Волоконно-оптичні лінії зв’язку. Пасивні та активні елементи восп

1. Фізичні характеристики оптичного волокна

1.1. Основні елементи оптичного волокна

Основні конструктивні елементи оптичного волокна (ОВ) наведені на рисунку 1.1.1

Кожне волокно складається з ядра (серцевини) і оболонки. Це і є хвилевідна система.

Ядро (серцевина) – виготовляється з скла або пластика. Кількість мод, які передаються хвилеводом залежить від діаметру серцевини.

З

Рис. 1.1.1. Структура оптичного волокна

ахисна оболонка забезпечує міцність волокна, поглинає удари, створює додатковий захист волокна від впливу навколишнього середовища. Такі буферні оболонки звичайно бувають багатошаровими, виготовляються із пластика і мають товщину від 250 до 900 мкм.

Розміри волокна в загальному випадку визначаються зовнішніми діаметрами його ядра, оболонки та захисної оболонки. Зазвичай ці розміри записують через нахилену рисочку. Наприклад, 50/125/250 означає, що діаметри ядра, оболонки і захисної оболонки дорівнюють 50, 125, 250 мкм відповідно. Захисну оболонку завжди видаляють при з’єднані волокон.

1.2. Типи і характеристики оптичного волокна

Тип волокна ідентифікується за модовим складом коливань, які можуть розповсюджуватися у волокні. Волокна поділяються на два основних типи – багатомодві MMF (multi mode fiber) і одномодові SMF (single mode fiber). Ці волокна різняться діаметром серцевини й оболонки та профілем показника заломлення ядра.

Багатомодові волокна можуть бути ступінчастими або градієнтними.

Одномодові волокна підрозділяються на ступінчасті, або стандартні волокна (SF), волокна з зміщеною дисперсією (DSF) та на волокна з ненульовою зміщеною дисперсією (NZDSF), які відрізняються профілем показника заломлення.

1.2.1. Профілі показника заломлення

Профілі показників заломлення наведені на рисунку 1.2.1

Багатомодове волокно із ступінчастим профілем (рис. 1.2.1а). На даний час в основному випускаються волокна двох типів: 100/140 і 200/240.

Багатомодове волокно з градієнтним профілем (рис. 1.2.1б) більш розповсюджене. На відміну від волокна з ступінчастим профілем ядро волокна із градієнтним профілем складається із чисельних шарів скла, в яких показник заломлення зменшується від центру до країв волокна. За рахунок того, що розподіл показника заломлення має нелінійний профіль, виявляється, що константа розповсюдження для мод із більш високим номером та мод низьких порядків приблизно рівні.

Таким чином, у деякій мірі ліквідується модова дисперсія, яка, як відомо, суттєво обмежує дальність передаючої ділянки та призводить до спотворення і руйнування інформаційного сигналу.

а б в г

Рис. 1.2.1. Типи профілів показника заломлення оптичного волокна

(а) ступінчасте одномодове та багатомодове волокно; (б) багатомодове волокно з градієнтним профілем; (в) одномодове волокно з зміщеною дисперсією; (г) одномодове волокно з зміщеною ненульовою дисперсією

Волокна з градієнтним показником заломлення представлені на ринку розмірами: 50/125, 62.5/125, 85/125.

Одномодове волокно, представлене на ринку, буває, в основному, трьох типів: одномодове волокно з ступінчастим профілем (рис. 1.2.1а); одномодові волокна з зміщеною дисперсією (рис. 1.2.1в); одномодові волокна із зміщеною ненульовою дисперсією (рис. 1.2.1г).

Одномодові волокна характеризуються розмірами: 8-10/125.