3.2.2. Оов со смещенной нулевой дисперсией

Смысл разработки таких ОВ со смещенной нулевой дисперсией заключа­ется в следующем. Стандартные ООВ (типа SMF-28 и др.) оптимизированы для работы в окне прозрачности 2, где они имеют точку нулевой дисперсии. В то же время допускается их применение в окне прозрачности 3, где коэффициент затухания в 1,5 меньше. Однако хроматическая дисперсия возрастает там до 18 пс/нм∙км (рис. 3.6, кривая 1), тогда как в окне 2 ее максимум составляет 3,5 пс/нм∙км.

Вследствие этого сужается полоса пропускания. Благодаря изменению профиля показателя преломления ООВ со ступенчатого в поперечном сечении на более сложный - условно W-образный ООВ Corning (рис. 3.2, б) и условно треугольный ООВ Lucent Technologies (рис. 3.2, в) - точка нулевой дисперсии сдвинута в окно прозрачности 3 на волну 1550 нм (рис. 3.6, кривая 2).

Р ис. 3.6. Кривые дисперсии оптических волокон компании Corning: 1 - с несмещенной дисперсией SMF-28; 2 - со смещенной нулевой дисперсией SMF-DS; 3 -со смещенной ненулевой дисперсией SMF-LS;

4-с большой эффективной площадью LEAF

ООВ со смещенной нулевой дисперсией выпускаются в соответствии с рек. ITU-T G.653. В их условное обозначение добавляются буквы DS -Dispersion Shifted (например, SMF-DS).

Основные оптические параметры волокон SMF-DS представлены в табл. 3.4. Как видно, по сравнению со стандартным волокном SMF-28 здесь не­сколько уменьшен наклон кривой дисперсии и диаметр поля моды. Хроматиче­ская дисперсия в области длин волн 1525-1575 нм составляет D(λ)≤ 2,7 пс/нм∙км.

Выпускают ООВ со смещенной нулевой дисперсией целый ряд и других фирм, например, Philips, Pirelli, Samsung. Однако распространения волокна DS не получили. Причина заключается в принципиально новой идеологии по­строения волоконно-оптических систем передачи - применение оптических эрбиевых усилителей в сочетании со спектральным уплотнением линий, т. е. пе­редачей сигналов не на одной, а на нескольких длинах волн в пределах одного окна прозрачности (WDM).

Волокна со смещенной нулевой дисперсией широко используются для систем SDH (особенно STM-16 и выше) с одной несущей. Однако если в пер­спективе предстоит переход на системы с WDM, их использование нежелатель­но ввиду ярко выраженного эффекта 4-волнового смешения.

3.2.3. Оов со смещенной ненулевой дисперсией

Спектральному уплотнению ВОЛС препятствуют нелинейные эффекты, в частности, эффект так называемого 4-волнового смешения, который наиболее сильно проявляется вблизи точки нулевой дисперсии λ₀. Световые импульсы, находящиеся в двух соседних с λ₀ спектральных каналах λ₁ и λ₂, при распро­странении по волокну формируют 2 симметрично расположенных паразитных канала, которые накладываются на другие рабочие каналы и создают помехи. Во избежание этого точка нулевой дисперсии была вынесена за пределы 3-го окна прозрачности (1530-1565 нм). При этом подавлению помех способствует наличие небольшой дисперсии в рабочем окне прозрачности.

Так были созданы ООВ - также со смещенной, но ненулевой дисперсией Non Zero Dispersion Shifted (NZDS), удовлетворяющие рек. ITU-T G.655. Точка нулевой дисперсии в них смещена в область более длинных волн, например, 1565-1570 нм в результате корректировки либо W-образного или треугольного профиля показателя преломления, либо разности показателей преломления сердцевины и оболочки ООВ. В волокнах NZDS нелинейные эффекты в основ­ном подавляются.

Волокна со смещенной ненулевой дисперсией компании Corning получи­ли обозначение SMF-LS(Long Shifted), a Lucent Technologies - наименование True Wave. Оптические параметры ООВ различных компаний представлены в табл. 3.4-3.6.

Фирмой Corning в результате дальнейшего совершенствования ООВ со смещенной ненулевой дисперсией NZDS разработано волокно NZDS с увели­ченной площадью поля моды и соответственно светового потока (Large Effec­tive Area Fiber, LEAF) по сравнению ООВ типа LS. Площадь его модового пят­на, т. е. световедущей зоны почти на 30% больше, чем у SMF-LS (соответст­венно 72 мкм² вместо 55 мкм²). Благодаря этому можно повысить уровень оп­тической мощности, вводимой в ОВ, на 2 дБ без достижения при этом порога возникновения нелинейных эффектов. В результате длины регенерационных участков увеличиваются на 10-15%.

Так как оптические волокна с более высокой площадью модового пятна обеспечивают одновременное уменьшение влияния всех нелинейных искаже­ний, которые являются серьезным ограничением в многоканальных системах с DWDM, волокно LEAF создает возможность более эффективного спектрально­го уплотнения (DWDM) при большей гибкости использования каналов.

Помимо улучшенных по сравнению с другими волокнами NZDS эксплуата­ционных показателей в обычном диапазоне (1530-1565 нм), волокно LEAF позволяет выйти на новые технологические рубежи в развитии волоконно-оптических сетей и приступить к освоению длинноволнового диапазона (1565-1625 нм), а бла­годаря возможности увеличения дальности передачи оптического сигнала, во­локно LEAF требует меньшего числа линейных регенераторов, что дает эконо­мию при построении сетей.

Таблица 3.4

Основные оптические параметры ООВ компании Corning

Параметры	SMF-28	SMF-DS	SMF-LS	LEAF
Коэффициент затухания, дБ/км на волнах 1310 нм 1550 нм 1625 нм	≤0,34 ≤0,20 ─	─ ≤0,25 ─	≤0,50 ≤0,25 ─	─ ≤0,22 ≤0,25
Диаметр поля моды, мкм на волнах 1310 нм 1550 нм	9,20±0,40 10,35±0,80	─ 8,10x0,65	6,6 8,40±0,50	─ 9,2-10,00
Длина волны нулевой дисперсии λ0, нм	1301,5-1321,5	1535-1565	-	-
Хроматическая дисперсия, пс/нм∙км на волнах 1525-1575 нм 1530-1560 нм 1530-1565 нм 1565-1625 нм	─^1)	≤2,7^2)	-(0,1-З,5)^3)	2,0-6,0^4) 4,5-11,2^5)
Наклон кривой дисперсии So, пс/нм^2∙км	≤0,090	≤0,085	─	─
Поляризационная модовая дисперсия, пс/ √км волокна линии	≤0,2 ≤0,1	≤0,5 ─	≤0,5 ─	≤0,2 ≤0,08
Разность показателей преломления, % сердцевины-оболочки	0,36	─_	─_	─
Числовая апертура	0,13	0,17	0,16	─
Длина волны отсечки в кабеле, нм	1260	1260	1260	─

Таблица 3.5

Основные оптические параметры ООВ компании Lucent Technologies

Параметры	All Wave	True Wave	True Wave RS
Коэффициент затухания, дБ/км на волнах 1310 нм 1385 нм 1550 нм	≤0,35 ≤0,31 ≤0,21-0,25	≤0,5 <0,1 0,22-0,25	≤0,4 ≤1,0 0,22-0,25
Диаметр поля моды, мкм на волне 1310 нм 1550 нм	9,3±0,5 10,5±1,0	─ 8,4±0,6	─ 8,4±0,6
Хроматическая дисперсия, пс/нм∙км на волнах 1540-1560 нм 1530-1565 нм 1565-1620 нм 1310 нм	─ ─ ─ ─	0,8-4,6 ─ ─ ─	─ 2,6-6,0 4,0-8,6 9
Наклон кривой дисперсии S0, пс/нм^2∙км	≤0,092	≤0,095	≤0,050
Поляризационная модовая дисперсия волокна волне 1550 нм. пс/√км	≤0,5	≤0,5	≤0,1
Длина волны отсечки в кабеле, нм	≤1260	≤1260	≤1260
Разность показателей преломления сердцевины-оболочки,%	─	0,75	─

Таблица 3.6

Основные оптические параметры ООВ компании Alcatel

Параметры	ASMF-200	Teralight
Коэффициент затухания, дБ/км на волнах 1310 нм 1285-1330 нм 1550 нм 1525-1575 нм 1625 нм	0,34 0,38 0,21 0,25 ─	─ ─ 0,25 0,28 0,25
Диаметр поля моды, мкм на волнах 1310 нм 1550 нм	9,1±0,5 ─	─ 9,2±0,5
Хроматическая дисперсия, пс/нм∙км на волнах 1285-1330 нм 1440 нм 1550 нм 1530-1565 нм 1565 нм 1600 нм	≤3,5 ─ 18 ─ ─ ─	─ 0,1 8 5,5-10 8,9 10,9
Длина волны нулевой дисперсии, нм	1300-1320	1440
Длина волны отсечки, нм в волокне в кабеле	1150-1330 1260	─ <1300
Наклон кривой дисперсии, пс/нм^2∙км	0,092	0,058
Эффективная площадь сечения ОВ, мкм^2	─	65
Потери в пике ОН^- на волне 1380-1390 нм, дБ/км	≤2,0	≤1
Поляризационная модовая дисперсия (ПМД) на волне 1550 нм. пс/√км: максимальная средняя	0,2 0,1	0,2 0,1

Примечание. Хроматическая дисперсия (пс/нм∙км) рассчитывается по формулам:

1) - в диапазоне 1200-1600 нм,

2) - диапазоне 1500-1600 нм,

3) ,

4) ,

5) .

Компанией Lucent Technologies разработано несколько типов одномодовых ОВ, среди которых следует назвать волокно True Wave (табл. 3.5). Это во­локно с ненулевой дисперсией, способное работать в окнах прозрачности 3 и 4, имеет пологую кривую зависимости затухания от длины волны в этих окнах и малую чувствительность к изгибам (рис. 3.7). Волокно True Wave имеет глад­кую и пологую зависимость хроматической дисперсии от длины волны (рис. 3.8) благодаря чему обеспечивается эффективное подавление 4-волнового смещения.

Рис. 3.7. Зависимость потерь в волокне True Wave от длины волны

Волокно Lucent Technologies марки True Wave RS (Reduce Slope) обладает по сравнению с True Wave 1-го поколения малым наклоном кривой дисперсии (≤0,05 вместо ≤0,095 пс/нм²∙км). Более пологая кривая дисперсии сохраняется в обоих окнах прозрачности 3 и 4. Волокно True Wave RS имеет весьма малую поляризационную модовую дисперсию (≤0,1 пс/√км )

Компания Alcatel также выпускает ООВ с увеличенной площадью попе­речного сечения (А_эф=65 мкм²) марки Teralight. Кривая дисперсии рассчитана так, что точка нулевой дисперсии смещена на длину волны λ₀⁼1440 нм.

Кроме того, уменьшен наклон кривой дисперсии, благодаря чему появля­ется возможность спектрального уплотнения в области 1450 нм и выше (окно прозрачности 5). Суммарный объем информации, передаваемый по волокну, при интервалах между соседними каналами 50 ГГц (0,4 нм) может достигать в перспективе 1,6-2,0 Тбит/с.

Все три типа волокна (NZDS-LEAF, True Wave RS и Teralight) могут одновременно работать в окнах прозрачности 3 (1530-1565 нм) и 4 (1565-1625 или 1565-1620 нм). Благодаря этому увеличивается число рабочих длин волн при спектральном уплотнении волокон.

Рис. 3.8. Зависимость дисперсии от длины волны

В отличие от SMF-LS точка нулевой дисперсии LEAF, True Wave и Ter­alight сдвинута в область не более длинных, а более коротких волн (например, 1520-1525 нм). Сравнить оптические, конструктивные и механические пара­метры всех трех типов волокон можно по данным табл. 3.4-3.7.

Таблица 3.7

Конструктивные и механические параметры

Параметр	LEAF	True Wave RS	Teralight
Диаметр оболочки, мкм	125±1	125±1	125±1
Эксцентриситет сердцевины-оболочки, мкм	≤0,5	≤0,6	≤0,6
Некруглость оболочки, %	≤1	≤1	≤2
Диаметр покрытия, мкм	245±10	245±10	245±10
Эксцентриситет покрытия-оболочки, мкм	≤12	≤10	≤10
Радиус собственного изгиба волокна, м	≥4,0	≥2,0	≥4,0
Перемотка с натяжением, Гпа	≥0,7	0,7	≥0,7
Изгибостойкость - прирост затухания на 1 виток, оправка 32 мм, дБ/км: длина волны 1550 нм 1600 нм 1625 нм На 100 витков, оправка 75 мм, дБ/км: 1550 нм, 1600 нм 1625 нм	<0,50 ─ ≤0,50 ≤0,05 ≤0,05	≤0,5 ≤0,6 ─ ≤0,05 ─	≤0,5 ─ ≤0,5 ≤0,05 ─
Усилие снятия покрытия, Н	3,0	1,3-8,9	>1

Рабочий диапазон температур для всех волокон Corning, Lucent Technolo­gies и Alcatel одинаков: от -60° до +85°С.

На мировом рынке наибольшим спросом пользуются ООВ со смешенной -ненулевой дисперсией NZDS и, судя по всему, они наиболее перспективны. Особенно это относится к волокнам True Wave RS, LEAF, Teralight, допускаю­щих передачу больших информационных потоков.