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.