Опт устр в РТ / ВОЛС / 2_Оптическое волокно

Оптическое волокно

Физические особенности

1. Широкополосность (несущая 10¹⁴ Гц);

2. Малое затухание (Россия – 0,22 дБ/км, Sumitomo – 0,154 дБ/км; = 1,55 мкм; 100км без регенерации; США - фторцирконатные волокна 0,02 дБ/км  = 2,5 мкм, 4600 км);

3. SiO₂ – недорогой материал;

4. Компактность и легкость: диаметр около 100 мкм;

5. Автоматическая гальваническая развязка сегментов;

6. Устойчивость к э/м полям: защита от несанкционированного доступа;

7. Долговечность;

8. Экономически целесообразно применять при скорости выше 34 Мбит/с;

Недостатки:

1. Требуются высоконадежные активные элементы (преобразователи); их производство очень дорого;

2. Для монтажа ВОЛС требуется прецизионное (дорогое) оборудование.

3. Ремонт при обрыве оптического кабеля дороже, чем для медного.

Структурная схема ВОЛС

Передатчик Приемник

Абоненты Абоненты

ПК СУ ОК ОК СУ ПК

ЭОП ЛР ОЭП

ЭС ОС ЭС

ВОЛС – цифровая система

Световоды

Сердечник и оболочка с n₁ и n₂

n₂ = const; n₁ – функция поперечной координаты, профиль показателя преломления (ППП).

Для передачи энергии необходимо полное внутреннее отражение, поэтому n₁ > n₂.

n₂

_кр

луч 1 луч 2 луч 3 n₁

_кр = arcsin (n₂ / n₁)

Закон Снеллиуса:

.

Когда ₂ = 90, sin_кр = n₂ / n₁.

1

2

n₂

n₁ r

3

3 n₂

2

1

1 – волны излучения, 2 – волны оболочки, 3 – волны сердечника.

Т.к. n₁sin_m = n₂, , то

.

Чем больше угол _m, тем больше лучей м.б. введено в ОВ.

Величина n₀ sin_m называется числовой апертурой (NA) волокна. Т.к. n₀ = 1,

 - относительное изменение показателя преломления:

 = 0,001..0,02.

n₂  n₁ (1 - )

Характерные величины показателей преломления n₁=1,47 и n₂=1,46.

В световодах могут существовать два типа волн: симметричные E_0m , H_0m несимметричные дипольные EH_nm, HE_nm. В индексе n - число изменений поля по диаметру; m - число изменений поля по периметру. Симметричные волны электрические Е_0m и магнитные H_0m имеют круговую симметрию (n=0).