Волокна со смещенной дисперсией

В 1985г. был создано волокно со смещенной дисперсией (G.653). Длина вонны нулевой дисперсией у этого волокна смещена в область третьего окна прозрачности (=1550 нм) , которому соответствует минимальный коэффициент затухания. Смещение дисперсии достигается путем формирования профиля показателя преломления специальной формы

При спектральном уплотнении в области =1550 нм применение этих волокон приводит к существенным искажениям передаваемых сигналов. По этой причине их использование с аппаратурой WDM неприемлемо.

Волокна с ненулевой смещенной дисперсией (G.655)

Волокна с ненулевой смещенной дисперсией появились на рынке телекоммуникаций в 1993г.

Данный тип волокон характеризуется минимальным значением хроматической дисперсии в спектральной области третьего окнапрозрачности : 0,1...6 пс/(нм'км) в диапазоне волн 1530... 1565 нм. Управление дисперсией также осуществляется путем формирования W-образной формы профиля ОВ (их еще называют волокнами с двойной оболочкой).

Эти волокна были специально разработаны для применения на оптических сетях DWDM систем с оптическими усилителями. Отрицательное значение хроматической дисперсии достаточно велико, чтобы минимизировать нелинейный эффект четырехволнового смешения, и достаточно мало, чтобы выделить для каждого оптического канала скорось передачи в 10 Гбит/с на 250 км без установки компенсаторов дисперсии.

Волокна с ненулевой дисперсией для широкополосной передачи данных (G.656)

Оптические волокна, соответствующие Рекомендации ITU-T G.656, предназначены для передачи широкополосного оптического сигнала на базе CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing - разреженное спектральное уплотнение или спектральное уплотнение с низкой плотностью) и DWDM . Первая редакция Рекомендации ITU-T была утверждена в 2006 г. и действует до настоящего времени.

Эти волокна функционируют в широком диапазоне волн - от 1460 до 1625 нм. Величина затухания нормируется для различных диапазонов. Так, для длин волн 1460-1530 нм типичное значение составляет 0,35 дБ/км, для диапазона 1530-1565 нм -0,275 дБ/км, а для диапазона 1565-1625 нм - 0,35 дБ/км. Диаметр модового поля волокон для широкополосного оптического переноса у различных производителей варьируется от 7 до 11 мкм.

Волокна с уменьшенными потерями на малых радиусах изгиба (G.657)

Мировые тенденции развития волоконно-оптических технологий, обусловленные ростом информационных потоков не только от единичных пользователей, но и от пользовательских групп, привели к разработке одномодовых оптических волокон, характеризующихся малым уровнем потерь на изгибах. Преимущества таких световодов особенно очевидны при использовании в кабелях, предназначенных для прокладки внутри зданий и сооружений. Такие волокна описаны в Рекомендации ITU-T G.657. Первая редакция утверждена в 2006 году.

Оптические волокна, удовлетворяющие требованиям Рекомендации, делятся на две категории: A и B, которые различаются диаметром сердцевины. Для волокон типа A он составляет от 8,6 до 9,5 мкм, а для волокон типа B - от 6,3 до 9,5 мкм. Нормы потерь на макроизгибах существенно ужесточены, поскольку этот параметр для G.657 является определяющим. Так, 10 витков волокна категории A, намотанного на оправку радиусом 15 мм, не должны увеличивать затухание более чем на 0,25 дБ при длине волны 1550 нм. Один виток того же волокна, намотанного на оправку диаметром 10 мм, при условии, что остальные параметры не изменены, не должен увеличивать затухание более чем на 0,75 дБ. Не допускается также увеличение волокнами категории B затухания на длине волны 1550 нм: 10 витков на оправке диаметром 15 мм - более чем на 0,03 дБ, один виток на оправке диаметром 10 мм - более чем на 0,1 дБ, один виток на оправке диаметром 7,5 мм - более чем на 0,5 дБ.

Для сравнения, согласно Рекомендации ITU-T G.652 приращение затухания в стандартных одномодовых волокнах на 100 витках волокна, намотанного на оправку диаметром 600 мм, не должно превышать 0,5 дБ на рабочей длине волны (1550 и 1625 нм), а изгиб с радиусом 7,5 мм может привести к сколу волокна.

Такую возможность предоставляет принципиально новая конструкция с уменьшенными потерями на изгибах — микроструктурированные волокна типа HAF (holed assisted fiber). Уже рассмотренная выше идея создания двойного защитного барьера здесь исполнена методами нанотехнологий. Вокруг кварцевой сердцевины по периметру условного шестиугольника располагаются два кольца из полых воздушных сквозных отверстий, обеспечивающих полное внутреннее отражение на границе раздела кварц/воздух (рис. 1е, 2б). Второй слой нужен для отражения излучения, частично проникающего за пределы первой периодической структуры. Исследования показали, что при оптимальном подборе диаметра отверстий d и шага размещения первого и второго слоя L1, L2 можно получить потери менее 0,1 дБ на изгибе с радиусом до 5 мм!

Рис. 2.Конструкция и принцип действия микроструктурированных волокон типа HAF:

а — общая конструкция; б — поперечное сечение

Рис. 3.Действие стандартных одномодовых волокон и микроструктурированных

волокон типа HAF на изгибе: а — выход излучения на изгибах волокон G.652;

б — удержание излучения на изгибах волокон G.657

На рис. 3показан механизм удержания излучения на изгибах в микроструктурированных волокнах. К сожалению, невозможно производить такие конструкции традиционными методами. Достаточно сложно обеспечить требуемое взаимное расположение всех структурных элементов и точно соблюсти их размеры. Несоблюдение внутренней геометрии может даже привести к нарушению одномодового режима. Все это значительно увеличивает удельную стоимость таких конструкций. Также существует серьезная проблема стыковки таких волокон (с диаметром модового поля около 6,4 мкм) как со стандартными волокнами G.652, так и между собой. Именно в месте сварного соединения наверняка будет нарушена структура воздушных отверстий в оболочке, хотя сохранится положение кварцевой сердцевины. И это важно, так как в месте сварки изгибов не будет (из-за наличия 60-милиметровой защитной гильзы), а в оставшейся части структура волокна останется прежней — с отверстиями.

9. Конструкция, характеристики и параметры оптических кабелей связи для прокладки в грунте, в канализации, для подвески на ВЛ