Оптоволоконные линии |
Оглавление
|
Оптоволоконный кабель состоит из тонких (5-60 микрон) волокон из высококачественного оптического стекла, по которым распространяются световые
сигналы. Световой сигнал - это пучок света, формируемый лазером или другим устройством и промодулированный по яркости информационными битами. На приемном конце располагают фотоприемник, принимающий световой сигнал. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше обеспечивает полную защиту данных от внешних помех и от перехвата.
Состоит кабель из центрального проводника света (сердцевины) - стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.
Конструкции оптического кабеля:
1 - источник сигнала,
2 - оболочка,
МОД - модулятор света по яркости,
ФП - фотоприемник (декодирование сигнала)
Рис.1
1 - ОВ,
2 - полиэтиленовая трубка,
3 - силовой элемент,
4 и 5 - соответственно внутренняя и внешняя полиэтиленовые оболочки
Рис.2
В зависимости от соотношения показателя преломления сердцевина/оболочка и от величины диаметра сердцевины различают:
- многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления,
- многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления,
- одномодовое волокно.
Понятие "мода" описывает режим распространения световых лучей во внутреннем сердечнике кабеля.
В одномодовом кабеле используется центральный проводник очень малого диаметра - от 5 до 10 мкм. Для передачи информации применяется свет с длиной волны 1550 нм. При этом практически все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. Затухание - 0,1-0,3 дБ/км. Изготовление тонких качественных волокон представляет сложный технологический процесс, что делает одномодовый кабель достаточно дорогим. Кроме того, в волокно такого маленького диаметра достаточно сложно точно направить пучок света, не потеряв при этом значительную часть его энергии.
В многомодовых кабелях используются более толстые внутренние сердечники, которые
легче изготовить технологически. В стандартах определены два наиболее употребительных
многомодовых кабеля: 62,5/125 мкм и 50/125 мкм, где 62,5 мкм и 50 мкм - это диаметр центрального
проводника, а 125 мкм - диаметр внешнего проводника. В многомодовых кабелях во внутреннем
проводнике световой луч отражается от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения
луча называется модой луча. В многомодовых кабелях с плавным изменением коэффициента преломления
режим распространения каждой моды имеет более сложный характер. Многомодовые кабели имеют более
узкую полосу пропускания и обеспечивают скорость передачи от 500 до 800 МГц/км. Сужение полосы
пропускания происходит из-за потерь световой энергии при отражениях, а также из-за интерференции
лучей разных мод. Для таких кабелей применяется свет с длиной волны 1330 нм и 840 нм.
Типы оптического кабеля
Многомодовое волокно со ступенчатым изменением показателя преломления.
Многомодовое волокно с плавным изменением показателя преломления.
Одномодовое волокно.
- светодиоды,
- полупроводниковые лазеры.
Для одномодовых кабелей применяются только когерентные источники излучения - например,
полупроводниковые лазеры, по двум причинам. При таком малом диаметре оптического волокна
световой поток, создаваемый светодиодом, невозможно без больших потерь направить в волокно.
Кроме того, светодиод создает световое излучение, содержащее свет с различными длинами волн.
Поскольку скорость распространения световых сигналов с разными длинами волн неодинакова, на вход
приемника составляющие светового пучка приходят с различным запаздыванием, в результате чего
фронт принимаемого светового сигнала размывается, и при декодировании возникают ошибки.
Соответственно, при этом снижается дальность передачи.
Для многомодовых кабелей используются
более дешевые светодиодные излучатели.
Светодиоды могут излучать свет с длиной волны 850 нм и 1300 нм. 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 некогерентного потока светодиодов.
Распространение света в проводнике:
Рис.3
- Используют тонкий оптоволоконный проводник
- Источник сигнала берут таким, чтобы он излучал волны одной частоты и скорости
распространения были одинаковыми (т.е. надо использовать монохромный излучатель)
Особенности оптоволоконного кабеля :
- Высокая пропускная способность, небольшая величина погонного затухания и , следовательно,
большие расстояния передачи, отсутствие шумов, вызывающих ошибки при передаче, невозможность
перехвата передаваемой информации вследствие отсутствия внешних излучений.
- Возможность создания многоканальной линии путем применения нескольких передающих лазерных пучков.
- Невосприимчивость к электромагнитным помехам.
- Кабели хорошо гнутся, а в соответствующей изоляции обладают хорошей механической прочностью.
- Сложно выполнять ответвления (трудность соединения с разъемами и между собой при необходимости наращивания длины кабеля).
- Высокая стоимость кабеля, оборудования и монтажа.
Предыдущий
|
|
Следующий
|
