут непрерывно, существующие системы связи могут состоять одновременно из двух-трёх. Исторически первый промежуток (800-900 нм) сегодня убран, поскольку потери оказались непомерно высокими. Окна О, Е характеризуются нулевой дисперсией. Чаще применяют S, C, демонстрирующие преимущества минимального затухания (максимальная дальность передачи).

4.1. Выбор типа, марки оптического кабеля и метода его прокладки

Выбор типа оптического кабеля производится на стадии разработки технико-экономических обоснований или рабочего проекта в процессе определения и обоснования мощности проектируемой магистральной или внутризоновой ВОЛП. Например, при проектировании внутризоновой сети кольцевых структур приходится выбирать метод прокладки оптического кабеля: непосредственно в грунт при помощи кабелеукладчика или пневмозадувкой в предварительно проложенную в грунт пластмассовую трубку. Сегодня в условиях России метод пневмозадувки получает все большее применение в регионах с достаточно высоким уровнем потребления услуг связи. Важным преимуществом этого метода является простое и быстрое наращивание оптических волокон путем докладки (дозадувки) второго кабеля или заменой кабеля на более совершенный. В малонаселенных регионах, с относительно небольшим потреблением услуг связи предпочтение отдается прокладке ОК с круглопроволочной броней непосредственно в грунт. Здесь необходимо закладывать значительное количество оптических волокон на перспективу. На участках сетей связи, где требуется большая пропускная способность целесообразно применить новую технологию прокладки ОК. По этой технологии (технология микротрубки) в защитную пластмассовую трубку (ЗПТ) вместе с ОК задуваются пластмассовые микротрубки, в которые, в свою очередь, задуваются легкие малогабаритные оптические кабели (микрокабели) .

Следует подчеркнуть, что при прокладке ОК и ЗПТ в грунт следует предусматривать использование кабелеукладочной техники. При этом перед прокладкой кабеля необходимо выполнять предварительную пропорку грунта.

Емкость ОК (количество одномодовых оптических волокон) и тип оптических волокон определяется исходя из принятой в проекте системы передачи, с учетом развития сети связи в ближайшее время и на более удаленную перспективу. Согласно рекомендациям ОАО «Связьинвест» на магистральных и внутризоновых ВОЛП, особенно в регионах с интенсивно развивающейся экономикой, целесообразно использовать ОК, содержащие как стандартные ОВ, так и ОВ с ненулевой смещенной дисперсией.

При выборе числа ОВ в кабеле следует следить за их стоимостью, которая может претерпевать значительные изменения. Например, в последние годы стоимость ОВ заметно уменьшилась и в 2004…2005 годах разница в стоимости 8-волоконного и 16-волоконного ОК весьма мала и составляет около 5 тыс. руб.

Выбор марок ОК производится на основании технологических и инженерных изысканий трассы ВОЛП и определенных в процессе изысканий данных её характеристики по условиям прокладки кабеля (рельеф местности, наличие водных преград и болот, геологическая структура грунтов и их механическое воздействие на кабель), необходимости защиты кабеля от ударов молнии и источников внешнего электромагнитного влияния (интенсивность грозодеятельности, наличие сближений с ЛЭП и электрифицированными железными дорогами переменного тока).

Например: при прокладке ОК непосредственно в грунт рекомендуется прокладывать кабель с однослойной круглопроволочной броней марки ОКЛК (маркировка ОК производства ЗАО «Самарская кабельная компания» наилучшим образом приближена к общепринятой маркировке электрических медножильных кабелей связи); для прокладки в отдельных каналах кабельной канализации – кабель марки ОКЛСт; для прокладки в грунт в районах вечной мерзлоты и для пересечений больших водных преград целесообразно использовать кабель с двухслойной круглопроволочной броней с допустимыми растягивающими нагрузками до 80 кН; для прокладки методом пневмозадувки используется специально выпускаемый для этой цели облегченный кабель марки ОКЛ.

Для подвески на опорах контактной сети железных дорог и городского электрохозяйства применяются самонесущие ОК без металлических элементов, например ОКЛЖ. На ЛЭП подвешиваются ОК, встроенные в грозотрос, например ОКГТ.

Следует подчеркнуть, что выбор ОК для строительства ВОЛП является очень ответственной задачей. Целесообразно отдавать предпочтение тем отечественным производителям оптических кабелей, которые хорошо зарекомендовали себя на рынке, продукция которых имеет соответствующую документацию по системе качества как на отечественном, так и на зарубежном уровнях.

Структура оптического волокна

Оптическое волокно (оптоволокно) – это волновод с круглым поперечным сечением очень малого диаметра (сравним с толщиной человеческого волоса), по которому передается электромагнитное излучение оптического диапазона. Длины волн оптического излучения занимают область электромагнитного спектра от 100 нм до 1 мм, однако в ВОЛС обычно используется ближний инфракрасный (ИК) диапазон (760-1600 нм) и реже – видимый (380-760 нм). Оптическое волокно состоит из сердцевины (ядра) и оптической оболочки, изготовленных из материалов, прозрачных для оптического излучения (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция оптического волокна

Свет распространяется по оптоволокну благодаря явлению полного внутреннего отражения. Показатель преломления сердцевины, обычно имеющий величину от 1,4 до 1,5, всегда немного больше, чем показатель преломления оптической оболочки (разница порядка 1%). Поэтому световые волны, распространяющиеся в сердцевине под углом, не превышающим некоторое критическое значение, претерпевают полное внутреннее отражение от оптической оболочки (рис. 2). Это следует из закона преломления Снеллиуса. Путем многократных переотражений от оболочки эти волны распространяются по оптическому волокну.

Рис. 2. Полное внутреннее отражение в оптическом волокне

На первых метрах оптической линии связи часть световых волн гасят друг друга вследствие явления интерференции. Световые волны, которые продолжают распространяться в оптоволокне на значительные расстояния, называются пространственными модами оптического излучения. Понятие моды описывается математически при помощи уравнений Максвелла для электромагнитных волн, однако в случае оптического излучения под модами удобно понимать траектории распространения разрешенных световых волн (обозначены черными линиями на рис. 2). Понятие моды является одним из основных в теории волоконно-оптической связи.

Показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю по одному волокну

Мы не будем рассматривать частные случаи, получения максимальных скоростей и описывать новую технологию передачи данных по одному волокну потоком данных до 26 Тбит/с. Как как данная технология является экспериментальной и оборудование, на котором был поставлен эксперимент группой немецких инженеров во главе профессором Вольфгангом Фройде, не доступно в обычной продаже.

Факторы влияния на показатели скорости прохода данных оптоволоконному кабелю

Межмодовая, поляризационная или хроматическая дисперсия является настоящим барьером для пропускной способности оптоволоконного кабеля. Чем больше длинная волоконно-оптического кабеля, тем больше пагубное влияние эффектов на скорость передачи данных.

Для начала давайте разберемся что такое дисперсия.

Дисперсия от лат. dispersio (рассеивание). Простым языком это диапазон значений

случайной величины относительно её математического ожидания.

Типы оптоволоконной дисперсии

Межмодовая дисперсия простым языком — изменение длин светового импульса при прохождении через оптоволокно, когда вся энергия не достигает конца оптоволокна одновременно.

Расширение импульса в многомодовом оптоволокне

Хроматическая дисперсия простым языком — влияние суммарной скорости прохождения световых импульсов от разности длины волны передаваемого сигнала.

Поляризационная модовая дисперсия простым языком- это разница времени отражения импульса сигнала, из-за изменения геометрических характеристик симметрии волокна.

Факторы появления поляризационной модовой дисперсии в одномодовом волокне.

• механических натяжение оптических волокон (встречается в оптическом кабеле натянутые между опорами)
• термическое воздействие на оптические волокон (при нарушении условий эксплуатации и монтажа волоконно-оптических линий связи)
• деформационное воздействие на оптические волокон (при нарушении условий монтажа ВОЛС в грунт)
• скручивая с изменением геометрических характеристик волокон (нарушение условий сварки оптики и правил монтажа в муфту или оптический кросс)

Избранные стандарты и рекомендации

Ниже приводится сводка избранных стандартов для волоконной оптики. Стандарты ISO / IEC: В таблице ниже представлен упрощенный обзор разновидностей многомодовых волокон, определенных стандартами IEC.

OFL * — OverFilled Launch — стандартизированный метод измерения полосы пропускания волокна, при котором источник равномерно направляет свет во все режимы многомодового волокна (светодиодный источник).

EMB ** — Effective Modal Bandwidth — эффективная модальная ширина полосы пропускания центра или смещения (лазерный источник освещает небольшую часть сердцевины волокна).

Очевидно, что развитие многомодовых волокон идет в направлении волокон, которые могут передавать все больше и больше данных. OM1 обеспечивает скорость передачи данных 10 Гбит/с на очень короткие расстояния (до 33 метров), а OM4 позволяет передавать поток данных 100 Гбит/с на расстояние до 150 метров. Однако, учитывая современное улучшение одномодового волокна, даже виды OM3 и OM4 будут редко использоваться.

Рекомендации ITU-T:

Такое большое количество документов является результатом стремительного развития оптоволоконной связи из-за высокого спроса на быстрые и дальние типы передачи данных. Сегодня одномодовое волокно обычно дешевле многомодового. Будущее за такими волокнами, и некоторые исключения могут существовать только в локальных системах, потому что устройства, работающие с одномодовыми оптическими волокнами, немного дороже.

Рекомендации ITU-T гораздо более строгие (или точные), чем категории характеристик передачи, определенные IEC (OS1 и OS2). Например, спецификации, требуемые OS2, выполняются волокном G.652.C, а это означает, что тип волокна G.652D обладает лучшими параметрами.

Оптоволоконный передатчик

В первоначальных ВОЛС использовались большие лазеры, сегодня можно использовать различные полупроводниковые устройства. Чаще всего используются светоизлучающие диоды, светодиоды и полупроводниковые лазерные диоды.

Самым простым передающим устройством является светодиод. Его главное преимущество заключается в дешевизне. Однако у них есть ряд недостатков. Во-первых, они имеют очень низкий уровень эффективности. Только около 1% мощности поступает в оптическое волокно, а это означает, что потребуются драйверы высокой мощности для обеспечения достаточного количества света для передачи на большие расстояния.

Второй недостаток светодиода в излучении некогерентного света широкого спектра 30–60 нм. Из-за этого дисперсия в волокне ограничивает предел пропускной способности волоконного световода.

Волоконные светодиоды используются для локальных сетей, где скорость передачи данных в диапазоне 10–100 Мбит/с, а расстояние передачи несколько километров.

Оптоволоконная связь на большие расстояния с более высокими скоростями передачи данных, потребует большей производительности источника света. В этих системах используют лазеры. Хотя они более дорогие, они обладают существенными преимуществами.

Во-первых, они могут обеспечить более высокий выходной уровень;

Во-вторых, световой поток является направленным, что обеспечивает гораздо более высокую эффективность передачи света в оптоволоконный кабель. Эффективность связи с одномодовым волокном может достигать 50%.

В-третьих, лазеры имеют очень узкую спектральную полосу пропускания, то есть они производят когерентный свет. Эта узкая спектральная ширина позволяет лазерам передавать данные с гораздо большей скоростью, поскольку модальная дисперсия менее заметна.

Для очень высоких скоростей передачи данных или очень больших расстояний более эффективно использовать лазер с постоянным уровнем выходной мощности (непрерывной волной). Затем свет модулируется с помощью внешнего устройства. Использования внешних средств модуляции увеличивает максимальное расстояние между линиями связи, поскольку устраняется эффект, известный как лазерный «чирп». Этот эффект расширяет спектр светового сигнала и увеличивает хроматическую дисперсию в оптоволоконном кабеле.

Оптоволоконная связь и оптический кабель

По сути, оптоволоконный кабель состоит из сердечника, вокруг которого находится еще один слой, называемый оболочкой. Снаружи есть защитное внешнее покрытие.

Оптические кабели работают, потому что их оболочка имеет намного меньший показатель преломления, чем у сердечника. Это означает, что свет, проходящий по сердцевине, подвергается полному внутреннему отражению, когда достигает границы сердцевина-оболочка. То есть отражаясь свет движется внутри сердцевины оптического волокна.

Усилители (репитеры)

Есть ограничения в расстояние передачи сигналов по оптоволоконным кабелям. Это ограничивается связаны с затуханием сигнала и искажением светового сигнала вдоль кабеля. Чтобы преодолеть эти эффекты и передавать сигналы на большие расстояния (например, между городами), используются повторители и усилители сигналов.

Часто используют фотоэлектрические повторители. Эти устройства преобразуют оптический сигнал в электрический формат, где его можно обработать, чтобы сигнал не искажался, а затем преобразовать обратно в оптический формат.

Альтернативный подход — использовать оптический усилитель (эрбиевые 1,55мкм, иттербиевые 1 мкм, тулиевые 2 и 1,47 мкм). Эти усилители напрямую усиливают оптический сигнал без необходимости преобразовывать сигнал обратно в электрический формат.

Ввиду гораздо более низкой стоимости ВОУ по сравнению с повторителями, они используются гораздо чаще.

Оптоволоконная связь и приемники

Свет, распространяющийся по оптоволоконному кабелю, необходимо преобразовать в электрический сигнал, чтобы его можно было обработать и извлечь передаваемые данные. Компонент, который лежит в основе приемника, — это детектор (фотодетектор).

Обычно это полупроводниковое устройство с pn-переходом, штыревым фотодиодом или лавинным фотодиодом. Фототранзисторы не используются, потому что они не имеют достаточного быстродействия.

После того как оптический сигнал от оптоволоконного кабеля был подан на детектор и преобразован в электрический формат, он может быть обработан для восстановления данных, которые затем могут быть переданы в конечный пункт назначения.

Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ)

Это отдельная категория оптических кабелей, которые применяются на воздушных линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше (рис. 12). Конструкции ОКГТ полностью металлические.

Рис. 12 Грозотрос/ОКГТ

В зависимости от требуемых технических характеристик, ОКГТ может быть разного исполнения в конструкции сердечника:

1. ОКГТ-Ц — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем;
2. ОКГТ-Ц-А — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с центральным модулем, плакированным аллюминием;
3. ОКГТ-С — оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос с оптическим модулем в повиве.

Если использовать ОКФП (оптический кабель, встроенный в фазный провод), то получим продукт «два в одном»: передачу электрической энергии и линию волоконно-оптического кабеля связи. Подробнее про ОКФП читайте в нашей статье.

С помощью конструкций ОКГТ и ОКФП можно проводить мониторинг ЛЭП.

Там, где линия связи уже проложена и требуется защита от ударов молнии применяется ГТК — грозозащитный трос коррозионностойкий.

Оптический кабель для задувки в трубы

Способ прокладки в трубы достаточно перспективен по причинам удобства и практичности технологии. Конструкция кабеля очень простая (рис.2), в качестве дополнительных силовых элементов на сердечник накладываются стеклонити, а поверх внешняя оболочка. Плотная труба защищает кабель от возможных механических повреждений. В последнее время, популярное направление задувка микротрубок в канализацию. Для микротрубок был разработан микрокабель, где нет дополнительной защиты, кроме внешней оболочки. Такой вариант меньше по размеру (кстати, в этом варианте возможно использование ОВ с уменьшенным диаметром, 200-микронное волокно SMF-28 Ultra 200, чтобы также уменьшить диаметр модулей в ОК).

Рис. 2 ОК для задувки в трубы

Кварцевое одномодовое волокно

В одномодовом волокне, как следует из названия, распространяется только одна (основная) мода излучения. Это достигается за счет очень маленького диаметра сердцевины (обычно 8-10 мкм). Диаметр оптической оболочки такой же, как и у многомодового волокна – 125 мкм. Отсутствие других мод положительно сказывается на характеристиках оптоволокна (нет межмодовой дисперсии), увеличивая дальность передачи без ретрансляции до сотен километров и скорость до десятков Гбит/с (приводим стандартные значения, а не те «рекордные», которые достигаются в исследовательских лабораториях). Затухание в одномодовом волокне также крайне низкое (менее 0,4 дБ/км).

Диапазон длин волн для одномодового волокна достаточно широк. Обычно передача осуществляется на длинах волн 1310 и 1550 нм. При использовании технологии спектрального уплотнения каналов используются и другие длины волн (об этом чуть ниже).

Классификация. Ассортимент кварцевых одномодовых волокон весьма разнообразен. Международный стандарт ISO/IEC 11801 и европейский EN 50173 по аналогии с многомодовым волокном выделяют два больших класса одномодовых волокон: OS1 и OS2 (OS – Optical Single-mode). Однако в связи с существующей путаницей, связанной с этим делением, не рекомендуем ориентироваться на эту классификацию. Гораздо более информативными являются рекомендации ITU-T G.652-657, выделяющие больше типов одномодовых волокон.

В таблице ниже представлена краткая характеристика этих волокон и их применение. Но прежде – пара комментариев. Межмодовая дисперсия, отсутствующая в одномодовом волокне, является не единственным механизмом уширения оптического импульса. В одномодовом волокне на первый план выходят другие механизмы, прежде всего, хроматическая дисперсия, связанная с тем, что ни один источник излучения (даже лазер) не испускает строго монохроматичное излучение. При этом существует длина волны, при которой коэффициент хроматической дисперсии равен нулю. В большинстве случае работа на этой длине волны оказывается предпочтительной, но не всегда.

Тип волокна	Описание	Применение
G.652. Одномодовое волокно с несмещенной дисперсией	Наиболее распространенный тип одномодового волокна с точкой нулевой дисперсии на длине волны 1300 нм. Различают 4 подкласса (A, B, C и D). Волокна G.652.C и G.652.D отличаются низким затуханием вблизи «водного пика» («водным пиком» называют область большого затухания в стандартном волокне около длины волны 1383 нм).	Стандартные области применения.
G.653. Одномодовое волокно с нулевой смещенной дисперсией	Точка нулевой дисперсии смещена на длину волны 1550 нм.	Передача на длине волны 1550 нм.
G.654. Одномодовое волокно со смещенной длиной волны отсечки	Длина отсечки (минимальная длина волны, при которой волокно распространяет одну моду) смещена в область длин волн около 1550 нм.	Передача на длине волны 1550 нм на очень большие расстояния. Магистральные подводные кабели.
G.655. Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией	Это волокно имеет небольшое, но не нулевое, значение дисперсии в диапазоне 1530-1565 нм (ненулевая дисперсия уменьшает нелинейные эффекты при одновременном распространении нескольких сигналов на разных длинах волн).	Линии передачи со спектральным уплотнением каналов (DWDM).
G.656. Одномодовое волокно c ненулевой смещенной дисперсией для широкополосной передачи	Ненулевая дисперсия в диапазоне длин волн 1460-1625 нм.	Линии передачи со спектральным уплотнением каналов (CWDM/DWDM).
G.657. Одномодовое волокно, не чувствительное к потерям на макроизгибе	Волокно с уменьшенным минимальным радиусом изгиба и с меньшими потерями на изгибе. Выделяют несколько подклассов.	Для прокладывания в ограниченном пространстве.

Применение. Одномодовое кварцевое волокно, безусловно, является самым распространенным типом оптоволокна. С его помощью можно организовать передачу высокоскоростного сигнала на очень большие расстояния, а применение технологии спектрального уплотнения каналов (CWDM/DWDM) позволяет в разы увеличить пропускную способность линии связи. Одномодовое волокно часто применяется и на коротких дистанциях, например, в локальных сетях.

Типы оптических разъемов

Волоконно-оптические разъемы выпускаются в различных вариантах. Традиционные волоконно-оптические разъемы представлены типами SC и ST. Эти первые типы разъемов, определенные телекоммуникационными стандартами США и Международной организации стандартизации.

Разъем ST выполнен как металлический цилиндр с байонетным соединением. Цилиндр поворачивается по направляющей и защелкивается в адаптере. Разъем ST предназначен только для совмещения одного волокна с другим одиночным волокном (симплекс).

Разъемы SC обеспечивают быструю фиксацию без поворота и могут быть использованы для соединения двух оптических волокон одновременно (дуплекс). Разъемы SC рекомендованы стандартами для новых систем благодаря возможности дуплексных соединений.

Как ST, так и SC можно устанавливать методом полировки в полевых условиях, используя эпоксидный клей для фиксации волокна и полировку для устранения дефектов скола волокна, и совмещения плоскости волокна с торцевой поверхностью ферулового наконечника.

Разъемы с малым форм-фактором относятся к семейству волоконно-оптических разъемов, обеспечивающих двойную плотность соединений на панелях по сравнению с традиционными решениями. Наиболее распространены интерфейсы LC и MT-RJ. Оба интерфейса имеют дуплексную конфигурацию, совмещаемые формы и размеры, сопоставимые с размерами интерфейса RJ-45. Разъем MT-RJ имеет совмещаемые размеры штекера и гнезда такие же, как и разъем RJ-45.

Разъем LC можно устанавливать в полевых условиях с использованием эпоксидно / полировочного метода. Разъем MT-RJ можно устанавливать в полевых условиях только при помощи сплайсов.

Основное различие между оптическими разъемами MT-RJ и LC состоит в свойствах ферула. Разъем LC обеспечивает достаточно жесткие допуски и выпускается в вариантах для одномодовых и многомодовых волокон, а разъем MT-RJ
рекомендуется только для соединения многомодовых волокон.

Новый тип ОВ разъемов это многоволоконные разъемы MPO, определенные европейским стандартом EN 61754-7 1996 года и дополнениями к нему 1999 и 2003 года, а также американским стандартом EIA/TIA-604-5 1997 года.
Существует, как правило, 4-х, 8-ми, 12-ти или 24-х волоконные разъемы. До 12 оптических волокон размещаются в один ряд, 24 волокна – в два ряда.

Однако интерфейс МРО обладает конструктивными недостатками, приводящими к повышенной величине затухания по сравнению с LC или SC. Чтобы устранить эти проблемы, компания US Conec, США, запатентовала свой вариант разъема под торговой маркой MTP. Разъем МТР обеспечивает затухание на уровне стандартных интерфейсов LC, SC. Другое преимущество разъемов MTP заключается в возможности установки или удаления центрирующих штырьков в полевых условиях, что позволяет менять тип разъема – штекер или гнездо. Это решает проблему ошибок, связанных с учетом типа совмещения при заказе кабелей.

В новых установках рекомендуется устанавливать кабели с разъемами MTP.
Появление новых технологий, таких как 40GBase-SR4 и 100GBase-SR10, использующие одновременно 8 и 20 волокон соответственно, расширяют область применения многоволоконных разъемов. Кабели с двумя разъемами MPO/MTP на концах используют как магистральные. Короткие кабельные сборки с разъемом МПО/MTP на одном конце и 6-12 дуплексными разъемами типа LC или SC на другом обеспечивают подключение магистральных кабелей к оптическим панелям.

9.9. Компенсаторы дисперсии

Дисперсия выступает фактором ограничения скорости передачи оптических импульсных сигналов в одномодовом стекловолокне. Особенно заметно это ограничение на скоростях 10 Гбит и выше. Например, при скорости 2,5 Гбит/с сигнал может быть передан на расстояние до 1000 км без видимых искажений на длине волны 1,3 мкм в стандартном волокне G.652. Уже при скорости 10 Гбит/с дальность передачи не превысит 60 км в этом же волокне, а при скорости в 20 Гбит/с она будет только 15 км.

Управление дисперсией является важной частью проектирования линейных трактов. При этом необходимо уменьшить влияние как хроматической, так и поляризационной модовой дисперсии. При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки

Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17

При построении компенсаторов дисперсии используются методы создания волокон, компенсирующих дисперсию, и дифракционные решетки, например, интегральные и волоконные решетки Брэгга с линейно изменяющейся постоянной решетки . Пример использования волоконной решетки Брэгга в компенсаторе дисперсии приведен на рисунке 9.17.

Рисунок 9.17. Компенсатор дисперсии на основе волоконной брэгговской решетки

Волоконные компенсаторы хроматической дисперсии выполняются из волокна с противоположной по характеру дисперсией, т.е. для волокна с дисперсией D+ на заданной волне или в диапазоне волн предлагается использовать отрезок волокна с дисперсией D-. При этом отрезок волокна с D- по длине существенно меньше линейного волокна с D+. Волокна для компенсации дисперсии укладывают в небольшие катушки, легко размещаемые в поддонах аппаратуры или в виде модулей аппаратуры ВОСП. Отрезки волокон с D- соответствуют длинам компенсации 20, 40,…..100км. Вносимые дополнительные потери могут составить до 8дБ. Пример конструкции модуля компенсации дисперсии приведен на рисунке 9.18.

Рисунок 9.18. Конструктив модуля компенсации дисперсии волокна SMF (G.652) в диапазоне волн 1525-1565нм в пределах -50….-2100пс/нм для длинных и сверхдлинных оптических линий

Кроме волоконных компенсаторов дисперсии в составе блоков применяются компенсаторы на перестраиваемых волноводных решетках, которые отличаются малыми габаритами, малыми потерями оптической мощности и большим диапазоном перестройки. К таким компенсаторам относится TODC (Tunable Optical Dispersion Compensator) компании CIVCOM. Это устройство имеет диапазон перестройки ±1700пс/нм, а в реализации для транспондера ±2500пс/нм, потери мощности не более 1дБ, рабочая полоса волн 1528-1610нм. Управление перестройкой электрическое. Прибор может использоваться для линий одноволновой и многоволновой передачи с интервалом между каналами 50ГГц и скоростью передачи в каждом канале до 10Гбит/с. Конструкция TODC приведена на рисунке 9.19. Габариты прибора 30×12.7×9.75мм.

Рисунок 9.19. Конструкция компактного компенсатора хроматической дисперсии TODC

Способы соединения оптического волокна

Оптоволоконная индустрия не стоит на месте: сварка оптического волокна постоянно совершенствуется, меняются методы ее реализации и применяемые расходные материалы.

Выбор оптимальной технологии соединения оптоволокна для каждого конкретного случая важен с точки зрения снижения финансовых расходов и роста показателей производительности.

Малоопытные сварщики не всегда точно знают, что нужно взять во внимание при работе с данным материалом

В процессе выбора технологии сварки волокна важно учитывать следующие аспекты:

В процессе выбора технологии сварки волокна важно учитывать следующие аспекты:

• оптимальная скорость проведения операций;
• временной период, необходимый на подготовку оптоволокна к свариванию;
• количество времени для сварки кабелей;
• стоимость работ;
• опыт специалистов.

При прокладке оптоволоконного полотна постоянно возникает необходимость сварки оптического кабеля в единую линию.

Муфта для соединения оптоволокна.

Сегодня наиболее распространены следующие способы выполнения этой операции:

• с помощью механических соединителей;
• непосредственно на оптическом кроссе;
• сваривание оптических волокон при помощи специального оборудования.

Первый способ используется крайне редко, потому что гель в механических соединителях со временем высыхает, что ухудшает параметры стыков кабелей. Второй отличается быстротой и простотой выполнения, но самые лучшие соединения оптоволоконных кабелей создаются путем сварки.

Такая технология характеризуется наилучшими показателями по качеству, долговечности, надежности созданных соединений.

Для начала потребуется выполнить разделку оптического кабеля из 6-8 волокон, соединенных в модуле и покрытых изоляционным материалом. Изоляцию удаляют, а волокна очищают с помощью специальных средств на основе спирта.

После этого волокна укладывают в сварочный аппарат для последующего сваривания в автоматическом режиме

Важно при этом контролировать прочность швов, образующихся на местах соединения оптических волокон. Сваренные элементы потребуется поместить в кассету оптической муфты или кросса. На заметку! Простота данной технологии позволяет выполнить ее даже малоопытному сварщику, который своими глазами наблюдал за выполнением этого процесса руками специалиста

Но главное иметь специальный сварной аппарат: обычные модели не справятся с данной задачей

На заметку! Простота данной технологии позволяет выполнить ее даже малоопытному сварщику, который своими глазами наблюдал за выполнением этого процесса руками специалиста. Но главное иметь специальный сварной аппарат: обычные модели не справятся с данной задачей.