Характеристики та функціональні властивості промислових оптичних волокон

На сучасних магістральних мережах зв’язку найбільше застосування знаходять ВОЛЗ, побудовані на ОК з одномодовими ОВ, тому розглянемо деякі характеристики та властивості сучасних промислових одномодових ОВ.

З точки зору дисперсійних властивостей, як уже зазначалося, існує три основних типи ОВ – стандартні волокна із східчастим профілем показника заломлення та незмішеною дисперсією – SF волокна, ОВ із зміщеною дисперсією – DSF волокна та ОВ з ненульовою зміщеною дисперсією NZDSF.

Волокно SF. На початку 80-х років ХХ століття джерела випромінювання на довжину хвилі 1300 мкм були більш надійними, мали меншу вартість і успішно конкурували із передатчиками на довжину хвилі 1550 мкм. Тому OB SF стало першим комерційним волокном, яке і зараз найбільш поширене на сучасних телекомунікаційних мережах. Це волокно оптимізовано по дисперсії для роботи на довжині хвилі 1310 мкм, хоча має менше загасання на довжині хвилі 1550 мкм.

Волокна DSF. По мірі удосконалення систем передачі на довжині хвилі 1550 мкм в середині 80-х років ХХ століття було розроблене ОВ з довжиною хвилі нульової дисперсії, яка попадає в це вікно прозорості і яке оптимізоване для роботи в цьому вікні як по загасанню, так і по дисперсії. На протязі багатьох років ОВ DSF вважалося самим перспективним. З поширенням технології WDM широко почали застосовувати ербієві оптичні підсилювачі типа EFDA, здатні підсилювати багатоканальний сигнал. Більш пізні дослідження показали, що оптичні підсилювачі EFDA на жаль мають велику нелінійність на довжині хвилі 1550 мкм, що призводить до різного збільшення шуму при розповсюдженні сигналу WDM.

Серед нелінійних ефектів найбільший вплив чинить так зване чотирьоххвилеве зміщування – ефект, який призводить до розсіювання двох хвиль з утворенням нових небажаних хвиль. Поява нових хвиль може приводити до деградації оптичного сигналу, що розповсюджується по ОВ, інтерферуя з ним, або до перекачування потужності з корисного хвилевого каналу. Саме через чотирьоххвилеве зміщування постало питання про розробку нового типу волокна.

Волокно NZDSF – створюється на початку 90-х років ХХ століття з метою подолання недоліків ОВ DSF при роботі з мультиплексним оптичним сигналом. Волокно NZDSF у діапазоні роботи ербієвого підсилювача має невелику, але все ж не нульовану дисперсію. Довжини хвиль нульової дисперсії винесені за межі полоси цього підсилювача. Це зменшує нелінійні ефекти та покращує характеристики ОВ при передачі DWDM сигналів.

В таблиці 1.2 наведені порівняльні характеристики широко використуємих сьогодні волокон NZDSF: True Wave Lucent Technologies, та волокон SMF – LS i LEAF фірми Corning Optical Fiber.

Таблиця 1.2 – Характеристики оптичних волокон

Характеристики	TrueWaveÔ	SMF-LSÔ	LEAFÔ
Головне робоче вікно
Загасання
Максімальне на довжині хвилі 1550 мкм (дБ/км)	0,22-0,25	£0,25	£0,25
Максімальне на довжині хвилі 1310 мкм (дБ/км)	н/д	£0,5	н/д
Максімальне в діапазоні 1525-1575 мкм (дБ/км)	£0,30	£0,30	£0,30
На пікі ОН - 1383±3мкм (дБ/км)	£1,0	£2,0	£2,0
При вигині на довжині хвилі 1550 нм (Дб)	£0,50(1витокÆ32 мм) £0,05(100витковÆ75 мм)	£0,50 (1 виток Æ 32 мм) £0,05(100витковÆ75мм)	н/д
На сухому стикі при довжині хвилі 1550 мкм (дБ)	£0,10	£0,10	н/д
Хроматична дисперсія в зоне ненульової дисперсії
min (пс/нм×км)	0,8 (зона 1540-60 нм)	н/д	1,0 (1540-60 нм)
max (пс/нм×км)	4,6 (зона 1540-60 нм)	-3,5(зона1530-1560 нм)	6,0 (1540-60 нм)
Наклон нульової дисперсії (пс/нм2×км)	н/д	£0,092	н/д
Довжина хвиль нульової дисперсії l0 (мкм)	£1540	³1560	н/д
Діаметр модового поля на довжині хвилі 1550 нм (нм)	8,4 ± 0,6	8,4 ± 0,5	9,5 ± 0,5 9,6 (типове)
Кабельна довжина хвилі відсічки lк (нм)	£1260	£1260	н/д
Полярізаційна модова дисперсія (пс/ )	£0,5при 1550 нм (max) £0,1при1550нм(типове)	£0,5 при 1550 нм (max)	£0,08 при 1550 нм (типове)

Примітка: н/д – немає даних

По дисперсійним характеристикам ОВ, зазначені в табл.1.2 близькі між собою, але ОВ LEAF має більшу ефективну площу для потоку світла – діаметр модової плями зріс на 1нм, що дає змогу збільшити рівень потужності, яка вводиться в ОВ на 2дБ, зберігаючи при цьому попередній рівень нелінійних ефектів.

Сучасні тенденції розвитку засобів телекомунікацій свідчать про перспективність систем передачі по волокну, в яких суміщаються часове мультиплексування – TDM (STM – 16 на 2,4 Гбіт/с і STM – 64 на 10 Гбіт/с) на одній довжині хвилі та багатомоддове мультиплексування WDM – тобто технології TWDM.

Найбільші здобутки в технології TWDM мають такі відомі фірми як Lucent, MIT, Fujitsu та інші, які вже широко тестують в рамках дослідних мереж мультиплексування 32 та більше каналів в розрахунку на одне ОВ, досягнувши вже швидкості передачі 40 Гбіт/с на віддаль у декілька сотень кілометрів. Незважаючи на це в найближчій перспективі більш реальною за думкою деяких авторів, в широкомасштабному індустріальному застосуванні в телекомунікаційних мережах бачиться менша кількість мультиплексних каналів (до 16 при швидкості передачі до 2,4 і 10 Гбіт/с).

Інсталяція нових ВОЛЗ, або розвиток існуючих при переході на швидкості 2,4 та 10 Гбіт/с може здійснюватися з використанням усіх трьох видів ОВ. При виборі ОВ необхідно враховувати загальну вартість проекту, необхідні ємності каналів, надійність, складність системи, перспективи збільшення інформаційних потоків та інше. При цьому ключовими становляться методики корекції дисперсії в волоконно-оптичних системах. Корекція дисперсії дозволяє при переході на технологію TWDM збільшувати довжину TDM систем, яка раніше обмежувалась великою дисперсією, та одночасно запобігати впливу нелінійного чотирьоххвилевого зміщування. Згідно з та існують три методики корекції дисперсії:

1. Використання ОВ з компенсуючою дисперсією. Позитивна дисперсія однієї ділянки на волокні SF може компенсуватися на наступній ділянці з волокном DSF із заздалегідь підібраним значенням від’ємної дисперсії, в результаті чого сумарна хроматична дисперсія може бути наближена до нуля.

2. Використання оптичних лазерних передавачів з дуже вузькою спектральною шириною випромінювання, здібних модулювати випромінювання на частотах в декілька ГГц.

3. Використання волокон NZDSF.

Хоча перші дві методики дозволяють збільшити довжину ділянки приблизно в 1,5 рази (при швидкості передачі 2,4 Гбіт/с), але при побудові нових мереж за технологією TWDM перевагу необхідно все ж надавати волокнам NZDSF.

Компенсація дисперсії може вимагати додаткового підсилення, щоб подолати загасання.

Поиск по сайту: