Cunoaște Intuit, prelegerea, cabluri de fibră optică

Fig. 3.3. Design-ul fibrei optice

Elementul de ghidare a luminii de bază, din fibre este înconjurată de o placare care are un indice mai mic de refracție. Acest lucru conduce la faptul că cele mai multe dintre razele luminoase sunt reflectate în miez în miez (fig. 3.3). Dacă un fascicul cade din nou în interiorul miezului depinde de unghiul la care traversează frontieră „core-shell“ (deschidere numerică 2 unghiul maxim la care intrarea la o fibră de emisie de lumină este asigurată prin reflexie internă totală). Dacă fasciculul intră în prea ascuțit un unghi față de suprafața cojii, este absorbit. Absorbția se poate produce atunci când o schimbare în plic, de exemplu la coturi optokabelya sau fibre de splicing incorecte. Atunci când construirea unei rețele folosind cabluri multi-core. Fig. 3.4 prezintă un exemplu de cablu 8 cu fibre. În centru este un fir de oțel pentru întărirea cablului și suprafața exterioară este acoperită cu o panglica de oțel pentru a proteja de rozătoare și a efectelor forțe externe.

Fig. 3.4. Principiul de cazare în cablu de fibre optice

Fig. 3.5. propagare ray Schema multimodală în cablu

fibra multimod

Fig. 3.5 prezintă principiul de propagare a razelor. În special, se vede că reflexia fasciculului la un anumit unghi există o altă grindă - „modul secundar“. Aceste grinzi pot fi utilizate pentru a organiza a doua cale de transfer de informații. fibra optica, ceea ce a permis trecerea razelor la un receptor în numeroase moduri, numit multimode. Cablurile multimode au comparat un diametru mai mare (50/62/5 microni cu 125 microni diametru placări) cabluri monomod (diametru de bază de 8,5 sau 9,5 microni). Cat mai mare diametrul miezului simplifică producerea acestora.

Multimodală Notă dispersie că fasciculul reflectat se deplasează o cale mai lungă. Prin urmare, trecerea informațiilor încetinește oarecum. grinzi retardați duc la extinderea impulsurilor transmise. Amplitudinea acestei extinderi este direct proporțională cu lățimea impulsului, și invers proporțională cu rata de transmisie. În consecință, dispersia multimod limitează lățimea de bandă a cablului optic, caracterizat prin factorul de bandă largă (BDF - Bandwidth Distanța Factor). BDF Valoarea tipică la cablurile multimod variază 200 - 800 MHz / km. fibră optică single-mode este mai în bandă largă, BDF lor valoare este de 50-100 GHz de la / km [20]. Acest efect este observat în așa-numita fibra cu un indice de refracție în trepte. Aceasta fibra, in care la frontiera „-serdtsevina shell“ există un salt al indicelui de refracție. BDF cea mai bună performanță a fibrei, cu o variație continuă a indicelui de refracție al maxim la minim în centrul de margini. Astfel, razele care trec în apropierea centrului, va fi distribuit cu o întârziere în comparație cu raze care se extinde de-a lungul muchiilor sale. Prin urmare, toate razele de viteza egalizat, și razele care sosesc la receptor cu aceeași întârziere. Fibers cu variația indicelui de refracție al legii de mai sus sunt numite fibre gradientului și au în bandă largă factor de două ordine de mărime mai mare decât fibrele cu un indice de pas.

atenuarea semnalului în fibra optică

Atenuarea este măsurată în dB / km și este determinată de pierderile de absorbție sau de împrăștiere a radiației în fibra optică. privind absorbția pierderilor depind de materialul de transparență, din care se face fibra. privind imprastiere pierderilor depind de neomogenitatea indicele de refracție al materialului. atenuarea semnalului la o anumită marcă de cablu pe unitatea de lungime a liniei depinde de lungimea de undă a semnalului (fig. 3.6). În atenuarea modernă de fibră optică este cea mai scăzută observată la două lungimi de undă - 1300 și 1550 nm. deoarece în aceste intervale este mai mare transparenta a cuarțului, din care se face fibra. La aceste frecvențe, așa cum se poate observa în Fig. 3.6. atenuare este de 0,35 dB și 0,2, respectiv. Parametri amortizare pentru diferite mărci de cabluri optice sunt prezentate în tabelul. 3.2 [10].

Fig. 3.6. Atenuarea într-o fibră optică pe lungime de undă

Notă: d / D - raportul dintre diametrul miezului la diametrul de placare, NA - amplitudine numerică

dispersia Cromatic (Chromatic Dispersion)

dispersia Cromatic se produce atunci când semnalul luminos este compus din diferite lungimi de undă. Chromatic dispersie - unul dintre mecanismele de limitare a lățimii de bandă de cabluri de fibră optică, care se deteriorează pulsul semnal răspândit, care constă în diferite culori ale luminii transmise (semnal incoerență). Diferite lungimi de unda se propaga cu viteze diferite. Deși cele mai multe surse optice au același interval de fasciculul de lumină, fiecare val care sosesc cu lungimi diferite pentru perioade diferite și, prin urmare, se dovedește că pulsul transmis este pătată. Cantitativ, dispersia se măsoară în raport cu viteza de propagare a undei de diferite lungimi aparținând semnalului luminos. mare dispersie înseamnă că undele se propagă cu o diferență mare în viteză. dispersie scăzută indică faptul că semnalele de lungime de undă adiacente se propagă la aproximativ aceeași viteză. Fluidizarea dispersie este de a reduce ecartul dintre semnalele de diferite lungimi de undă în întreaga gamă. dispersia cromatica este alcătuit din componente materiale și propagarea undei are loc atat in regim single mode si fibra multimod. Cu toate acestea, este cel mai clar manifestat în fibra single-mode, din cauza lipsei de dispersie modală. componenta materială reflectă dependența indicelui de refracție de fibre pe lungimea de undă. Expresia pentru caracteristica de dispersie a materialului singură fibră în modul inclus, și anume indicator în funcție de lungimea de undă.

• - dispersia, exprimată în picosecunde per nanometru per kilometru (ps / nm • km);
• - dependența diferențială indicele de refracție pe (fibre sau coeficient de dispersie) lungime de undă în ps / km;
• - spectru sursă în nanometri (nm);
• - lungimea cablului.

Expresia pentru dispersia include o singură fibră în modul de material cu indice de refracție, și anume - dependența diferențiala lungimii de undă. Această componentă este determinată de viteză (diferențial) creșterea sau scăderea indicelui de refracție în funcție de lungimea de undă. Odată cu creșterea lungimii de undă, această cifră poate fi pozitivă (indicele de refracție crește) sau negative (scade indicele de refracție).

Dispersia val este determinat timpul de propagare a semnalului ca o funcție de lungime de undă. Diferențialul acestei funcții este întotdeauna pozitiv (timpul de propagare odată cu creșterea lungimii de undă doar crește).

• - dispersia, exprimată în picosecunde per nanometru per kilometru (ps / nm • km);
• - dependența diferențiată a indicelui de refracție pe lungimea de undă;
• - creșterea lungimii de undă, datorită sursei incoerent în nanometri;
• - lungimea cablului.

Final dispersia cromatică specifică este

Aici, important este faptul că, la o anumită lungime de undă (nm aproximativ la etapa de fibră monomodală) și o compensare reciprocă, iar dispersia rezultată este zero. Lungimea de undă la care se întâmplă acest lucru se numește lungimea de undă de dispersie zero. De obicei, o anumită gamă de lungimi de undă specificată, în care poate varia pentru fibra particular. Pentru a combate dispersia cromatică poate recomanda următoarele metode.

1. La alegerea lungimii la care dispersia cromatică este minimă ca lungimea de undă de operare.

2. Selectați o sursă cu un spectru îngust.

3. Folosiți pentru a transmite impulsuri de semnale la un singur capăt înguste.

4. Aplicați fibra optică care compensează dispersia (fibră decalată sau dispersie aplatizată). Fig. 3.6 prezintă curbele care arată dependența de întârzieri pentru diferite tipuri de cabluri [10]. După cum se poate observa din Figura 3.7. zero, lungime de undă de dispersie pentru monomod și multimod gradate cabluri în trepte - 1300 nm pentru single-mode mutat-dispersie - 1500 nm. În cabluri reale datorate toleranțelor de producție, valorile tipice ale dispersiei de ordinul a 1-3,5 ps / km nm.

S-a stabilit că are cea mai mică dispersie la o anumită formă de undă (fig. 3.8). Aceste impulsuri sunt numite solitoni.