G.653 Одномодовое со смещенной дисперсией (DSF)

Лекция 5

Характеристики оптических волокон

План:

1. Характеристики и типы одномодового волокна;

2. Характеристики передачи;

3. Оптические характеристики;

4. Геометрические характеристики;

5. Механические характеристики.

Характеристики и типы одномодового волокна

В отличии от многомодового ОВ, одномодовое ОВ имеет другой механизм прохождения света. Благодаря этому способу передачи сигнала, существенно уменьшается влияние модовой дисперсии на движение фотонов в волокне. При этом способе передачи волн одномодовые волокна позволяют передавать информацию на значительно большие расстояния, чем при использовании многомодового волокна. Одномодовые волокна имеют более высокую полосу пропускания, чем многомодовые волокна. Оборудование для одномодового ОВ дороже, чем оборудование для многомодового ОВ, но производство одномодовых ОВ обычно дешевле, так как производятся они в существенно большем масштабе.

Размеры и характеристики оптических волокон, применяемых в электросвязи, должны соответствовать Рекомендациям МСЭ-Т;

• G.651 (многомодовые градиентные волокна 50/125 мкм);

• G.652 (одномодовые волокна);

• G.653 (одномодовые волокна со сдвигом дисперсии);

• G.654 (одномодовые волокна с затуханием, минимизирован­ным на волне 1550 нм);

• G.655 (одномодовые волокна со смещенной ненулевой дис­персией, в том числе с малым наклоном кривой дисперсии, с большой эффективной площадью поля моды).

Типичное одномодовое ОВ имеет диаметр сердцевины 8-12 мкм и диаметр оболочки 125 мкм. Есть множество специальных типов одномодовых ОВ, которые обладают различными физическими свойствами и различным химическим составом легирующих примесей. Их производят, чтобы получить специальные свойства. B соответствии с рекомендациями ITU-T, различают основные типы одномодового волокна:

G.652 Стандартное одномодовое оптическое волокно (SM)

Рисунок 5.1 - Ступенчатая структура профиля преломления стандартного одномодового ОВ

Потребность в увеличении полосы пропускания и дальности передачи сигнала (по сравнению с многомодовым ОВ) привела к необходимости применения одномодового ОВ, т.е. волокна со ступенчатым профилем показателя преломления, диаметр сердцевины и соотношение показателей преломления сердцевины и оболочки которого выбраны таким образом, что в нем может распространяться только одна мода (рисунок 5.1).
Явление межмодовой дисперсии в таком волокне отсутствует, а ширина полосы пропускания ограничивается хроматической дисперсией. Стандартное одномодовое волокно предназначено для работы в диапазоне длин волн 1,285-1,330 мкм, в котором величина хроматической дисперсии в ОВ достигает минимального, близкого к нулю значения. Возможно также использование этого ОВ в спектральном диапазоне 1,525-1,565 мкм, затухание на этих длинах волн очень мало (~0,2 дБ/км), а дисперсия составляет 16-18 пс/нм·км. Параметры стандартного одномодового ОВ регламентируются рекомендацией G.652 МСЭ-Т (ITU-T). Это исторически первое и наиболее широко распространенное волокно, используемое промышленно с 1983 г.

Растущая потребность в увеличении полосы пропускания и протяженности оптических линий привела к возникновению ряда модификаций стандартного одномодового волокна.

G.653 Одномодовое со смещенной дисперсией (DSF)

Для дальних линий связи на ОВ принципиальное значение имеет длина регенерационного участка, которая должна быть как можно больше. Но для увеличения длины регенерационного участка ВОЛС ограничивающим фактором оказались дисперсионные характеристики ОВ. Вследствие искажения формы импульсов эта длина была ниже расчетного значения, что требовало установки промежуточных регенераторов через меньшие интервалы. Решением проблемы искажения формы импульсов стали волокна с нулевой смещенной дисперсией (ZDSF- zerodispersion-shiftedfibre) или просто со смещенной дисперсией (DSF- dispersion-shiftedfibre).

Путем вариаций геометрических размеров сердцевины и оболочки, а также введения легирующих добавок были получены ОВ, в которых область минимальных оптических потерь совпадает с областью минимальной хроматической дисперсии. Такие волокна обладают сердцевиной меньшего диаметра, она составляет 7,8-8,5 мкм. Волокна со смещенной дисперсией предпочтительны для высокоскоростных линий связи с большой длиной регенерационного участка без применения технологий оптического уплотнения. Возможно также использование этого ОВ в системах со спектральным уплотнением (WDM) при ограниченной протяженности регенерационного участка, пониженной мощности передаваемого сигнала и ограниченной плотности спектральных компонентов.

Параметры ОВ с нулевой смещенной дисперсией описываются в Рекомендации ITU-T G.653. Сегодня действует редакция 2006 года. Согласно Рекомендации, ОВ со смещенной дисперсией по значению коэффициента поляризационной модовой дисперсии разделяются на две подкатегории - А и В. Такие волокна хорошо совместимы с оптическими усилителями (Рекомендации ITU-T G.691 и G.692), поскольку диапазон длин волн, в котором ОВ имеет наилучшие параметры по затуханию и дисперсии, совпадает с полосой максимального усиления оптических усилителей на волокне, легированном ионами эрбия. Этот тип волокон оптимизирован для работы в диапазоне 1550 нм. Эффект хроматической дисперсии в таких волокнах зависит от нелинейных оптических эффектов в волокне.