Окна прозрачности оптоволокна

Окно прозрачности - диапазон длин волн оптического излучения, в котором имеет место меньшее, по сравнению с другими диапазонами, затухание излучения в среде, в частности - в оптическом волокне. Стандартное ступенчатое оптическое волокно SMF имеет три окна прозрачности: 850 нм, 1310 нм и 1550 нм. К настоящему времени разработаны четвёртое (1580 нм) и пятое (1400 нм) окна прозрачности, а так же оптические волокна, имеющие относительно хорошую прозрачность во всём ближнем инфракрасном диапазоне.

Неоднородность затухания света в оптическом волокне в разных диапазонах длин волн обусловлено не идеальностью среды,наличием примесей, резонирующих на разных частотах.

Затухание в разных окнах прозрачности неодинаково: наименьшая его величина— 0,22 дБ/км наблюдается на длине волны1550 нм, поэтому третье окно прозрачности используется для организации связи на большие расстояния. Во втором окне прозрачности (1310 нм) затухание выше,однако для этой длины волны характерна нулевая дисперсия, поэтому второе окно используется на городских и зоновых сетях небольшой протяжённости. Первое окно прозрачности используется в офисных оптических сетях.

Первоначально, в 70-х годах, системы волоконно-оптической связи использовали первое окно прозрачности, поскольку выпускаемые в то время GaAs-лазеры работали на длине волны 850 нм. В настоящее время этот диапазон из-за большого затухания используется только в локальных сетях.

В 80-х годах были разработаны лазеры на тройных и четверных гетероструктурах, способные работать на длине волны 1310 нми второе окно прозрачности стало использоваться для дальней связи.Преимуществом данного диапазона явилась нулевая дисперсия на данной длине волны, что существенно уменьшало искажение оптических импульсов.

Рисунок 71 . Окна прозрачности оптоволокна.

Третье окно прозрачности было освоено вначале 90-х годов. Преимуществом третьего окна является не только минимум потерь, но и тот факт, что на длину волны 1550 нм приходится рабочий диапазон волоконно-оптических эрбиевых усилители (EDFA). Данный тип усилителей, имеяспособность усиливать все частоты рабочей области, предопределил использование третьего окна прозрачности для систем со спектральным уплотнением (WDM).

Четвёртое окно прозрачности простирается до длины волны 1620 нм, увеличивая рабочий диапазон систем WDM.

Пятое окно прозрачности появилось в результате тщательной очистки оптического волокна от посторонних примесей.Таким образом, было получено оптическое волокно AllWave, имеющее малые потери во всей области от 1280 нм до 1650 нм.

Рисунок 72. Окна прозрачности оптоволокна.

Данный тип оптического волокна,производимый фирмой Lucent является достаточно интересным усовершенствованием стандартного одномодового волокна. В отличие от стандартного одномодового волокна данное оптическое волокно не имеет так называемого «водяного пика», т. е. увеличения поглощения на длине волны1,385 мкм, соответствующей спектру поглощения ионов OH. На этой длине волны поглощение составляет 0,31 дБ/км. Данный тип оптического волокна предлагается использовать в локальных и местных сетях связи с небольшой протяженностью регенерационных участков, но с одновременным использованием всего спектрального диапазона от 1,3 до 1,6 мкм.

В связи с расширением рабочего диапазона оптических волокон Международным союзом электросвязи были утверждены новые спектральные диапазоны в интервале 1260…1675 нм:

Таблица 3 . Спектральные диапазоны

Международный союз электросвязисокращённо МСЭ(англ. International Telecommunication Union, ITU) —международная организация, определяющая рекомендации в области телекоммуникаций и радио, а также регулирующая вопросы международного использования радиочастот(распределение радиочастот по назначениям и по странам).

В качестве источников излучения света в волоконно-оптических кабелях применяются:

· светодиоды;

· полупроводниковые лазеры.

Для передачи информации применяется свет с длиной волны 1550 нм (1,55 мкм), 1300 нм (1,3 мкм) и 850 нм (0,85 мкм).Светодиоды могут излучать свет с длиной волны 850 нм и 1300 нм. Излучатели сдлиной волны 850 нм существенно дешевле, чем излучатели с длиной волны 1300 нм,но полоса пропускания кабеля для волн 850 нм уже, например 200 МГц/км вместо500 МГц/км.

Лазерные излучатели работают на длинах волн 1300 и 1550 нм. Быстродействие современных лазеров позволяет модулировать световой поток с частотами 10 ГГц и выше. Лазерные излучатели создают когерентный поток света, за счет чего потери в оптических волокнах становятся меньше, чем при использовании не когерентного потока светодиодов.

Использование только нескольких длин волн для передачи информации в оптических волокнах связанно с особенностью их амплитудно-частотной характеристики. Именно для этих дискретных длин волн наблюдаются ярко выраженные максимумы передачи мощности сигнала, а для других волн затухание в волокнах существенно выше.

Волоконно-оптические кабели присоединяют к оборудованию разъемами MTRJ, ST, FC ,SC.

Рисунок 73 . Разъем FC

Рисунок 74 . Разъем SC

Рисунок 75 . Разъем MTRJ

Рисунок 76 . Разъем ST

Волоконно-оптические кабели обладают отличными характеристиками всех типов: электромагнитными, механическими (хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью). Однако у них есть один серьезный недостаток - сложность соединения волокон с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля.