Волоконно-оптическая техника, Практическое руководство, Цуканов В.Н., Яковлев М.Я., 2014.
Рассмотрена отечественная волоконно-оптическая компонентная база, предназначенная для жестких условий эксплуатации. Приведены основные технические характеристики, а также методы их измерения, оптических волокон, волоконно-оптических кабелей, оптических соединителей, объединителей, разветвителей, переключателей, пассивных и активных волоконно-оптических линий задержки, дискретных передающих и приемных оптоэлектронных модулей, оптических трансиверов и ретрансляторов.
Предложены методы контроля параметров безотказности волоконно-оптических компонентов с учетом их принципиальных отличий от электронных компонентов.
Книга содержит практические рекомендации по построению традиционных и оригинальных цифровых волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), оптических концентраторов, коммутаторов, медиаконверторов, автономных источников питания узлов подводных ВОСП, волоконно-оптических систем распределения СВЧ сигналов, волоконно-оптических фазовращателей, активных волоконно-оптических линий задержки, оптоэлектронных генераторов СВЧ диапазона, оптоэлектронных АЦП и ЦАП.
Книга рассчитана на широкий круг читателей: студентов, инженерно-технических работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией волоконно-оптической техники.
Типы оптических волокон.
Промышленность выпускает одномодовые и многомодовые оптические волокна для различных сфер применения. Чтобы классифицировать выпускаемые типы оптических волокон, разработаны международные стандарты. Разрабатывались стандарты двумя организациями: Международным союзом электросвязи, сектором стандартизации электросвязи (МСЭ-Т), преимущественно для потребителей волокон, и Международной электротехнической комиссией (МЭК), для производителей оптического волокна.
Рассмотрим рекомендации МСЭ-Т относящиеся к параметрам оптических волокон.
G.650 дает общие определения типов волокон, перечень основных характеристик и параметров одномодовых волокон, а также методов измерения и контроля этих параметров.
G.651 распространяется на многомодовое оптическое волокно с диаметром сердцевины 50 мкм и оболочки 125 мкм. Рекомендация содержит основные параметры этих волокон и допустимые нормы.
G.652 распространяется на стандартное одномодовое волокно с несмещенной дисперсией (значение нулевой хроматической дисперсии находится в области 1310 нм). Область применения таких волокон — волоконно-оптические линии передачи без спектрального уплотнения, работающие на длине волны оптического излучения 1310 нм.
G.653 распространяется на одномодовое волокно ориентированные на построение систем передачи, работающих на длине волны оптического излучения 1,55 мкм. Как было показано выше, затухание оптических сигналов в кварцевых оптических волокнах на этой длине волны минимальное. Волокно по данной рекомендации должно иметь нулевую дисперсию в области 1,55 мкм, что достигается более сложным профилем показателя преломления в поперечном сечении. Такое оптическое волокно называется волокном со смещенной дисперсией. Волокно типа G.653 применяется в волоконно-оптических линиях передачи без спектрального уплотнения, работающих на длине волны оптического излучения 1550 нм.
Купить
.
По кнопкам выше и ниже «Купить бумажную книгу» и по ссылке «Купить» можно купить эту книгу с доставкой по всей России и похожие книги по самой лучшей цене в бумажном виде на сайтах официальных интернет магазинов Лабиринт, Озон, Буквоед, Читай-город, Литрес, My-shop, Book24, Books.ru.
По кнопке «Купить и скачать электронную книгу» можно купить эту книгу в электронном виде в официальном интернет магазине «ЛитРес», и потом ее скачать на сайте Литреса.
По кнопке «Найти похожие материалы на других сайтах» можно найти похожие материалы на других сайтах.
On the buttons above and below you can buy the book in official online stores Labirint, Ozon and others. Also you can search related and similar materials on other sites.
Дата публикации: 31.12.2016 07:36 UTC
Теги:
учебник по физике :: физика :: Цуканов :: Яковлев
Следующие учебники и книги:
- Основы ядерной энергетики, Ташлыков О.Л., 2016
- Как изучать физико-математические дисциплины в вузе, Мелёшииa A.M., Гарунов М.Г., Семакова А.Г., 1988
- Физика, Выпуск 6, Молекулярная физика, Летута С.Н., Чакак А.А., 2015
- Проверяем домашнее задание, физика, 8 класс, Задачи с ответами, указаниями, решениями к учебнику «Физика 8», Исаченкова Л.А., Лещинский Ю.Д., 2010
Предыдущие статьи:
- Электромагнетизм, основные законы, Иродов И.Е., 2009
- Термодинамика физико-химических процессов, Колесников И.М., Винокуров В.А., 2005
- Физика, конкурсные задачи, пособие для поступающих в вузы, Кужир П.Г., Трофименко Е.Е., 1997
- Принстонские лекции, Эйнштейн А., 2002
Укажите регион, чтобы мы точнее рассчитали условия доставки
Начните вводить название города, страны, индекс, а мы подскажем
Например:
Москва,
Санкт-Петербург,
Новосибирск,
Екатеринбург,
Нижний Новгород,
Краснодар,
Челябинск,
Кемерово,
Тюмень,
Красноярск,
Казань,
Пермь,
Ростов-на-Дону,
Самара,
Омск
- Книги
- Учебники и пособия для вузов
- В. Н. Цуканов
📚 Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство
Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство
5-е издание, исправленное и дополненое
Как читать книгу после покупки
- Скачать:
По вашей ссылке друзья получат скидку 10% на эту книгу, а вы будете получать 10% от стоимости их покупок на свой счет ЛитРес. Подробнее
Стоимость книги: 1360 ₽
Ваш доход с одной покупки друга: 136 ₽
Чтобы посоветовать книгу друзьям, необходимо войти или зарегистрироваться
- Объем: 297 стр.
- Жанр: учебники и пособия для вузовРедактировать
Эта и ещё 2 книги за 399 ₽
По абонементу вы каждый месяц можете взять из каталога одну книгу до 700 ₽ и две книги из специальной подборки. Узнать больше
Оплачивая абонемент, я принимаю условия оплаты и её автоматического продления, указанные в оферте
Описание книги
Рассмотрена отечественная волоконно-оптическая компонентная база, предназначенная для жестких условий эксплуатации. Приведены основные технические характеристики волоконно-оптических компонентов и методы их измерения. Предложены методы контроля параметров безотказности с учетом принципиальных отличий волоконно-оптических компонентов от электронных. Даны практические рекомендации по построению традиционных и оригинальных цифровых волоконно-оптических систем и их элементов. Для студентов, инженерно-технических работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией волоконно-оптической техники.
Подробная информация
- Возрастное ограничение:
- 0+
- Дата выхода на ЛитРес:
- 02 августа 2022
- Объем:
- 297 стр.
- ISBN:
- 978-5-9729-0932-2
- Общий размер:
- 11 MB
- Общее кол-во страниц:
- 297
- Размер страницы:
- 165 x 235 мм
- Правообладатель:
- Инфра-Инженерия
Книга В. Н. Цуканова «Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство» — скачать в pdf или читать онлайн. Оставляйте комментарии и отзывы, голосуйте за понравившиеся.
Оставьте отзыв
Другие книги автора
Поделиться отзывом на книгу
В. Н. Цуканов, М. Я. Яковлев, ещё 0 авторов
Волоконно-оптическая техника. Практическое руководствоPDF
Рассмотрена отечественная волоконно-оптическая компонентная база, предназначенная для жестких условий эксплуатации. Приведены основные технические характеристики волоконно-оптических компонентов и методы их измерения. Предложены методы контроля параметров безотказности с учетом принципиальных отличий волоконно-оптических компонентов от электронных. Даны практические рекомендации по построению традиционных и оригинальных цифровых волоконно-оптических систем и их элементов.
Для студентов, инженерно-технических работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией волоконно-оптической техники.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
В. Н. ЦУКАНОВ, М. Я. ЯКОВЛЕВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Практическое руководство 5-е издание, исправленное и дополненное Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022
УДК 621.39 ББК 32.88 Ц85 Цуканов, В. Н. Ц85 Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство / В. Н. Цу- канов, М. Я. Яковлев. - 5-е изд., испр. и доп. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2022. - 300 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0932-2 Рассмотрена отечественная волоконно-оптическая компонентная база, предназначенная для жестких условий эксплуатации. Приведены основные технические характеристики волоконно-оптических компонентов и методы их измерения. Предложены методы контроля параметров безотказности с учетом принципиальных отличий волоконно-оптических компонентов от электронных. Даны практические рекомендации по построению традиционных и оригинальных цифровых волоконно-оптических систем и их элементов. Для студентов, инженерно-технических работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией волоконно-оптической техники. УДК 621.39 ББК 32.88 ISBN 978-5-9729-0932-2 © Цуканов В. Н., Яковлев М. Я., 2022 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
Введение В апреле 1977 года состоялась первая всесоюзная конференция «Волоконнооптические линии связи». Участниками конференции был ограниченный перечень предприятий, родоначальников развития волоконно-оптической техники в России: - организатор конференции, Государственный Оптический Институт им. Г.И. Вавилова, (основные докладчики - Д.К. Саттаров, Г.Я. Конаева, К.М. Фрейверт); - Физический Институт им. П.Н. Лебедева АН СССР, в настоящее время институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, (основные докладчики - А.С. Беланов, Е.М. Диа-нов, А.М. Прохоров); - Центральный Научно-Исследовательский Институт Связи (основные докладчики -И.И. Теумин, А.Г. Мурадян, И.С. Гольдфарб, О.К. Скляров); - Центральный Научно-Исследовательский Технологический Институт, (основные докладчики - В.Д. Каплун, В.Н. Цуканов, М.Я. Яковлев, в настоящее время специалисты ЗАО «Центральный Научно-Исследовательский Технологический Институт «Техномаш-ВОС»). Первые оптические волокна для передачи информационных сигналов строились в то время из поликомпонентных стекол. Самые чистые оптические стекла того времени могли обеспечить затухание в оптическом волокне на уровне нескольких тысяч децибел на километр. Но уже в это время были отмечены большие перспективы волоконной оптики для средств связи. Попытки производителей оптических волокон очистить стекло в процессе варки различными известными методами позволили уменьшить потери до нескольких сот децибел на километр, казалось, это был предел возможного. Но вот специалисты американской фирмы «Corning Glass» получили волокно с потерями 20 дБ/км и даже несколько меньше. Используя идеи получения сверхчистых материалов, применяемые в полупроводниковой технологии, они разработали метод получения сверхчистого кварцевого стекла из газа - газовой фазы (метод парофазного осаждения стекла). В дальнейшем и за рубежом и в нашей стране в научно-исследовательских институтах промышленности и Академии наук, используя передовые технологии, начали производить оптические кварцевые волокна с низкими потерями, менее 1 дБ/км. Основной областью применения оптических волокон явились волоконно-оптические телекоммуникационные системы. В настоящее время волоконно-оптические компоненты находят и другие сферы применения в качестве измерительных преобразователей датчиков, элементов радиофотоники, линий задержек различного назначения и др. Книга обобщает опыт и знания, накопленные авторами при выполнении более 50 опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ направленных на: - разработку специального технологического контрольно-измерительного оборудования; - стандартизацию волоконной техники; - разработку перспективной волоконно-оптической компонентной базы для жестких условий эксплуатации; - разработку измерительных преобразователей волоконно-оптических датчиков; - разработку цифровых волоконно-оптических систем передачи информации на большие расстояния; - разработку цифровых локальных волоконно-оптических систем для объектов специальной техники; - разработку аналоговых систем передачи широкополосных СВЧ сигналов; - разработку активных волоконно-оптических линий задержки различного назначения; 3
- исследования показателей надежности волоконно-оптических компонентов; - разработку оптических волокон со специальными свойствами; - исследования новых методов высокоскоростной передачи информации; - разработку элементов радиофотоники, таких как волоконно-оптические СВЧ фазовращатели, системы распределения СВЧ сигналов по полотну фазированных антенных решеток и др. Книга состоит из 4 глав. Первая глава посвящена рассмотрению современной волоконно-оптической компонентной базы, включающей: - оптические волокна и кабели; - пассивные и активные компоненты волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), в том числе: оптические соединители, оптические разветвители и объединители, пассивные и активные волоконно-оптические линии задержки, оптические коммутаторы и переключатели, передающие и приемные оптоэлектронные модули, оптические трансиверы, оптические ретрансляторы и модуляторы. Особое внимание уделено компонентам отечественного производства для жестких условий эксплуатации. В главе рассмотрены вопросы надежности компонентов с учетом их принципиальных отличий от электронной компонентной базы. Рассмотрены новые подходы к определению показателей надежности и проверке их соответствия предъявляемым требованиям, опирающиеся на нормативные документы (ОСТ-ы и ГОСТ-ы) по надежности компонентов ВОСП, в разработке которых принимали участие авторы публикации. Большое внимание в главе обращено на терминологию, опирающуюся на государственные стандарты, разработанные авторами и определяющими термины и определения, основные технические характеристики, параметры и размеры и методы испытаний компонентов ВОСП. Во второй главе приведен опыт, накопленный авторами, по проектированию аналоговых и цифровых ВОСП различного назначения. В главе рассмотрены перспективные технические решения по построению таких узлов ВОСП, как концентраторы волоконнооптических сетей Fast Ethernet, коммутаторы волоконно-оптических сетей Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, медиаконвертеров и др. Рассмотрены особенности проектирования магистральных и подводных ВОСП, а также вопросы тестирования узлов ВОСП. Оканчивается глава рассмотрением нетрадиционных методов построения ВОСП. Рассмотрены новые методы передачи цифровых данных в ВОСП: символьный, с комбинированным спектральным и временным уплотнением передаваемой информации и кластерный метод. Особый интерес представляет собой кластерный метод, основанный на уплотнении передаваемой информации подобно архивированию файлов в компьютерной технике. Метод удостоен дипломом «Innovations for investments to the future» и золотой медалью в рамках интернациональной программы «Golden Galaxy». В третьей главе приводится опыт проектирования измерительных преобразователей волоконно-оптических датчиков. Рассматриваются распределенные волоконно-оптические преобразователи для измерения распределения температуры и деформаций протяженных объектов. Четвертая глава посвящена проектированию изделий радиофотоники: - узлов активных фазированных антенных решеток: волоконно-оптических линий передачи и распределения СВЧ сигналов, а также волоконно-оптических фазовращателей; - активных волоконно-оптических линий задержки; - оптоэлектронных генераторов СВЧ диапазона; - оптоэлектронных АЦП и ЦАП. Книга рассчитана на широкий круг читателей: студентов, инженерно-технических работников, ученых, интересующихся данной тематикой и профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией изделий волоконно-оптической техники. 4
Глава 1 Волоконно-оптическая компонентная база 1.1 Общие сведения По определению [1.1] компонентом системы называется изделие, являющееся частью этой системы как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации. Волоконно-оптическими компонентами будем называть компоненты, построенные с использованием оптических волокон, используемых для передачи оптических сигналов. В книге будут рассмотрены особенности, основные технические характеристики и методы их измерения компонентов, предназначенных для построения изделий волоконнооптической техники, такие как: - оптические волокна; - оптические кабели; - пассивные компоненты волоконно-оптических систем передачи: - оптические соединители; - оптические разветвители; - оптические объединители; - оптические переключатели и коммутаторы; - волоконно-оптические линии задержки; - активные компоненты волоконно-оптических систем передачи: - передающие и приемные оптоэлектронные модули; - оптические усилители; - оптические модуляторы; - оптические волновые конвертеры; - активные волоконно-оптические линии задержки. Особое внимание в книге уделяется компонентам отечественного производства для жестких условий эксплуатации. 1.2 Оптические волокна 1.2.1 Общие сведения Оптические волокна, предназначенные для передачи оптических сигналов, можно разбить на две большие группы: многомодовые и одномодовые. Название групп условно и отражает режим работы волокна: - одномодовый режим характеризуется одним типом канализируемой в оптическом волокне типом электромагнитной волны; - в многомодовом режиме в оптическом волокне могут возбуждаться много типов колебаний. Режим работы волокна зависит от соотношения рабочих длин волн оптического излучения для данного волокна и его геометрических размеров. Под рабочим диапазоном длин волн оптического излучения будем понимать спектральный диапазон длин волн оптического излучения, для которого нормированы его параметры. Параметры современных оптических волокон нормируются, как правило, в следующих диапазонах длин волн: 0,85 ± 0,05 мкм; 1,27 - 1,61 мкм. В настоящее время выпускаются оптические волокна, выполненные в виде нити, со 5
стоящей из сердцевины, покрытой кварцевой оболочкой и защитным буферным покрытием. Для стандартных оптических волокон соотношения диаметров сердцевины и оболочки в микрометрах следующие: 100/140, 85/125, 65/125, 50/125, (7-10)/125 [1.2]. Диаметр внешнего защитного покрытия, как правило, - 242 ± 5 мкм. К многомодовым оптическим волокнам относят оптические волокна с диаметром сердцевины намного превышающим длину волны оптического излучения. Это волокна с соотношением диаметров сердцевины и оболочки: 100/140, 85/125, 62,5/125, 50/125. Волокна с соотношением - (7-10)/125 принято называть одномодовыми. Наличие большого числа распространяемых мод в многомодовых волокнах ограничивает их полосу пропускания. Ограничение полосы пропускания связано с разбросом времени распространения мод, называемым модовой дисперсией. Перечень основных характеристик оптических волокон приведен в таблице 1.1. Таблица 1.1 — Перечень основных характеристик оптических волокон Наименование характеристики Одномодовые Многомодовые оптические волокна оптические волокна Геометрические характеристики Диаметр оболочки, мкм + + Диаметр сердцевины, мкм _ + Неконцентричность сердцевины + + и оболочки, мкм Диаметр поля моды, мкм + _ Оптические характеристики Погонное затухание, дБ/км + + Прирост затухания при изгибе, дБ, в зависимо- + + сти от диаметра оправки в мм Длина волны отсечки, нм + _ Хроматическая дисперсия, пс/(нм-км) + --- Длина волны нулевой дисперсии, нм + _ Числовая апертура _ + Характеристики передачи Полоса пропускания, МГц-км _ + Поляризационная модовая дисперсия, пс/км1/2 + _ Рассмотрим перечисленные характеристики более подробно. 1.2.2 Геометрические характеристики Геометрические характеристики являются наиважнейшими при изготовлении оптических соединителей, так как определяют потери оптической мощности в месте соединения. Для принятых за стандартные оптических волокон фирмы Corning, обеспечиваются следующие допуски на основные геометрические размеры: - на диаметр оболочки для одномодовых волокон ± 0,7 мкм, для многомодовых ± 2,0 мкм; - на диаметр сердцевины для многомодовых волокон ± 2,0 мкм; - на неконцентричность сердцевины и оболочки, для одномодовых волокон ± 0,5 мкм, для многомодовых ± 1,5 мкм; 6
- на диаметр поля моды для одномодовых волокон ± 0,4 мкм. Микронные и субмикронные точности измерения геометрических параметров определяют необходимость использования для их измерения и контроля интерферометрических методов. Как правило, измерение геометрических размеров оптического волокна производится одновременно с контролем геометрии оптических наконечников, являющихся основным узлом разъемных оптических соединителей. Методы контроля и описание измерительного оборудования приведены в [1.3]. Для измерений геометрических и других характеристик оптических волокон кроме измерительных приборов необходимо иметь инструмент и принадлежности для подготовки оптического волокна к измерениям, а также адаптеры для оптического волокна со снятым буферным покрытием. Для снятия буферного покрытия диаметром 242 мкм понадобится стриппер, имеющий прецизионно выполненное отверстие и V-образно раскрывающееся лезвие, которое позволяет сделать точный срез оболочки. После очистки буферного покрытия необходимо сделать скол оптического волокна поперек оптической оси, угол отклонения скола не должен превышать 2о. Промышленность выпускает широкую номенклатуру скалывателей, отличающихся допустимым отклонением угла скола и ресурсом. Как правило, перечисленные инструменты входят в комплекты инструментов для разделки оптических кабелей. На российском рынке присутствуют комплекты инструментов как отечественного, так и зарубежного производства. К комплектам зарубежного производства можно отнести наборы «НИМ-25» и «НИМ-Эксперт» (изготовитель «Pelican», США), ТК-01 (изготовитель «TCM Communications», Великобритания) и др. Из наборов российского производства можно выделить комплект инструментов и приспособлений для оперативного сращивания одномодового и многомодового волокна «КСВ-1» ТУ6692-001-41085936-2007 (изготовитель ЗАО «Центральный НаучноИсследовательский Технологический Институт «Техномаш-ВОС», владимирское отделение). Комплект предназначен для оперативного ремонта волоконно-оптических кабелей на борту стационарных и подвижных объектов. Комплект относится к категории качества «ВП», имеет группу исполнения 3У и размещается в прочном металлическом корпусе (чемодане) с общим весом не более 6кг. В комплект поставки входят: - чемодан; - устройство для скола оптического волокна «Скол - ОМ»; - инструмент для снятия буферного покрытия «СПОВ»; - модуль механического соединения оптических волокон «КРОВ»; - принадлежности (кисти, пакеты для сбора отходов и др.). Для подключения обнаженного оптического волокна со сколотым торцом к измерительной аппаратуре понадобятся адаптеры. Адаптеры состоят из оптического соединителя, сопрягаемого с соединителем измерительной аппаратуры, и специализированного зажимного устройства, которое может удерживать волокно. На российском рынке присутствуют как отечественные адаптеры, так и адаптеры зарубежных фирм. Из отечественных можно выделить адаптеры ООО «Конструктив», ЗАО «Компонент» и др. 7
1.2.3 Погонное затухание Погонное затухание определяет потери оптической мощности, распространяемой по волокну, вносимые оптическим волокном в тракт передачи. Погонное затухание линейно зависит от длины волокна и измеряется в дБ/км. Величины погонного затухания для оптических волокон фирмы Corning приведены в таблице 1.2. Таблица 1.2 — Погонное затухание оптических волокон фирмы Corning Наименование Погонное затухание, дБ/км на длине волны оптического волокна оптического излучения, мкм, не более 0,85 1,31 1,49 1,55 1,625 Одномодовое волокно --- 0,33 0,21 0,18 0,22 SMF28e+LL Многомодовое волокно 2,42 0,65 --- 0,57 --- 50/125 Многомодовое волокно 2,9 0,6 --- --- --- InfiniCor 62,5/125 Прирост затухания при изгибе для одномодового волокна SMF28e+LL составляет: - не более 0,5 дБ при намотке одного витка на оправку диаметром 20 мм; - не более 0,05 дБ при намотке десяти витков на оправку диаметром 30 мм; - не более 0,01 дБ при намотке ста витков на оправку диаметром 60 мм. Прирост затухания при изгибе для многомодового волокна 50/125 и InfiniCor 62,5/125 составляет не более 0,5 дБ при намотке ста витков на оправку диаметром 75 мм. Погонное затухание, а также прирост затухания при изгибе, могут быть измерены при помощи оптического рефлектометра. Рефлектометрические методы контроля изложены в [1.4]. 1.2.4 Длина волны отсечки Длина волны отсечки соответствует граничному значению длины волны, при которой еще обеспечивается одномодовый режим распространения сигналов. На длинах волн меньших длине волны отсечки число распространяющихся мод становится большим единицы. Различают волоконную длину волны отсечки (XCF) и кабельную длину волны отсечки (XCcf). Первая соответствует слабо напряженному волокну. Вторая — волокну, помещенному в кабель. В кабеле волокно испытывает множество изгибов, что ведёт к подавлению побочных мод и смещению Xccf в сторону коротких длин волн. Для волокна фирмы Corning кабельная длина волны отсечки составляет 1260 нм. Одним из практических методов измерений длин волн отсечки является метод передаваемой мощности [1.5]. Для измерений понадобится источник с широким спектром оптического излучения. Излучение источника направляют в одномодовое оптическое волокно и измеряют спектр выходного излучения. Аналогичные измерения проводят для многомодового отрезка оптического волокна. Сравниваются спектральные характеристики. Находится отношение спектральных характеристик Ам, выраженное в дБ, по формуле АМ(Л) = 10 IgPs/Pm , где Pₛ - мощность на выходе одномодового волокна; Рт - мощность на выходе многомодового волокна; Л - длина волны оптического излучения. Многомодовое оптическое волокно в данном методе измерений является эталонным. Строится кривая АМ(Л). Вид получаемой зависимости представлен на рисунке 1.1. 8
Acf Рис. 1.1. Кривая зависимости отношения спектральных характеристик от длины волны. Длинноволновый участок кривой АМ(Л) экстраполируется прямой (1). Строится параллельная прямая (2), отстоящая ниже от (1) на 0,1 дБ. Точка пересечения прямой (2) с кривой АМ(Л) соответствует длине волны отсечки, XCF. Условия измерения должны соответствовать рекомендациям Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA) и международного консультационного комитета по телефонии и телеграфии (CCITT). Рекомендации заключаются в следующем: - концы волокна очищаются от защитного покрытия; - оптическое волокно скалывается поперек оптической оси, угол отклонения скола не должен превышать 2о; - диаметр светового пятна от источника излучения должен быть равен 200 мкм; - наименьшая длина волны спектра излучения, измеренный на полумаксимуме, должна быть не более 1000 нм; - наибольшая длина волны спектра излучения, измеренный на полумаксимуме, должна быть не менее 1600 нм. При измерении длины волны отсечки волокна XCF, образец оптического волокна должен располагаться таким образом, чтобы образовывалась одна петля диаметром 280 мм, расстояние между концами волокна должно быть не менее 2 м, см. рис. 1.2. 2 м <-----------------------------------------------------------> Рис. 1.2. Размещение волокна при измерении XCF. Не должно быть дополнительных изгибов волокна с радиусом, меньшим 140 мм. При измерении кабельной длины волны отсечки XCCF тестируемый образец волокна должен иметь длину более 22 м. Большая часть волокна свёртывается и располагается на катушке с радиусом не меньше, чем 140 мм, что моделирует кабельные эффекты. Затем делается по одной петле диаметром 76 мм на расстоянии 1м от каждого конца волокна для моделирования эффекта изгиба волокна. В средней части делается две дополнительные петли диаметром 280 мм, см. рисунок 1.3. 9
мм 1 м 22 м Рис. 1.3. Размещение волокна при измерении X Ccf. Как было отмечено выше, основной причиной ограничивающей полосу пропускания многомодовых оптических волокон является рассеяние времени распространения различных мод излучения или модовая дисперсия. В одномодовых оптических волокнах распространяется только одна мода и модовая дисперсия отсутствует. Основное ограничение полосы пропускания для таких волокон связано с наличием хроматической дисперсии. Это название передает суть явления, которое состоит в том, что разные спектральные составляющие сигнала распространяются в волокне с разными групповыми скоростями. 1.2.5 Хроматическая дисперсия и длина волны нулевой дисперсии Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления кварцевого стекла от длины волны оптического излучения. В выражение для материальной дисперсии Tmaₜ(A—,L) входит дифференциальная зависимость показателя преломления от длины волны — d ² n. rₘₐt (Д—, L) = AA-L ■ -d-^ = AA-L ■ M (—). c d— Волноводная дисперсия rw (А—L) обусловлена зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны т„ (ДЛ-L) = Д— ■ L ■ 2n2 ■ — = Д— ■ L ■ N(—), w ¹ c— здесь введены коэффициенты М(—) и N(—) - удельные материальная и волновая дисперсии соответственно, а А— (нм) - ширина спектра источника излучения. Результирующее значение коэффициента удельной хроматической дисперсии D(—) в пс/(нм-км) определяется как D(—)=M(—)+N(—). Если коэффициент волноводной дисперсии всегда больше нуля, то коэффициент материальной дисперсии может быть как положительным, так и отрицательным. Важным является то, что при определённой длине волны (примерно 1310 ± 10 нм) для стандартного оптического волокна происходит взаимная компенсация M(—) и N(—), а результирующая дисперсия обращается в ноль. Длина волны, на которой это происходит, называется длиной волны нулевой дисперсии —о. Таким образом, полоса пропускания оптического одномодового волокна зависит не только от характеристик волокна, но и от ширины спектра излучения источника оптического излучения. Для характеристики хроматической дисперсии с учетом характеристик источника излучения было введено понятие удельной хроматической дисперсии. Хроматическая дисперсия связана с удельной хроматической дисперсией соотношением 10
Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство
Авторы: Цуканов В.Н., Яковлев М.Я.
Книга обобщает опыт, накопленный авторами, за многолетний творческий труд.
В книге содержатся результаты более 50 законченных НИОКР в области разработки волоконно-оптические компонентов со специальными свойствами, волоконно-оптических датчиков различных физических величин, контрольно-измерительного и специального технологического оборудования для производства волоконно-оптических компонентов, объектовых и магистральных систем передачи данных различного назначения, изделий радиофотоники, основополагающих стандартов в области волоконной техники.
Книга состоит из 4 глав.
Первая глава посвящена рассмотрению современной волоконно-оптической компонентной базы. Особое внимание уделено рассмотрению компонентов отечественного и зарубежного производства для жестких условий эксплуатации.
Во второй главе обобщен опыт, накопленный авторами, по проектированию аналоговых и цифровых волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) различного назначения. Особое внимание уделено проектированию объектовых и специальных ВОСП.
Третья глава посвящена проектированию распределенных волоконно-оптических датчиков для измерения температуры и деформации протяженных объектов.
Четвертая глава посвящена проектированию изделий радиофотоники:
- узлов активных фазированных антенных решеток: волоконно-оптических линий передачи и распределения СВЧ сигналов, а также волоконно-оптических фазовращателей;
- активных волоконно-оптических линий задержки;
- оптоэлектронных генераторов СВЧ диапазона;
- оптоэлектронных АЦП и ЦАП.
В представляемой книге особое внимание уделено вопросам эксплуатации волоконно-оптических изделий и систем в жестких условиях: в широком температурном диапазоне, при воздействии вибрации и ударов. Книга в основном рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников профессионально связанных с разработкой или эксплуатацией специальных систем и комплексов.
Заказать книгу можно на сайте издательства «Инфра-Инженерия».