Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с одномодового волокна )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Структура типичного одномодового волокна.
  1. Сердечник диаметром 8–9 мкм
  2. Оболочка диаметром 125 мкм
  3. Буфер диаметром 250 мкм
  4. Оболочка диаметром 900 мкм

В волоконно-оптической связи , A оптическое волокно одномодового ( SMF ) представляет собой оптическое волокно , предназначенное для перевозки только один режима света - в режиме поперечного . Моды - это возможные решения уравнения Гельмгольца для волн, которое получается путем объединения уравнений Максвеллаи граничные условия. Эти режимы определяют способ распространения волны в пространстве, то есть то, как волна распространяется в пространстве. Волны могут иметь одну и ту же моду, но разные частоты. Так обстоит дело с одномодовыми волокнами, где у нас могут быть волны с разными частотами, но одной и той же моды, что означает, что они распределяются в пространстве одинаково, и это дает нам единственный луч света. Хотя луч движется параллельно длине волокна, его часто называют поперечной модой, поскольку его электромагнитные колебания происходят перпендикулярно (поперек) длине волокна. Нобелевская премия по физике 2009 г. была присуждена Чарльзу К. Као за его теоретические работы по одномодовому оптическому волокну.[1] Стандарт G.652 определяет наиболее широко используемый вид одномодового оптического волокна. [2]

История [ править ]

В 1961 году Элиас Снитцер , работая в American Optical, опубликовал подробное теоретическое описание одномодовых волокон в Журнале Оптического общества Америки . [3] [4]

В Corning Glass Works (ныне Corning Inc. ) Роберт Маурер, Дональд Кек и Питер Шульц начали с плавленого кварца, материала, который можно сделать чрезвычайно чистым, но который имеет высокую температуру плавления и низкий показатель преломления. Они сделали цилиндрические преформы, осаждая очищенные материалы из паровой фазы, добавляя тщательно контролируемые уровни легирующих примесей, чтобы сделать показатель преломления сердечника немного выше, чем у оболочки, без значительного увеличения затухания. В сентябре 1970 года они объявили, что создали одномодовые волокна с ослаблением на линии гелий-неон с длиной волны 633 нм ниже 20 дБ / км. [5]

Характеристики [ править ]

Как и многомодовые оптические волокна , одномодовые волокна действительно демонстрируют модальную дисперсию, возникающую из-за множества пространственных мод, но с более узкой модовой дисперсией. [ необходима цитата ] Одномодовые волокна поэтому лучше сохраняют точность каждого светового импульса на больших расстояниях, чем многомодовые волокна. По этим причинам одномодовые волокна могут иметь более широкую полосу пропускания, чем многомодовые. Оборудование для одномодового волокна дороже оборудования для многомодового оптического волокна, но само одномодовое волокно обычно дешевле оптом. [ необходима цитата ]

Поперечное сечение конца одномодового оптоволоконного патч-корда, полученное с помощью фиброскопа. Круг - это оболочка диаметром 125 мкм. Мусор виден в виде полосы на поперечном срезе и светится за счет освещения.

Типичное одномодовое оптическое волокно имеет диаметр сердцевины от 8 до 10,5 мкм [6] и диаметр оболочки 125 мкм. Существует ряд специальных типов одномодового оптического волокна, которые были химически или физически изменены для придания особых свойств, таких как волокно со смещенной дисперсией и волокно с ненулевым смещением по дисперсии . Скорость передачи данных ограничена поляризационной модовой дисперсией и хроматической дисперсией . По состоянию на 2005 год скорость передачи данных до 10 гигабит в секунду была возможна на расстояниях более 80 км (50 миль) с коммерческими трансиверами ( Xenpak ). Используя оптические усилителии устройства компенсации дисперсии, современные оптические системы DWDM могут охватывать тысячи километров со скоростью 10 Гбит / с и несколько сотен километров со скоростью 40 Гбит / с. [ необходима цитата ]

Граничная мода низшего порядка определяется для интересующей длины волны путем решения уравнений Максвелла для граничных условий, накладываемых волокном, которые определяются диаметром сердцевины и показателями преломления сердцевины и оболочки . Решение уравнений Максвелла для связанной моды низшего порядка допускает пару ортогонально поляризованных полей в волокне, и это обычный случай в волокне связи .

В направляющем шаге индекс, операция одномодовая возникает , когда нормированная частота , V , меньше или равно 2,405. Для степенных профилей одномодовый режим работы происходит при нормированной частоте V менее приблизительно

,

где g - параметр профиля.

На практике ортогональные поляризации не могут быть связаны с вырожденными модами.

OS1 и OS2 - это стандартное одномодовое оптическое волокно, используемое с длинами волн 1310 нм и 1550 нм (размер 9/125 мкм) с максимальным затуханием 1 дБ / км (OS1) и 0,4 дБ / км (OS2). OS1 определена в ISO / IEC 11801 , [7], а OS2 определена в ISO / IEC 24702. [8]

Соединители [ править ]

Оптоволоконные соединители используются для соединения оптических волокон там, где требуется возможность подключения / отключения. Базовым соединительным блоком является соединительный узел. Узел разъема состоит из адаптера и двух штекеров разъема. Из-за сложных процедур полировки и настройки, которые могут быть включены в производство оптических соединителей, соединители обычно собираются на оптическом волокне на производственном предприятии поставщика. Однако соответствующие операции сборки и полировки могут быть выполнены в полевых условиях, например, для изготовления перемычек кросс-коммутации по размеру.

Оптоволоконные соединители используются в центральных офисах телефонных компаний, в установках на территории клиентов и в приложениях за пределами предприятия. Их использование включает:

  • Установление связи между оборудованием и телефонной станцией в центральном офисе
  • Подключение волокон к удаленной и внешней электронике предприятия, такой как оптические сетевые блоки (ONU) и системы Digital Loop Carrier (DLC)
  • Оптические кроссы в центральном офисе
  • Коммутационные панели на внешнем заводе для обеспечения архитектурной гибкости и соединения волокон, принадлежащих различным поставщикам услуг
  • Подключение ответвителей, разветвителей и мультиплексоров с разделением по длине волны (WDM) к оптическим волокнам
  • Подключение оптического тестового оборудования к волокнам для тестирования и обслуживания.

Применение за пределами завода может включать размещение разъемов под землей в подземных ограждениях, которые могут быть подвержены затоплению, на наружных стенах или на опорах электроснабжения. Укупорочные средства, которые их закрывают, могут быть герметичными или «свободно дышащими». Герметичные крышки не позволят соединителям внутри подвергаться перепадам температуры, если они не будут повреждены. Кожухи со свободным дыханием будут подвергать их колебаниям температуры и влажности, а также, возможно, конденсации и биологическому воздействию переносимых по воздуху бактерий, насекомых и т. Д. Соединители в подземных установках могут подвергаться погружению в грунтовые воды, если закрывающие их затворы повреждены или неправильно собраны.

Новейшие требования промышленности для волоконно - оптических соединителей в Telcordia GR-326 , Общие требования к одномодовому разъемов и перемычек Собраний .

Мульти-волоконно - оптический разъем предназначен для одновременного объединения нескольких оптических волокон друг с другом, причем каждое оптическое волокно соединены только с одним другим оптическим волокном.

Последняя часть определения включена, чтобы не путать многоволоконные соединители с компонентом разветвления, например, соединителем. Последний соединяет одно оптическое волокно с двумя или более другими оптическими волокнами.

Многоволоконные оптические соединители предназначены для использования там, где необходимы быстрые и / или повторяющиеся соединения и разъединения группы волокон. Приложения включают в себя центральные офисы (CO) телекоммуникационных компаний, установки на территории клиентов и приложения за пределами предприятия (OSP).

Многоволоконный оптический соединитель можно использовать для создания недорогого коммутатора для тестирования оптоволокна. Другое применение - кабели, доставляемые пользователю с предварительно заделанными многоволоконными перемычками. Это снизит потребность в сварке в полевых условиях, что может значительно сократить количество часов, необходимых для прокладки оптоволоконного кабеля в телекоммуникационной сети. Это, в свою очередь, приведет к экономии для установщика такого кабеля.

Промышленные требования к многоволоконным оптическим соединителям изложены в GR-1435 , Общие требования к многоволоконным оптическим соединителям .

Волоконно-оптические переключатели [ править ]

Оптический переключатель является компонентом с двумя или более портами , которые выборочно передает, переадресовывает, или блоки оптического сигнала в среде передачи. [9] Согласно Telcordia GR-1073 , оптический переключатель должен быть активирован для выбора или переключения между состояниями. Управляющий сигнал (также называемый управляющим сигналом) обычно электрический, но в принципе может быть оптическим или механическим. (Формат управляющего сигнала может быть логическим и может быть независимым сигналом; или, в случае оптического срабатывания, управляющий сигнал может быть закодирован во входном сигнале данных. Предполагается, что характеристики переключателя не зависят от длины волны в пределах полосы пропускания компонента. .)

Преимущества [ править ]

  • Нет ухудшения сигнала
  • Низкая дисперсия
  • Хорошо подходит для междугороднего общения

Недостатки [ править ]

  • Производство и обращение сложнее
  • Более высокая цена
  • Ввод света в волокно затруднен

См. Также [ править ]

  • Волокно с градиентным индексом
  • Многомодовое оптическое волокно
  • Оптический волновод

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Цитирование Нобелевской премии http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/kao-facts.html
  2. ^ FS.COM (2015-12-29). «Что такое оптоволокно G.652? G.652 против G.652.D, G.652 против G.655» . Блог . Архивировано 13 ноября 2019 года . Проверено 13 ноября 2019 .
  3. ^ "Элиас Снитцер | Памяти | Оптическое общество" .
  4. ^ Суси, Тиффани Сан. «История оптического волокна» . www.m2optics.com .
  5. ^ "История волоконной оптики | Джефф Хехт" . www.jeffhecht.com .
  6. ^ ARC Electronics (2007-10-01). «Учебное пособие по оптоволоконному кабелю» . Архивировано из оригинала на 2018-10-23 . Проверено 25 июля 2007 .
  7. ^ «ISO / IEC 11801: 2002» . ISO .
  8. ^ «ISO / IEC 24702: 2006» . ISO .
  9. ^ GR-1073-CORE , Общие требования для одномодовых волоконно-оптических коммутаторов, Telcordia.

Источники [ править ]

  •  Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .
  • «Типы оптического волокна» . Архивировано из оригинала на 2018-06-21 . Проверено 8 ноября 2013 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Оптика: одномодовое волокно | Видеодемонстрации MIT по лазерам и оптике
  • Оптика: многомодовое волокно | Видеодемонстрации MIT по лазерам и оптике