Оптический кабель (одномодовое, многомодовое, градиентное волокно), способы прокладки и соединения, характеристики, типы регенераторов.

В отличие от медного провода переносчиком

сигнала в ОВ является не электрический ток, а световой луч. Рассмотрим оптическое волокно (ОВ), которое представляет собой оптический волноводный слой круглого сечения с показателем преломления окруженный однородной средой с меньшим показателем преломления п₂. Волноводный слой обычно называют сердцевиной волокна, а окружающую среду с показателем п₂ – оболочкой волокна. Основным материалом, из которого изготавливаются сердцевина и оболочка оптических волокон, является высокочистое кварцевое стекло. Оболочка сверху покрыта защитным слоем, которое обычно выполняется из синтетических материалов и наносится на оболочку с целью защиты ОВ от внешних воздействий.

При введении оптического излучения в торец волокна, например от точечного источника, в нем могут возникать три типа волн – пространственные волны1, волны (моды) оболочки 2 и направляемые волны (моды сердцевины) 3. Пространственные волны и моды оболочки быстро затухают. Таким образом, переносчиком информационного оптического сигнала на большие расстояния являются только направляемые моды или моды сердцевины, которые и будут рассмотрены в дальнейшем.

Многомодовые и одномодовые оптические волокна

По количеству распространяющихся мод ОВ делятся на одномодовые и многомодовые. В свою очередь по профилю показателя преломления многомодовые волокна разделяются на ступенчатые и градиентные.

Целью изготовления волоконно-оптического кабеля (ВОК) является обеспечение защиты ОВ в процессе его эксплуатации от влияния внешних факторов при минимизации объема и массы кабеля и без заметного увеличения оптических потерь. В состав ВОК при необходимости могут быть включены также электрические проводники.

Малые геометрические размеры поперечного сечения волокон (см. п. 5.1) делают их соединение, обладающее малыми потерями, весьма сложной инженерной задачей. С другой стороны, совершенствование ОВ, снижение в них оптических потерь предъявляют все более жесткие требования к параметрам соединений.

Основные требования, предъявляемые к соединителям: 1) малые оптические потери; 2) механическая прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды; 3) малая трудоемкость соединения.

По числу одновременно соединяемых ОВ соединители разделяются на соединители отдельных волокон и многоволоконные соединители; по виду соединения - на неразъемные соединения (сращивания) и разъемные соединения (разъемы). Сращивания предназначены для постоянного соединения строительных длин кабеля (или соединения ОВ в местах обрыва) в полевых условиях. Разъемы, как правило, используются для присоединения ОВ к оконечной или промежуточной аппаратуре, а также могут использоваться для соединения ОВ в контрольных точках. Для создания неразъемного соединения (сращивания) ОВ в основном используется сварка. Достаточно широко применяются также механические соединители – сплайсы.

Оборудование используемое в оптических сетях не менее разнообразно, чем в аналогичных электрических сетях и включает в себя усилители, регенераторы (повторители), мультиплексоры и коммутаторы.

ВО системы используют повторители-регенераторы, повышающие мощность сигнала. Когда длина между удаленными узлами начинает превосходить по условиям затухания сигнала максимальную допустимую длину пролета между соседними узлами, в промежуточных точках устанавливаются дополнительные регенераторы, которые принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов, и после преобразования в оптическую форму передают дальше правильный усиленный сигнал, в том же виде, в каком он был на выходе предыдущего регенератора.

Преимущества оптического кабеля: широкая полоса пропускания, низкий уровень потерь сигнала при распространении, нечувствительность к электромагнитным помехам.