Скачать презентацию Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Технология монтажа
Параметры передачи НС.ppt
- Количество слайдов: 35
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Технология монтажа и обслуживания направляющих систем. Часть 3 Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. Параметры передачи оптических направляющих систем Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. 1 Физические процессы в оптических волокнах В качестве направляющих систем волоконно – оптических линий передачи (ВОЛП) современных сетей связи применяются оптические диэлектрические волноводы (световоды) – оптические волокна (ОВ). Волокно состоит из сердцевины, заключенной в оболочку, поверх которой наложено первичное защитно упрочняющее покрытие из эпоксиакрилата. На рисунке 8. 1 представлена структура оптического волокна 1 – сердцевина; 2 – оболочка; 3 – внутренний слой защитного покрытия; 4 – наружный слой защитного покрытия. Рисунок 8. 1. Структура оптического волокна: а) одномодовое б) многомодовое ОВ Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Сердцевина – служит для передачи электромагнитной энергии. Оболочка – служит для создания лучших условий отражения на границе сердцевина – оболочка и защита от помех из окружающего пространства. Первичное защитное упрочняющее покрытие (ПЗУП), наносится в процессе изготовления волокна и служит для защиты оболочки волокна, предотвращает рост микротрещин. Сердцевина и оболочка ОВ выполнены из кварцевого стекла. Чтобы обеспечить условие полного внутреннего отражения необходимо выполнить условие: n 1>n 2, где n 1 – показатель преломления сердцевины, n 2 – показатель преломления оболочки. Для понижения показателя преломления кварцевое стекло легируют, добавляя такие присадки как окись бора (B 2 O 3) или фтор (F). Для увеличения показателя преломления кварцевое стекло легируют окислами германия (Ge. O 2), алюминия (Al 2 O 3), фосфорного ангидрида (P 2 O 5), титана (Ti. O 2), цезия (Cs 2 O) или циркония (Zr. O 2). Конструкция ОВ практически полностью описывается профилем показателя преломления (ППП). Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Вначале одномодовые и многомодовые волокна имели ступенчатый ППП. Однако со временем выяснилось, что если в одномодовых волокнах ступенчатый ППП приемлем и обеспечивает достаточно хорошие результаты передачи сигналов, то в многомодовых волокнах возникает целый ряд нежелательных эффектов, когда сигнал на выходе размывается и утрачивает исходную форму (дисперсия). Для снижения дисперсии были разработаны волокна с градиентным ППП. В таких волокнах отсутствует четкая граница раздела сред, поскольку ППП в них меняется постепенно. В настоящее время для кабелей связи представлен целый спектр ОВ со сложными профилями, оптимизированными для решения различных задач в заданном спектральном диапазоне. В ОВ со ступенчатым профилем показатель преломления в сердцевине, и в оболочке – величина постоянная, изменяющаяся скачком только на границе раздела сердцевина оболочка. Пути следования различных лучей различны, и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом по времени. Это приводит к искажению передаваемого сигнала (дисперсии). У ОВ с градиентным профилем лучи распространяются по волнообразным траекториям. Распространение направляющих мод оптического излучения волоконных световодов показано на рисунке 8. 2. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Разность показателя преломления сердцевины и оболочки определяется по формуле: где n 1 – показатель преломления сердцевины; n 2 – показатель преломления оболочки. Показатель преломления (n) рассчитывается по следующей формуле: n = c/v где с – скорость света в вакууме; v – скорость электромагнитной волны. Для осуществления возможности реализации полного внутреннего отражения в ступенчатом волокне, необходимо выполнение следующих условий: Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики длина волны должна быть меньше диаметра сердцевины ОВ (
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики На рисунке 8. 3, а луч входит в сердцевину ОВ, пересекая его ось под углом А (или под углом больше апертуры), таким, что угол его падения на границу раздела сердцевина оболочка равен предельному углу полного внутреннего отражения φ0. Чем больше угол падения волны (φn>θв), тем лучше условия распространения и быстрей волна при дет к приемному концу. В этом случае вся энергия концентрируется в сердцевине световода и практически не излучается в окружающее простран ство. б) луч выходит за апертурный угол. θ – апертурный угол; φп – угол падения; φ0 – угол отражения; φпр – угол преломления. Рисунок 8. 3. Принцип действия волоконного световода Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Если условия полного внутреннего отражения не выполняются, то каждый раз при падении луча на границу раздела имеет место преломление и часть переносимой им энергии оптического излучения уходит в оболочку (рисунок 8. 3, б). Как следствие, энергия достаточно быстро затухает. Поэтому такие лучи не могут распространяться в ОВ. Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода ОВ, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения. Апертура характеризует условия ввода и распространения оптического излучения в ОВ. где n 0, n 1, n 2 – показатели преломления воздуха, сердечника, оболочки. n 0 = 1 (для воздуха). 8. 2 Конструктивные параметры ОВ. Типы волн в световоде Для всех применяемых типов кварцевых волокон информационных и телекоммуникационных сетей диаметр оболочки составляет 125 мкм. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Диаметр волокна по защитному покрытию зависит от назначения ОВ и вида покрытия, составляет 250 мкм. Диаметр сердцевины кварцевых многомодовых ОВ равен 50 мкм или 62, 5 мкм. Диаметр сердцевины кварцевых одномодовых волокон 8 10 мкм. По волоконному световоду может распространяться большое число волн различных типов. С увеличением диаметра сердцевины и уменьшением длины волны число мод резко возрастает. Достоинства одномодовых волокон: широкий диапазон частот; большая пропускная способность; увеличение полосы пропускания; дальность передачи сигнала; увеличение скорости передачи. Недостатки: из – за малого диаметра сердечника менее надежны; имеют большие потери на вводе в световод, требуют мощных когерентных источников излучения. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики DFB лазер излучает спектральную линию шириной от 0, 1 до 1, 0 нм. Лазерные источники дают узкий, сильно сфокусированный пучок. При попытке передать такой пучок по многомодовому волокну выявились чудовищные искажения сигнала. Достоинства многомодовых ОВ (обусловлены большим диаметром сердцевины): простота и дешевизна производства; простота сращивания; малые потери мощности сигнала на стыке ОВ; простота ввода сигнала в торец ОВ, возможность использования простейших некогерентных источников излучения (светоизлучающих диодов), имеющих малую мощность и пропускную способность. Главный недостаток многомодовых ОВ – межмодовая дисперсия. СИД излучает широкий спектр длин волн в диапазоне от 30 до 100 нм. При распространении гигабитных приложений многомодовое волокно в состоянии обеспечивать нужную полосу пропускания только на ограниченных расстояниях. Светодиодные источники дают широкий пучок света (пятно) и буквально заполняют (а то и переполняют) ядро модами. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Обычно длины линий связи между активными устройствами при использовании многомодового волокна не превосходят 2 км. 8. 3 Классификация ОВ В настоящее время выделяют 6 спектральных рабочих диапазонов одномодовых оптических волокон (таблица 8. 1). Таблица 8. 1 Одномодовые волокна, которые широко используются в сетях связи, разбивают на три основных типа: волокна c несмещенной дисперсией SF (стандартные волокна со ступенчатым профилем); Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики волокна со смещенной дисперсией DSF; волокна c ненулевой смещенной дисперсией NZDSF. Все три типа волокон очень близки по затуханию в окнах одномодовой передачи 1310 и 1550 нм, но отличаются характеристиками хроматической дисперсии. Основные типы одномодовых волокон для сетей связи описываются рекомендациями МСЭ Т (ITU T) G. 651 – G. 657: G. 651: многомодовое ОВ с градиентным профилем показателя преломления; G. 652: стандартное одномодовое ОВ (SM). Работает на длине волны 1550 нм, затухание 0, 22 д. Б/км и дисперсия 18… 20 пс/нм∙км. Применяется для магистральных, городских, зоновых и абонентских сетей; G. 653: волокна со смещенной дисперсией (DS). Оптимизированы для работы в диапазоне С (1530 – 1565 нм); G. 654: волокна с минимизированными потерями 0, 16 д. Б/км Волокна дорогие, сердцевина из чистого кварца. Оптимизированы для работы в диапазоне С (1530 – 1565 нм); G. 655: волокна со смещенной нулевой дисперсией (NZDSF), обладающие малой дисперсией (0, 1. . . 6 пс/(нм • км)) в диапазоне длин волн 1530. . . 1565 нм. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Привели к внедрение эрбиевых оптических усилителей. Оптимизированы для работы в диапазоне С (1530 – 1565 нм). G. 656: одномодовое ОВ со смещенной дисперсией для широкополосных систем. Оптимизированы для работы в диапазонах S, С, L (1460 – 1625 нм). G. 657: одномодовое ОВ со смещенной дисперсией, нечувствительного к изгибам, для сетей доступа (с пониженным затуханием на изгибах). Используются для одножильных кабелей. 8. 4 Потери в оптических волокнах Потери оптической мощности в волокне характеризует коэффициент затухания, имеющий размерность д. Б/км. Коэффициент затухания (километрический) определяется по формуле: где L – длина ОВ (км); Pвх. и Pвых. – средние мощности сигналов на входе и выходе ОВ. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Минимальные значения затухания одномодовых ОВ определяются факторами потерь, к которым относят потери на рассеяние и поглощение. Часть оптического излучения, рассеянного в сердцевине, распространяется вперед, часть – назад, а оставшаяся часть уходит в оболочку, что и обусловливает потери передаваемой оптической мощности – потери Рэлеевского рассеяния. Потери из за Рэлеевского рассеяния р, д. Б/км обратно пропорциональны длине волны в четвертой степени: где kр – коэффициент Рэлеевского рассеяния. Для кварцевого стекла это величина порядка 0, 8 (мкм 4 · д. Б)/км. Потери на Рэлеевское рассеяние определяют нижний предел затухания ОВ. Коэффициент Рэлеевского рассеяния зависит от режима тепловой обработки заготовки и уменьшается при снижении температуры вытяжки волокна. При уменьшении температуры вытяжки до 1800 о. С и скорости вытяжки до 1 м/с, потери в оптических волокнах с легированной Ge. O 2 сердцевиной удалось уменьшить до 0, 29 д. Б/км и 0, 16 д. Б/км на длинах волн 1310 нм и 1550 нм, соответственно. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Минимальных для кварцевых волокон потерь р удалось достичь в ОВ с сердцевиной из чистого кварцевого стекла и оболочкой, легированной фтором. Потери на поглощение зависят от чистоты материала. Затухание за счет поглощения определяется по формуле: αп = π · n 1 · tgδ/λ где: tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь (10 10). Потери из за инфракрасного поглощения начинают проявляться в диапазоне длин волн свыше 1600 нм и растут с увеличением длины волны. Процесс изготовления оптических кабелей приводит к скрутке, деформациям и изгибам волокон в конструкции ОК, которые образуются при формировании сердечника кабеля, при наложении покрытий и оболочек. Это создает дополнительные потери в ОВ, которые называют кабельными. К кабельным потерям относят также дополнительные потери из за деформации и изгибов волокна при прокладке кабелей или при их эксплуатации. Таким образом, результирующее затухание ОВ кабелей связи есть сумма собственных и кабельных потерь: α = αс + αк Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Собственные потери рассчитываются по следующей формуле: αс = αп + αр + αпр + (αик). где с – собственные потери; к – кабельные» потери, п – потери на поглощение; р – потери на рассеяние; пр – потери, обусловленные наличием примесей в сердцевине ОВ (ионы металлов: Ni, Co, Fe, Cu, Cr); ик – потери из за поглощения квантов света атомами кварца в инфракрасной области спектра. Существенная составляющая кабельных потерь – это потери на изгибах ОВ. При изгибе волокна нарушаются условия полного внутреннего отражения, часть мощности оптического излучения уходит в оболочку и затухает. Различают микроизгибы и макроизгибы. Макроизгибы – это изгибы с радиусом значительно превышающим диаметр оболочки ОВ. Они имеют место при намотке кабеля на барабан, при выкладке запаса кабеля и ОВ на муфтах. Потери на макроизгибе волокна поясняет рисунок 8. 4. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Микроизгибы – это случайные локальные осевые отклонения ОВ от его номинального положения. К причинам, вызавающим микроизгибы ОВ, относятся растяжения и сжатия волокон в элементах сердечника кабеля при изменениях температуры, а также при изготовлении кабеля в процессе наложения оболочек и скрутке. Формирование микроизгиба волокна в модульной трубке поясняет рисунок 8. 5. При изготовлении заготовки волокна могут появиться микротрещины, для того чтобы их не возникало волокно наматывают с натяжением. Рисунок 8. 4. К увеличению потерь на макроизгибах ОВ Рисунок 8. 5. Формирование микроизгибов ОВ Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Потери также могут определяться геометрическими размерами ОВ: диаметром сердцевины, числовой апертурой и профилем показателя преломления. Потери также обусловлены наличием зазора между торцами соединяемых волокон, осевым и угловым смещениями осей сращиваемых ОВ, деформацией сердцевины при сварке, загрязнением сердцевины, качеством подготовки торцов соединяемых ОВ. Наряду c затуханием α важнейшим параметром волоконно – оптических систем пеpедачи является пoлоса частот ΔF, пропускаемая световодом. Она определяет объeм инфoрмации, который можно передавать по оптическому кабелю (ОК). Ограничение ΔF применительно к цифровым системам передачи обусловлено тем, что импульс на приеме приходит размытым, искаженным вследствие различия скоростей распространения в световоде отдельных его частотных составляющих. Данное явление носит название дисперсии. Любая неидеальность в волокне служит причиной ухудшения сигнала. И дисперсия, и затухание в волокне могут расти в результате макро и микро изгибов, из за наличия посторонних включений, неравномерностей в изменении коэффициента преломления, из за неправильной заделки волокна, несоответствующего монтажа, использования оптического кабеля вне рабочего диапазона температур. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. 5 Дисперсия и пропускная способность Дисперсией оптического волокна называют рассеяние во времени и в пространстве спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Причина дисперсии – разные скорости распространения составляющих оптического сигнала. Различают: межмодовую (модовую), поляризационную модовую и хроматическую дисперсию. Модовая дисперсия возникает из за того, что каждая мода в ОВ имеет свою скорость распространения. К поляризационной модовой дисперсии приводит разница в скоростях распространения мод разной поляризации. Хроматическая дисперсия обусловлена спектральной зависимостью скорости распространения электромагнитных волн оптического диапазона в волноводе. Дисперсия проявляется как увеличение длительности оптических импульсов при распространении в ОВ. Увеличение длительности оптических импульсов создает переходные помехи, что ухудшает отношение сигнал/помеха и в результате приводит к ошибкам на приеме. Таким образом, дисперсия ограничивает скорость передачи информации в линии и длину регенерационного участка (РУ). Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Явление дисперсии приводит к уширению прямоугольных импульсов. В процессе распространения света импульсы начинают расплываться, становится невозможным разделение соседних импульсов на приеме, возникают ошибки передачи. Чем длинней линия, тем больше передаваемый сигнал искажается (рисунок 8. 6). Рисунок 8. 6. Искажение прямоугольных импульсов Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но и существенно снижает дальность передачи сигналов, приводит к появлению межсимвольных помех (искажений импульсов) и ограничению пропускной способности кабеля. Чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по ОВ. Величина дисперсия – определяется как квадратичная разность длительностей импульсов на выходе и входе кабеля: Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Дисперсия характеризуется тремя основными факторами: различием скоростей распространения направляемых мод (модовой дисперсией τmod); направляющими свойствами оптического волокна (волноводной дисперсией τw); свойствами материала оптического волокна (материальной дисперсией τmat). Дисперсия возни кает о двум причинам: некогерент ность п источников излучения Δλ (приводит к появлению хроматической дисперсии) и су ществование большого числа мод в световоде N (модовая дисперсия). 8. 5. 1 Поляризационная модовая дисперсия (ПМД) – характеризуется временем дифференциальной групповой задержки между двумя ортогональными поляризационными модами. ПМД в отличие от хроматической дисперсии носит случайный характер и зависит от воздействий на кабель, заметно начинает проявляться при больших скоростях, свыше 10 Гбит/с. В одномодовом волокне в действительности может распространяться не одна мода, а две фундаментальные моды – две перпендикулярные поляризации исходного сигнала (рисунок 8. 7, а). Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Однако на практике волокна имеют не идеальную геометрию, что приводит к различной скорости распространения двух поляризационных составляющих мод (рисунок 8. 7, б). Рисунок 8. 7. Появление поляризационной модовой дисперсии: а) идеальное волокно, в котором отсутствуют неоднородности по геометрии; б) не идеальная геометрия волокна При передаче цифрового сигнала (>2, 4 Гбит/с) из за наличия τpmd может возрастать битовая скорость появления ошибок. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Рисунок 8. 8. Передаваемые биты информационного сигнала При использовании новых типов волокна, соответствующих Рек. ITU T G. 653, G. 654 и G. 655, проблема ПМД не стоит столь остро. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Причиной ПМД является двулучепреломление. Двулучепреломление – это когда пучок неполяризованного света падает на поверхность материала под каким либо углом (отличным от прямого), он может быть разделен на два линейно поляризованных пучка (двойное преломление). Явление двулучепреломления обычно используется в лазерных кристаллах. 8. 5. 2 Модовая дисперсия ОВ обусловлена большим числом мод, распространяющихся в многомодовых волокнах с разной скоростью. Она существенно превышает другие виды дисперсии (хроматическую, поляризационную модовую). Поэтому полоса пропускания многомодовых ОВ определяется в основном модовой дисперсией. Значение модовой дисперсии у градиентного волокна значительно меньше, чем у ступенчатого, что делает более предпочтительным использование градиентного многомодового волокна в линиях связи. Это обусловлено тем, что за счет уменьшения показателя преломления от оси ОВ к оболочке скорость распространения лучей вдоль их траекторий изменяется. На участках траекторий, близких к оси, она меньше, а на участках удаленных от оси, больше. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики С увеличением протяженности траектории направляемых лучей на отрезке волокна возрастает их скорость распространения вдоль траектории. Это обеспечивает выравнивание времени распространения лучей и, соответственно, снижение модовой дисперсии. Для высокоскоростной передачи данных (до 1 Гбит/с и выше) необходимо в качестве источников излучения использовать одномодовые лазеры. В одномодовых ОВ распространяется только одна основная мода и модовой дисперсии нет. Этим и объясняется преобладающее распространение одномодовых ОВ на высокоскоростных сетях связи. Межмодовая дисперсия может быть уменьшена двумя путями: уменьшением диаметра сердцевины; изменением ППП, т. е. использованием многомодового волокна с плавно изменяемым ППП (градиентным). 8. 5. 3 Хроматическая дисперсия Dch проявляется как в одномодовых, так и многомодовых оптических волокнах. Однако наиболее отчетливо она проявляется в Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики одномодовом волокне, в виду отсутствия межмодовой дисперсии. Она обусловлена конечной шириной спектра излучения лазера и зависимостью скорости распространения мод от длины волны. Хроматическая дисперсия может быть представлена как алгебраическая сумма материальной, волноводной (внутримодовой) и профильной дисперсии. Искажения информационных сигналов, вызванные хроматической дисперсией, растут пропорционально квадрату скорости передачи информации. В частности, увеличение скорости передачи от 2, 5 Гбит/с до 10 Гбит/с приводит к росту искажений из за хроматической дисперсии в 16 раз! Быстрый рост скорости передачи информации, приводящий к сокращению длительности световых информационных сигналов, и увеличение дальности передачи без использования регенерации приводят к необходимости компенсации хроматической дисперсии. Для уменьшения хроматической дисперсии используется метод компенсации дисперсии, который заключается в том, что в ВОЛС между участками телекоммуникационного волокна устанавливаются устройства, дисперсия которых равна по величине и противоположна по знаку дисперсии предшествующего им участка телекоммуникационного волокна (рисунок 8. 9). Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Рисунок 8. 9. Схема ВОЛС с управлением пространственным распределением дисперсии Участки телекоммуникационного волокна с положительной дисперсией чередуется компенсирующими элементами с отрицательной дисперсией. Большинство типов телекоммуникационного волокна в рабочей области спектра обладает положительной дисперсией, поэтому для их компенсации используются устройства с отрицательной дисперсией. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Использование волокон со смещенной дисперсией (DCF) позволяет компенсировать дисперсию в широком спектральном диапазоне. Значительно уменьшить хроматическую дисперсию можно при использовании лазерных передатчиков, имеющих значительно меньшее спектральное уширение, только при использовании одномодового волокна в окнах прозрачности 1310 и 1550 нм, когда полностью отсутствует модовая дисперсия и остается только хроматическая дисперсия. Хроматическая дисперсия чувствительна к: увеличению длины и числу участков линии связи; увеличению скорости передачи. На нее в меньшей степени влияют: уменьшение частотного интервала между каналами; увеличение числа каналов. В системах WDM с обычным стандартным волокном (Рек. ITU T G. 652) хроматической дисперсии следует уделять особое внимание, так как она велика в области длины волны 1550 нм. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. 5. 3. 1 Материальная дисперсия Dmat определяется дисперсионными свойствами кварцевого стекла и легирующих добавок. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления волокна от длины волны. Этот параметр очень важен для одномодовых волокон. Количественно, материальную дисперсию оценивают коэффициентом Dmat пс/(нм. км), равным: Материальная дисперсия (τmat) вызвана тем, что различные длины волн про ходят через определенные материалы с различными скоростями. Практически любой источник генерирует нe на одной длине волны, a в определенном спектрaльном диапaзоне Δλ. B результате различные спектрaльные составляющие сигнaла имеют различную скорость распространения, что приводит к рaзличной зaдержке на выходе волокна. У лaзерных источников спектр узкий, поэтому данная дисперсия незначительна. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Для уменьшения материальной дисперсии нужно, с одной стороны, переходить при выборе источников от оптических источников типа СИД к ЛД, а при выборе волокна от ММ к ОМ волокну. 8. 5. 3. 2 Волноводная дисперсия Dw обусловлена спектральной зависимостью групповой скорости распространения моды, вид которой определяется профилем показателя преломления оптического волокна и нормированной частотой. Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды, направляющими свойствами волокна, поскольку свет распространяется в сердцевине и оболочке с разными скоростями. В нормальных условиях материальная дисперсия преобладает над волноводной. На рисунке 8. 10 приведены спектральные характеристики хроматической дисперсии стандартного одномодового ступенчатого волокна и ее составляющих материальной и волноводной дисперсии. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Рисунок 8. 10. Хроматическая дисперсия стандартного ступенчатого одномодового ОВ Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики Оценки дисперсии и максимальной протяженности РУ, в пределах которого не требуется проведение дополнительных мероприятий по компенсации хроматической дисперсии, для стандартных ступенчатых волокон на длине волны =1550 нм представлены в таблице 8. 2. Таблица 8. 2 Скорости передачи 2, 5 Гбит/с соответствуют допустимые значения хроматической дисперсии 16640 пс/км и длины РУ 980 км, что в большинстве практических случаев вполне приемлемо. Однако, уже при B=10 Гбит/с эти значения снижаются до 1040 пс/нм и 62 км, а при B=40 Гбит/с – до 65 пс/нм и 4, 0 км, соответственно. Для увеличения протяженности РУ необходима или замена ОВ и/или применение дополнительных мероприятий по компенсации дисперсии. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. 5. 3. 3 Профильная дисперсия определяется соотношением коэффициентов преломления сердцевины, оболочки и профилем раздела сред. где ∆λ (нм) – уширение длины волны, вследствие некогерентности источника излучения. K причинам появления профильной дисперсии относятся: поперечные и продольные флуктуации геометрических размеров и формы волокна (эллиптичность поперечного сечения и т. п. ); изменения границы профиля показатeля преломления; осевые и внеосевые провалы профиля показателя преломления, вызванные особенностями технологии изготовления ОВ. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики 8. 6 Пропускная способность и дальность передачи по ОК ограни чиваются е только н дисперсией, но и затуханием световодов. B многомодовых световодах ограничивающим фактором является дисперсия, a в градиентных и одномодовых световодах c хоро шими дисперсионными характеристиками дальность связи может лимитироваться затуханием световодного тракта. Пропускная способность ΔF явля ется важнейшим параметром волоконно – оптических систем передачи, пред определяющим ирину линейного тракта, полосу ш частот, пропускаемую световодом, и объем информации, который можно переда вать по оптическому кабелю. Пропускная способность определяется по формуле: ΔF = 1/τ Пропускная способность оптическо го кабеля существенно зависит от ти па волоконного световода (одномодовые и многомодовые), а также от типа излучателя (лазер, светодиод). Наивысшей пропускной способностью обладают одномодовые световоды. У них полоса пропускания достигает 0, 5 – 1 ГГц∙км. В многомодовых свето водах она сужается до 30 МГц∙км. Пропускная способ ность градиентного световода в 2/Δ раз выше, чем у ступенчатого. Составил: к. т. н. доц. Алехин И. Н.