Потери в волоконно-оптических кабелях
Главные причины потерь в световодах. Линейное и нелинейное рассеяния энергии и вызванный этим эффект затухания сигнала. Классификация оптических кабелей и требования к ним. Принципы их конструирования. Эффективные методы модуляции оптического излучения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.09.2013 |
| Размер файла | 15,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Затухание
Для заданной скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой определенной величины. Потери волновода определяют длину ретрансляционного участка волоконно-оптической линии связи, т. е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии. Потери на поглощение состоят из собственного поглощения и поглощения из-за наличия в стекле ионов металлов переходной группы Fe2+, Cu2+, Cr3+ и ионов ОН~. Собственное поглощение наблюдается в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Существенную роль играет рассеяние (переизлучение) энергии. Различают линейное и нелинейное рассеяния. При линейном рассеянии мощность рассеяния пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение направления потока энергии. При нелинейном рассеянии в спектре рассеянной мощности наблюдаются новые частотные компоненты.
Рассеяние, возникающее в результате флуктуации показателя преломления, называется рэлеевским. Коэффициент рассеяния , где --постоянная, зависящая от материала (для кварца мкм4 дБ/км). На инородных включениях, содержащих примесь, размер которой сравним с , происходит линейное рассеяние. Рассеяние также возникает из-за различных нарушений геометрии световода, наличия соединений, изгибов и микроизгибов.
2. Классификация оптических кабелей и требования к ним
Оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на четыре группы: междугородные, городские, объектовые и подводные. В отдельную группу выделяются монтажные оптические кабели.
Междугородные кабели предназначаются для передачи информации на значительные расстояния и имеют большое число каналов. Они должны обладать малыми затуханием, дисперсией и большой информационно-пропускной способностью.
Кабели городской связи применяются в качестве соединительных линий между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (5--10 км) и большое число каналов. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.
Объектовые кабели служат для передачи информации внутри объекта. Сюда относятся учрежденческая и видеотелефонная связь, внутренняя сеть кабельного телевидения, а также бортовые информационные системы подвижных объектов (самолет, корабль и др.).
Подводные кабели предназначаются для организации связи через большие водные преграды. Они должны обладать высокой механической прочностью на разрыв и иметь надежные влагостойкие покрытия. Для подводной связи также важно иметь малое затухание и большие длины регенерационных участков.
Монтажные оптические кабели предназначены для внутри- и межблочного монтажа аппаратуры.
Можно сформулировать общие основные требования оптическим кабелям
1.Требования к физико-механическим характеристикам: - высокая прочность на разрыв;
-влагонепроницаемость;
-достаточная буферная защита для уменьшения потерь, вызываемых механическими напряжениями;
-термостойкость в рабочем диапазоне температур;
-гибкость и возможность прокладки по реальным трассам;
-химическая и ударная стойкость;
-простота монтажа и прокладки.
К оптическим кабелям подводного назначения предъявляются дополнительные требования, например надежная защита от влаги. Одни из этих кабелей должны обладать плавучестью, другие -- достаточной избыточной массой для прокладки по дну. Важнейшим требованием являются также малая стоимость волоконно-оптических линий и их эксплуатационная надежность.
2. Требования к оптическим характеристикам:
- минимальное затухание;
- широкая полоса пропускания.
3. Принципы конструирования оптических кабелей
При создании оптического кабеля учитываются такие его характеристики, как затухание, полоса пропускания, число волокон в кабеле, числовая апертура, допустимый радиус изгиба, допустимые механические нагрузки и др. Эти характеристики связаны одна с другой и определяются следующими первичными параметрами: показателями преломления сердечника и оболочки, диаметром сердечника, толщиной оболочки, потерями в сердечнике и оболочке, а также характеристиками нерегулярностей (неоднородностями на границе «сердечник -- оболочка», изгибами волокон, эксцентриситетом сердечника и оболочки и др.).
Оптические кабели, кроме волокон, содержат:
-силовые (упрочняющие) элементы, воспринимающие на себя продольную нагрузку на разрыв;
-заполнители в виде сплошных пластмассовых стержней;
-армирующие элементы, повышающие стойкость кабеля при внешних механических воздействиях;
-наружные демпфирующие и защитные оболочки, предохраняющие от проникновения влаги, паров вредных веществ и внешних механических воздействий.
При конструировании оптического кабеля рассматриваются оцениваются различные варианты его конструктивных элементов и их материалов, определяется взаимное расположение волокон, также комплектование кабеля в целом. При этом надлежит выбрать:
-тип оптического волокна (жгут или моноволокно);
-покрытие волокна (плотное или трубчатое);
-вид укладки волокон в кабеле (свободная или связанная)
-порядок расположения силовых элементов (в центре или на периферии);
-тип оболочек кабеля (пластмассовые или металлические);
-конструкцию сердечника кабеля;
-конструкцию кабеля в целом.
оптический сигнал световод кабель
4. Модуляция сигнала
Для ВОЛС, где источниками излучения в основном являются светодиоды и полупроводниковые лазеры, требуются эффективные методы модуляции оптического излучения этих генераторов. Модуляторы оптического излучения можно разделить на внутренние и внешние. В первом случае модуляция связана с непосредственным воздействием на процесс генерации, во втором -- на уже сформировавшийся луч квантового генератора.
Для светодиодов и полупроводниковых лазеров, в принципе, не требуются внешние модуляторы. Напряжение смещения управляет инжекцией электронов через р-п переход и в широких пределах меняет интенсивность выходного излучения.
В ВОЛС может применяться как аналоговая, так и импульсная модуляции. Однако, системы с аналоговой модуляцией, т. е. воспроизводящие сигнал с помощью соответствующего изменения амплитуды, частоты или фазы несущей или поднесущей частоты, предъявляют высокие требования к линейности всех элементов тракта.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение назначения волоконно-оптических кабелей как направляющих систем проводной электросвязи, использующих в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического диапазона. Характеристика и классификация оптических кабелей.
реферат [9,6 K], добавлен 11.01.2011Оптические кабели и разъемы, их конструкции и параметры. Основные разновидности волоконно-оптических кабелей. Классификация приемников оптического излучения. Основные параметры и характеристики полупроводниковых источников оптического излучения.
курс лекций [6,8 M], добавлен 13.12.2009Измерения при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. Системы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Этапы эффективной локализации места повреждения оптического кабеля. Диагностирование оптических волокон.
контрольная работа [707,6 K], добавлен 12.08.2013Конструкция оптического волокна и расчет количества каналов по магистрали. Выбор топологий волоконно-оптических линий связи, типа и конструкции оптического кабеля, источника оптического излучения. Расчет потерь в линейном тракте и резервной мощности.
курсовая работа [693,4 K], добавлен 09.02.2011Параметры оптических волокон. Методы измерения затухания, длины волны, расстояний, энергетического потенциала, дисперсии и потерь в волоконно-оптических линиях связи. Разработка лабораторного стенда "Измерение параметров волоконно-оптического тракта".
дипломная работа [5,4 M], добавлен 07.10.2013Понятие структурированной кабельной системы. Типовые механические и эксплуатационные характеристики современных кабелей внешней и внутренней прокладки. Расчёт общих потерь энергии в волоконном световоде. Расчет масс элементов волоконно-оптического кабеля.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 22.11.2015Открытие эффекта комбинационного рассеяния света (эффект Рамана). Применение в волоконно-оптических линиях связи оптических усилителей, использующих нелинейные явления в оптоволокне (эффект рассеяния). Схема применения, виды и особенности устройства.
реферат [1,2 M], добавлен 29.12.2013Методы измерения затухания одномодовых волоконных световодов. Основные характеристики оптических кабелей: затухание, дисперсия. Выбор структурной схемы фотоприемного измерительного блока для тестирования волоконно-оптических сетей доступа; расчет затрат.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 06.04.2013Конструкции и поляризационные свойства световодов, дисперсия сигналов оптического излучения. Виды оптических коннекторов и соединительных адаптеров. Принцип работы и структура оптического рефлектометра, его применение для измерения потерь в коннекторах.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.11.2012Классификация оптических кабелей связи и технические требования, предъявляемые к ним. Основные параметры и характеристики некоторых видов оптических кабелей и их назначение: для прокладки в грунт, для пневмозадувки в защитные пластмассовые трубы и другие.
курсовая работа [922,9 K], добавлен 12.08.2013Общая характеристика цифровых сетей связи с применением волоконно-оптических кабелей. Возможности их применения. Разработка проекта для строительства волоконно-оптических линий связи на опорах существующей ВЛ 220 кВ. на участке ПС Восточная-ПС Заря.
курсовая работа [86,0 K], добавлен 25.04.2013Прокладка электрических и оптических кабелей в кабельной канализации. Проведение четырехпарных симметричных или волоконно-оптических проводов внутри здания. Сращивание строительных длин кабелей внешней прокладки. Монтаж оптических полок и настенных муфт.
реферат [70,5 K], добавлен 02.12.2010Основы построения оптических систем передачи. Источники оптического излучения. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона. Фотоприемные устройства оптических систем передачи. Линейные тракты оптических систем передачи.
контрольная работа [3,7 M], добавлен 13.08.2010Порядок и принципы построения волоконно-оптических систем передачи информации. Потери и искажения при их работе, возможные причины появления и методы нейтрализации. Конструктивная разработка фотоприемного устройства, охрана труда при работе с ним.
дипломная работа [177,4 K], добавлен 10.06.2010Общие свойства оптоволоконных сетей, их назначение и применение. Расчет параметров оптических усилителей, предназначенных для усиления сигнала в составе волоконно-оптических линий связи, их характеристики и методы их оптимального функционирования.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 19.11.2013Общие принципы построения волоконно-оптических систем передачи. Структура световода и режимы прохождения луча. Подсистема контроля и диагностики волоконно-оптических линий связи. Имитационная модель управления и технико-экономическая эффективность.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 23.06.2011Распространение оптических сигналов. Когерентность светового луча. Анализ источников некогерентного излучения. Энергия лазерного излучения. Тепловые и фотоэлектрические приемники излучения. Волоконно-оптическая сеть. Развитие оптических коммуникаций.
презентация [1,6 M], добавлен 20.10.2014История развития линий связи. Разновидности оптических кабелей связи. Оптические волокна и особенности их изготовления. Конструкции оптических кабелей. Основные требования к линиям связи. Направления развития и особенности применения волоконной оптики.
контрольная работа [29,1 K], добавлен 18.02.2012Измерители оптической мощности с термофотодиодами и с фотодиодами. Виды источников оптической мощности. Общий метод измерения вносимых потерь. Внутренние и внешние потери. Основные уровни потерь, вносимых элементами волоконно-оптических систем.
курсовая работа [281,8 K], добавлен 08.01.2016Особенности оптических систем связи. Физические принципы формирования каналов утечки информации в волоконно-оптических линиях связи. Доказательства уязвимости ВОЛС. Методы защиты информации, передаваемой по ВОЛС - физические и криптографические.
курсовая работа [36,5 K], добавлен 11.01.2009
