Огляд оптичних волокон
Одномодові оптичні волокна
З точки зору дисперсії існуючі одномодові волокна, широко використовувані сьогодні в оптичних мережах, розбиваються на три основних типи:
- Стандартне оптичне волокно або волокно з несмещенной дисперсією SF (стандартні волокна із ступінчастим профілем)
- Волокно зі зміщеною дисперсією DSF
- Оптичне волокно з ненульовою смешенной дисперсією NZDSF
Всі три типи волокон дуже близькі по загасання в вікнах одномодової передачі 1310 і 1550 нм, але відрізняються характеристиками хроматичної дисперсії.
Оскільки дисперсія впливає на максимальну допустиму довжину безретрансляціонних ділянок, то на перший погляд, природно, виникає бажання вибрати волокно з найменшим можливим значенням дисперсії стосовно конкретної задачі, до конкретної довжині хвилі. Це справедливо для випадку передачі однієї довжини хвилі - одноканальної передачі.
Багатоканальне хвильове мультиплексування (WDM) у вікні 1550 нм диктує інший раціоналізм. Дослідження показують, що коли довжина хвилі нульової дисперсії потрапляє в зону мультиплексного сигналу, починають проявлятися небажані інтерференційні ефекти, що призводять до більш швидкої деградації сигналу. Тому, постачальники засобів зв'язку повинні чітко уявляти собі переваги і недоліки кожного волокна в аспекті еволюції традиційних мереж до повністю оптичних мереж.
Стандартне ступеневу одномодове волокно з несмещенной дисперсією (G.652)
Одномодовий режим в одномодовом волокні реалізується у вікнах прозорості 1310 і 1550 нм. Поширення тільки однієї моди усуває межмодовую дисперсію і забезпечує дуже високу пропускну здатність одномодового волокна в цих вікнах прозорості. Найкращий режим поширення з точки зору дисперсії досягається в околиці довжини хвилі 1310 нм, коли хроматична дисперсія наближається до нуля. З точки зору втрат це не найкраще вікно прозорості. У цьому вікні втрати становлять 0,3-0,4 дБ / км, в той час як найменше загасання 0,2-0,25 дБ / км досягається у вікні 1550 нм.
Одномодове волокно з смешенной дисперсією (G.653)
Волокно типу G.653 використовується в протяжних магістральних широкосмугових лініях і мережах зв'язку. Воно забезпечує передачу інформації на кілька сотень кілометрів зі швидкостями до 40 Гбіт / с.
Однак, по ньому можна передавати тільки один спектральний канал інформації, тобто воно не може бути використано в волоконно-оптичних системах і мережах, в яких застосовуються волоконно-оптичні підсилювачі і щільне оптичне спектральний мультиплексування (DWDM-технології). Причина цього полягає в високих рівнях світловий потужності в волокні після посилення і високої щільності спектрального ущільнення, т. Е. Необхідності одночасної передачі великого числа незалежних спектральних каналів по одному волокну.
Висока концентрація світловий потужності в волокні - G.653 через особливості структури жили призводить до прояву нелінійних ефектів і, зокрема, чотирьох хвильового зміщення, яке проявляється при нульовій хроматичної дисперсії і призводить, в свою чергу, до перехресним перешкод в лінії.
У міру вдосконалення систем передачі на довжині хвилі 1550нм постає завдання розробки волокна з довжиною хвилі нульової дисперсії, що потрапляє всередину цього вікна. У підсумку в середині 80-х років створюється волокно зі зміщеною дисперсією классифицируемое стандартом G.653, повністю оптимізоване для роботи в вікні 1550 нм, як по загасання, так і по дисперсії. Це волокно має нульову дисперсію в області мінімальних втрат волокна, що досягається за рахунок більш складної структури хвилеведучої жили, а саме спеціально заданому розподілу коефіцієнта заломлення по діаметру жили.
Протягом багатьох років волокно DSF вважається найперспективнішим волокном. Волокно типу G.653 використовується в протяжних магістральних широкосмугових лініях і мережах зв'язку. Воно забезпечує передачу інформації на кілька сотень кілометрів зі швидкостями до 40 Гбіт / с. З приходом більш нових технологій передачі мультиплексного оптичного сигналу, велику роль починають грати ербіевие оптичні підсилювачі типу EFDA. здатні посилювати багатоканальний сигнал.
У одномодовом волокні зі зміщеною дисперсією (DSF) довжина хвилі, на якій результуюча дисперсія наближається до нуля, - довжина хвилі нульової дисперсії l0 - зміщена у вікно 1550 нм. Таке зміщення досягається завдяки спеціальному профілю показника заломлення волокна. Таким чином, в волокні зі зміщеною дисперсією реалізуються найкращі характеристики як по мінімуму дисперсії, так і по мінімуму втрат. Тому таке волокно краще підходить для будівництва протяжних сегментів з відстанню між ретрансляторами до 100 і більше кілометрів. Зрозуміло, єдина робоча довжина хвилі береться близькою до 1550 нм.
Оптичне волокно з ненульовою зміщеною дисперсією (G. 655)
Стандарт G.655 відноситься до волокна зі зміщеною ненульовою дисперсією - NZDSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber). Волокно NZDSF створюється на початку 90-х років з метою подолати недоліки DSF, які проявляються при роботі з багаточастотним оптичним сигналом.
Одномодове волокно з ненульовою зміщеною дисперсією NZDSF на відміну від DSF оптимізовано для передачі не однієї довжини хвилі, а відразу декількох довжин хвиль (мультиплексного хвильового сигналу). Це волокно призначене для застосування в магістральних волоконно-оптичних лініях і глобальних мережах зв'язку, що використовують DWDM-технології в діапазоні довжин хвиль 1,55 мкм. Довжина хвилі нульової дисперсії l0 - зміщена за межі робочої зони оптичного підсилювача EDFA (ербіевого оптичного підсилювача), так щоб слабка ненульова дисперсія на довжинах хвиль підсилюється сигналу приводила до ослаблення нелинейностей підсилювача (зокрема, чотирьох хвильового змішування).