ГлавнаяСтатьиОдномодовые оптические волокна – особенности работы

Одномодовые оптические волокна – особенности работы

Одномодовые оптические волокна — это основной компонент оптоволоконных линий связи с высокими требованиями к скорости и качеству передаваемой информации. Данный тип волокон используется в межконтинентальных линиях, защищенной межбанковской связи и др. линиях, предназначенных для передачи информации на большие расстояния.

odnomod725.jpg

Качество передачи информации в цифровых линиях связи, которые являются наиболее распространенными на сегодняшний день, зависит от коэффициента битовых ошибок. Коэффициент зависит от вероятности неправильного определения бита — приёма бита 0 в качестве 1 или наоборот, а сама вероятность — от амплитуды и ширины импульсов. Чем меньше амплитуда и больше ширина — тем выше вероятность ошибки.

Одной из причин расширения импульса и уменьшения его амплитуды является дисперсия света в оптических волокнах. Но в большей мере на уменьшение амплитуды влияют потери в оптических волокнах. Поэтому на эти две характеристики — потери и дисперсия, и обращают особое внимание при создании линий современной цифровой связи.

Важным отличием от электрических линий связи является независимость потерь в оптоволокне от частоты сигнала. В электросвязи это является основным фактором потерь. Поэтому при малой скорости передачи максимальное расстояние между ретрансляторами ограничено потерями в оптических волокнах, при больших скоростях — дисперсией.

В наиболее протяженных оптоволоконных линиях, проведенных по территории России, скорость передачи данных, обычно, не более 2.5 Гбит/с (STM-16). В большей части этих линий не используются оптические усилители. Примерное расстояние между ретрансляторами составляет 100 километров и ограничителем здесь являются потери в оптоволокне. Здесь используются обычные одномодовые волокна или, второе название, волокна с несмещенной дисперсией (SM — Single Mode). Если взять показатели ведущих промышленных образцов, то величина потерь здесь составляет от 0,18 до 0,19 дБ/км при длине волны 1550 нм.

В большей части эксплуатируемых за рубежом линий связи для передачи данных на дальние расстояния используются усилители сигнала. Благодаря этому расстояние между ретрансляторами уже не зависит от потерь в оптоволокне. Для наземных систем связи это расстояние может составлять 1000 километров, для подводных — до 10 тыс. Современный показатель скорости передачи данных составляет 10 Гбит/с, но в ближайшей перспективе, при переходе с STM-64 на STM-256, достигнет 40 Гбит/с. В этих линиях уже актуальны ограничения связанные с дисперсией оптических волокон.

Увеличение ширины импульса в одномодовом оптоволокне происходит благодаря хроматической дисперсии — зависимости скорости световых волн от их длины. Второй фактор, влияющий на расширение импульса — поляризационная дисперсия.

Полная хроматическая дисперсия в линии может быть значительно уменьшена благодаря использованию волокон со смещенной дисперсией. Второй путь уменьшения дисперсии — создание «противовеса» путем добавления в линию волокон с противоположным показателем хроматической дисперсии.

Потери вследствие эффекта поляризационной дисперсии начинают играть заметную роль только при скорости передачи от 10 Гбит/с и при значительном расстоянии между ретрансляторами. Из-за этого, до недавнего времени, этот фактор не учитывался при монтаже линий, и укладка оптоволокна производилась со слишком высокой, по сегодняшним меркам, дисперсией. При этом компенсировать поляризационную дисперсию очень сложно по причине её случайной природы. Современные технологии позволяют компенсировать полярную дисперизацию только в узкой полосе частот, т. е. при одной длине волны. При производстве новой одномодовой волоконной оптики значительно увеличены требования к поляризации, что привело к значительному уменьшению этого показателя.

С появлением и внедрением систем повышения мощности стало целесообразным производить синхронную передачу сигналов на различных длинах волн по одному волокну для усиления одним устройством. Поэтому стало возможным увеличение пропускных показателей системы путем умножения количества длин волн, идущих по одному волокну на скорость трансляции данных по одной длине волны.

Максимальным показателем, достигнутым в последнее время, стала передача данных со скоростью 10.92 Тбит/с по одному волокну. Общее количество длин волн, идущих по одному волокну, равно 273 при скорости передачи на каждой длине волны в 40 Гбит/с. Наибольшая же пропускная способность оптоволокна при применении технологии уплотнения по длинам волн составляет порядка 100 Тбит/с.

Более всего линейные эффекты в оптоволокне проявляются в DWDM системах, так как при увеличении количества длин транслируемых волн повышается и транслируемая общая оптическая мощность. При этом повышается не только влияние нелинейных эффектов, характерных при трансляции сигнала на одной длине, но и заметно проявление других эффектов, которые свойственны многоволновым линиям.

Самым опасным из эффектов многоволновых линий является 4-волновое смещение, для компенсации которого необходимо оптоволокно с ненулевой дисперсией. Здесь не подходят волокна со смещенной дисперсией (DS). Для этих целей были созданы оптоволокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS), где длина волны нулевой дисперсии смещена таким образом, что не входит в границы рабочего диапазона DWDM системы, а в границах этого диапазона имеет малую (ненулевую) дисперсию.


Возврат к списку


Мой заказ
Мой заказ