Принципы оптического волокна

   Перед тем, как начать проектировать, монтировать или эксплуатировать волоконно-оптические сети, нужно разобраться со множеством факторов. Нужно знать, сколько информации будет передаваться и с какой скоростью. Нужно учитывать длину линии, а так же какие влияния извне она встретит на своем пути. Немаловажна и стоимость будущей линии. Все эти моменты и определяют выбор способа монтажа и прокладки. В любом случае предпочтение всегда будет отдаваться именно оптическому волокну. Волокно способно передавать информацию как внутри домов, так и непосредственно от одного здания к другому. Подсистем при этом может быть всего три. Но горизонтальная из них наименее предпочтительнее, потому что она имеет некоторые ограничения. Внутренние магистральные системы могут в равных долях использовать как витые пары, так и волокно. Если речь идет о внешних магистральных системах, то нужно применять только одно волокно. Оптическое волокно прекрасно преодолевает избыточность, что не влияет на его проектирование. Системы могут свободно расширяться без проведения реструктуризации. Поэтому и тратиться дополнительно ни компании, ни потребители в этом случае не будут. Если использовать оптическое волокно, то это означает долговечность системы в целом и минимальные расходы для рядового потребителя. Так же расходы будут снижаться и на обслуживающие действия.

              Существует три типа кабелей, используемых при прокладке систем. Это внешние кабели. Из них создаются внешние магистрали и соединяются отдельно стоящие дома. Это внутренние кабели. Они используются при внутренних магистралях для создания сети внутри одного дома. Есть шнуровые кабели. Они соединяют и коммутируют. Они же идут и на горизонтальную разводку системы. При прокладке кабелей внедряются два основных проекта: волокно до места работы и волокно до бытового помещения. Для монтажа и прокладки оптических линий нужно привлекать крайне опытных профессиональных сотрудников. Они должны качественно выполнять вид работ, именуемых оконцовкой. При этом можно использовать особый клей, термическую усадку, обжимать кабель или устанавливать пиг-тэйлы. Определиться со способом оконцовки помогают условия, в которых проводятся работы, а так же квалификация самого работника.

 Какими темпами развивается оптическое волокно?

          Оптическое волокно прокладывается как вне зданий, так и внутри них. При внутренней прокладке применяется кабель многим более тонкий, нежели при прокладке вне здания. Он укладывается намного легче. Но, благодаря своей тонкости, велика опасность его повреждения (разрыва, растяжения). Следовательно, для внутренних работ нужно привлекать самых опытных монтажников, которые бы не допустили его  перегибания или порывов.

            Становление волоконно-оптической технологии проходило поэтапно. И на каждом временном отрезке разработчики были вынуждены решать проблемные моменты. В то время как сама наука не стояла на месте, а формировалась. Самые часто встречающиеся сложные моменты связывались со светодиодными и лазерными технологиями. И именно по этим направлениям происходило развитие, прогресс. Пока оптоволокно развивалось, разработчики думали только о двух моментах: как бы быстрее передавать информацию и как бы покрыть большие расстояния для передачи. Первый отрезок развития оптоволокна приходится на семидесятые годы. Появившийся тогда лазер был полупроводниковым, а светодиод имел невысокий, но все же процент затухания. Лазеры-пионеры могли посылать волновое излучение только на ноль целых восемьдесят пять сотых микрометра. Эффективность работы так же была под большим вопросом. Те светодиоды, с которых начиналась технология, обладали многомодовостью и затухали на пару децибел. На первых порах волокно сразу же превзошло медь. А вот скорость и дальность волновой передачи оставляли желать большего. Поставить скоростные рекорды мешала дисперсия. Светодиоды, с которых все начиналось, имели повышенную дисперсию и пропускали всего двадцать милигерц на километр. Все стало значительно проще, быстрее и дальше, когда появились светодиоды, которые преломлялись с помощью градиентного профиля. И в этом случае пропускание повысилось до ста шестидесяти милигерц на один километр.

           Вторая ступень развития волокна – это решение проблемы расстояния информационной передачи. Чтобы ее увеличить, нужно было снижать затухание внутри тракта. Для этого была разработана аппаратура приема-передачи, которая брала на себя спектральный диапазон до одного целого и три десятых микрометра. Эта аппаратура позволила уменьшить затухание при передаче с трех децибел до одного. И здесь же выросла пропускная способность до пятисот милигерц на один километр. Третий этап процесса развития оптоволокна затрагивал проблему одномодовости. Одномодовое волокно гораздо более скоростное. А все потому, что в нем отсутствовала межмодовая дисперсия. Следовательно, это позволило сменить существующий диапазон на более проворный – до одной целой пятидесяти пяти микрометра. И произошло очередное снижение дисперсии с тридцати пяти сотых децибела до двух десятых децибела. Эти параметры стали настоящей стартовой площадью для волоконного прогресса, который в дальнейшем только наращивал обороты. А в этом волновом прогрессе очень нуждались: с каждым годом и даже днем информационные объемы, которые нужно было отправлять на дальние расстояния, только росли. И этот рост был самым лучшим стимулом. Но тут на пути развития встала новая проблема – дисперсия хроматическая. Из-за нее далее  увеличивать скорость было невозможно. Ответом на эту проблему стали волокна, которые имели нулевой уровень дисперсии в волновом диапазоне до одной целой тридцати одного микрометра. Кстати, для усиления сигнала стали применяться регенерирующие установки. Они принимали световой сигнал, переделывали его в электрические волны, регенерировали его, возвращали опять в световой диапазон и усиленным отправляли дальше.

            На четвертой ступени развития оптоволокна пришло время оптического усилителя. Он ликвидировал множество проблем  и смог послать информационный луч достаточно далеко. Волоконная линия, имеющая оптический усилитель и волокно типа G.653, могла передать информацию в скоростном режиме до сорока гигабит в секунду. Расстояние, которое покрывала передача, равнялась сотне километров. Как только оптические усилители были разработаны и внедрены, волоконный прогресс забрался на ступеньку повыше – появилось уплотнение в спектральном диапазоне. В основу этого элемента была положена способность информационной передачи работать с разными волновыми длинами и в отдельных волновых каналах. Стартовые модели уплотнителей работали в обоих спектрах: и в одной целой тридцати одном микрометре, и в одной целой пятидесяти пяти микрометрах. После опробований было установлено, что более эффективным является применение оптического усилителя именно в спектре на одну целую пятьдесят микрометров. Как только появились уплотнители спектра, возникли все новые и новые проблемные моменты, которые нужно было обязательно рассматривать. Первый поток проблем связан со смешением четырех волн. Если у линии имеется волновой усилитель, то и количество каналов возрастет. Чем дальше была передача данных, тем чаще сигнал буквально обваливался.  И его нужно было поддерживать, восстановить, усилить. Как только возникает дальняя передача, появлялась другая напасть, состоящая сплошь из нелинейных эффектов. К ним-то и относится смещение, имеющее четыре волны. Это смещение связано с перекрестными помехами. А если говорить о дешифровке, то с ее появлением обнаруживаются различные препятствия, тормозящие информационную передачу. Если у разных каналов внутри одной передачи одна скорость, смешение по четырем волнам просто неизбежно. Если оптическое волокно имеет смещенную  ноль-дисперсию, то оно не используется в некоторых волоконных системах (в частности в системе DWDM). А чтобы значительно уменьшить смещение по четырем волнам, разработали волокно, имеющее  не нулевую дисперсию. К тому же оно умело компенсировать и дисперсию хроматическую.

           Далее разработка коснулась лазеров, имеющих высокую стабильность и узкий линейный спектр, и мультиплексоров-демультиплексоров. Это было невозможно без нового подхода к физике, лазерной технологии и интегральным оптическим схемам. Но на этом прогресс в волоконно-оптической технологии не закончился. Появлялись новые каналы с низкими частотами для различных оптических систем. Еще постоянно увеличивалась скорость информационной передачи, для которой использовался оптический информационный канал. Не успели появиться системы, которые имеют скорость, равную сорока гигабитам в секунду, как стартовали экспериментальные работы с системами в сто гигабит в секунду. Но, как только передача достигала скоростного порога в десять гигабит, новый вид дисперсии давал о себе знать – поляризационная модовая дисперсия. Решить проблему удалось только комплексно. Было проведено много исследований, внесены изменения в технологию выпуска оптоволокна, изменен порядок монтажа и усилен контроль над параметрами информационной передачи.

            Пятая ступень развития – это развитие локальных систем. Прокладка локальных сетей сможет загрузить регионы и заполнить магистральные волоконно-оптические системы. Локальные сети делают более эффективными волоконные связные системы. При прокладке локальных сетей следует обходиться многомодальными световодами. Скоростные режимы и расстояния будут увеличиваться, если локальные сети с многомодальным волокном будут использовать лазеры с повышенной эффективностью. Но в этом случае возникает проблемная ситуация с провалами в центре. Это будет происходить потому, что технология еще не научилась делать качественные световодные заготовки. Если использовались мощные современные лазеры, то показатели профиля преломления сильно отклонялись от нормы именно в центральной части волокна. А это приводило к дисперсионным всплескам. Но и эту проблему разработчики решили. И волоконно-оптические локальные системы продолжили триумфальное развитие и совершенствование.

               Не только волоконно-оптические системы испытывали бурное развитие. Развивались и параллельные с ними технологии. И это двойное развитие делало оптоволокно ближе к потребителю, доступнее и совершеннее. Очень сильно ушла вперед кабельная и световодная разработки. Сейчас осуществляется выпускание разных видов и типов лазеров и световодов. Они выдерживают самые строгие требования сегодняшнего дня. Стремительно увеличивается и километраж уложенных линий. В девяностом году было проложено семь миллионов километров, а в двухтысячном году этот показатель увеличился одиннадцатикратно. Современные волоконные системы обязаны соблюдать высочайший уровень, как передачи, так и обслуживания. И та монтажная и измерительная технологии этому высокому уровню соответствуют. К примеру, волокно сваривается специальными аппаратами, которые практически полностью нейтрализуют потери в сваренных стыках. Они составляют не более одной сотой децибела. Развитие волоконной технологии так же опирается на выпуск качественнейших приемников и передатчиков. А еще прогресс коснулся и оптических уплотнителей. 

Читайте также:

Волоконная оптика и связь

Типы оптических волокон

Оптические телекоммуникации

Оптические сети

Проект ВОЛС

Требования ВОЛС-ВЛ

ВОЛС-ВЛ оборудование систем

Оборудование и аппаратура ВОЛС-ВЛ

Оборудование и сети ВОЛС-ВЛ

Условия прокладки волоконной линии связи

Почему оптическое волокно

Плюсы и минусы оптических сетей

Оптические технологии: передача, прием, канал

Волоконно-оптическая сеть

Достоинства волоконной оптики

Прокладка волоконно-оптической сети

Волоконная оптика – будущее информационных передач

Правила размещения оптико-волоконных кабелей на энергообъектах

Характеристики оптических кабелей

Волоконная оптика, теория и понятия

Теория оптических волокон – ч.2

Укладывание кабеля ВОЛП

ВОЛП технология

Общие положения организации строительства ВОЛС-ВЛ

Механическое соединение ВОЛС

Где применяются ВОЛС?

Трубы ЗПТ для прокладывания ВОЛС

Технологические процессы прокладывания ВОЛС

ВОЛС - оборудование для сертификации и тестирования

Измерители длины ВОЛС и оптические рефлектометры

Правила прокладывания ВОЛС

Типы оптических волокон для ВОЛС

Создание ВОЛС ОКСН

Выбор технологии строительства ВОЛС ВЛ

ОК – основа ВОЛС-технологии

ВОЛС и оборудование, сети и измерение ВОЛС

Строительство ВОЛС в селе

Устройство в канализационных шахтах ВОЛС

Прокладка оптического кабеля ВОЛС

Надежность ВОЛС-ВЛ

Подбор технологии ВОЛС-ВЛ, ЭТАПЫ

Подбор технологии ВОЛС-ВЛ

Что из себя представляет ВОЛС?

Базовые понятия и сфера применения ВОЛС

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)

Технология строительства волоконно-оптических и высоковольтных линий связи ВОЛС-ВЛ (ОКГТ) :: ТЕХНОЛОГИЯ - ОПТИЧЕСКИЙ ГРОЗОТРОС