Исходные данные для выполнения работы
Постановка задачи
Задачей данной контрольной работы является исследование одного из основных параметров передачи волоконно-оптического кабеля – оптические потери (затухание оптических сигналов в оптическом волокне). Исследуется затухание в одномодовых оптических волокнах (ОВ), которые применяются в оптических кабелях связи, используемых при строительстве волокно-оптических линий передачи (ВОЛП) на единой сети электросвязи России. Коэффициент затухания определяется в дБ/км.
В контрольной работе необходимо выполнить расчет потерь (затухания) оптических волокон. При этом в выражении (1) в силу малости в используемом диапазоне длин волн положить: αпр=0; αик=0; αк=0,02 дБ/км. Таким образом необходимо рассчитать потери на поглощение и потери на рассеяние. Потери на рассеяние сегодня являются определяющими.
После определения суммарных потерь по выражению (1) следует сделать сравнения результатов расчета с величинами потерь, которые достигнуты на сегодняшний день при производстве ОВ на опорных длинах волн λ1=1310 нм и λ2=1550 нм. Сравнение следует сделать на расчетных длинах волн, которые ближе к λ1=1310 нм или 1550 нм.
Исходные данные для выполнения работы
n- последняя цифра номера зачетной книжки;
m- предпоследняя цифра номера зачетной книжки.
n=1; 2 –расчет в спектральном диапазоне 0 (табл.1)
n=3;4 –расчет в спектральном диапазоне Е (табл.1)
n=5;6 –расчет в спектральном диапазоне С (табл.1)
n=7;8 –расчет в спектральном диапазоне L (табл.1)
n=9;10 –расчет в спектральном диапазоне V (табл.2)
m=1-5 – расчет на любой длине волны в заданном спектральном диапазоне, кратной 10;
m=6-0 – расчет на любой длине волны в заданном спектральном диапазоне, кратной 5.
Примечание: Перед проведение заданных расчетов рекомендуется внимательно ознакомиться с содержанием настоящей методической разработки. В ней вся информация для расчетов, анализа и выводов по работе имеется.
2. Спектральная характеристика коэффициента
затухания оптических волокон
Затухание характеризует потери оптической мощности при распространении оптических сигналов в волокне.
На рис. 1 представлена эволюция спектральной характеристики коэффициента затухания оптических волокон [1].
На характеристиках, соответствующих 1975...1980 гг. четко просматривается резкое уменьшение затухания на длинах волн, лежащих в области трех окон прозрачности (850 нм, 1300 нм и 1550 нм). Технология производства оптических волокон совершенствуется, и к 1990 г. наблюдается сглаживание характеристики, по сравнению с более ранним периодом, а также яркого проявления пика поглощения на примесях ОН с максимумом при 
= 1380 нм.
На рис. 2 приведена спектральная характеристика коэффициента затухания типовых кварцевых одномодовых оптических волокон [1].
Данная характеристика имеет три ярко выраженных особенности:
- общая тенденция уменьшения коэффициента затухания a с увеличением длины волны l, пропорционально 1/l4, что обусловлено потерями за счет Рэлеевского рассеяния;
- увеличение затухания a в области спектра выше 1,6 мкм, вызванное потерями на изгиб и инфракрасным поглощением кварца;
- локальные максимумы, связанные с гармониками резонанса поглощения примесей гидроксогруппы ОН–.
|
| Рис. 1. Эволюция спектральной зависимости собственных потерь |
|
| Рис. 2. Типовая спектральная характеристика коэффициента затухания стандартного кварцевого одномодового оптического волокна |
Волновые диапазоны
Как видно из представленной на рис. 2 спектральной характеристики для передачи оптических сигналов может использоваться достаточно широкий участок спектра, соответствующий сравнительно малым значениям a. Его принято разбивать на более узкие участки – рабочие диапазоны, или окна прозрачности.
Первоначально основным фактором потерь в ОВ являлась несовершенная технология очистки кварца, поэтому под окнами прозрачности понимались области длин волн вблизи узких локальных минимумов в зависимости потерь от длины волны: 850 нм (первое), 1310 нм (второе). 1550 нм (третье).
Так, многомодовые оптические волокна предназначены для совместной работой ОСП в первом и втором окнах прозрачности.
В свою очередь, одномодовые оптические волокна также предназначены для передачи сигналов одномодовых ОСП, функционирующих во втором окне прозрачности, при этом коэффициент затухания волокон составляет 0,35…0,40 дБ/км. Однако самое низкое затухание – около 0,20 дБ – достигается в третьем окне прозрачности в области 1550 нм. Таким образом, исторически одномодовому режиму соответствуют второе и третье окна прозрачности.
С развитием технологии очистки кварца стала доступна вся область низких потерь от 1260 нм до 1675 нм. Кривая потерь выглядит гладкой (рис. 2), и локальные минимумы на ней слабо выражены.
В настоящее время, согласно рекомендациям МСЭ-Т, выделяют 6 спектральных диапазонов для одномодовых ОВ (табл. 1.5) [1, 2].
Таблица 1.
| O | Original (основной) | 1260…1360 нм | |
| E | Extended (расширенный) | 1360…1460 нм | |
| S | Short wavelength (коротковолновый ) | 1460…1530 нм | |
| C | Conventional (стандартный) | 1530…1565 нм | |
| L | Long wavelength (длинноволновый) | 1565…1625 нм | |
| U | Ultra-long wavelength (сверхдлинный) | 1625…1675 нм |
Современные оптические сети, использующие технологии DWDM, активно используют диапазон C. Также в коммерческих системах спектрального уплотнения активно задействован длинноволновый диапазон (L-band). Намечается использование пятого окна – диапазон S.
Для работы систем “грубого” спектрального уплотнения CWDM, согласно рек. G.694.2, могут быть использованы длины волн от 1271 нм до 1611 нм.
В результате в диапазоне длин волн 1260…1650 мкм обеспечивается полоса пропускания не менее 50 ТГц.