Особенность распространения излучения в одномодовом режиме подчеркивает еще одно отличие одномодового волокна от многомодового. В одномодовом волокне излучение переносится не только внутри ядра, но и в оптической оболочке, в связи с этим возникает дополнительное требование к эффективности переноса энергии в этом слое. В многомодовом волокне прозрачность оптической оболочки практически не имеет никакого значения. Действительно, в этом случае возникновение мод в оптической оболочке является даже нежелательным, поэтому требования к ее прозрачности достаточно умерены. Для одномодового волокна это )ггверждение будет неверно.

Волокна со смещенной дисперсией

Далеко не во всех одномодовых волокнах используется ступенчатый профиль показателя преломления. Некоторые имеют более сложную структуру, позволяющую оптимизировать работу волокна на какой-либо одной длине волны. Например, волокно со ступенчатым профилем имеет нулевую молекулярную дисперсию на длине волны 1300 нм. Нулевая дисперсия, обсуждаемая в следующей главе, важна для создания волокна с максимальной информационной емкостью. При длине волны 1550 нм дисперсия примерно в пять раз сильнее. Однако уровень затухания существенно ниже именно на длине 1550 нм:

от 0.35 до 0.50 дБ/км при 1300 нм

от 0.20 до 0.30 дБ/км при 1550 нм

Отличие в затухании и дисперсионных характеристиках волокна на двух приведенных длинах волн может быть использовано для дальнейшего улучшения его свойств. Волокно может работать в режиме с большей скоростью передачи на длине 1300 нм, но на меньшие расстояния, или при меньших скоростях, но на большие расстояния при 1550 нм.

Новейшие одномодовые волокна имеют структуру, которая позволяет достигать низких потерь и малой дисперсии на одной и той же длине волны. Таким образом, у системы появляется возможность работать на больших скоростях и на более дальние расстояния. Волокна со сдвигом дисперсии имеют структуру, позволяющую сдвинуть значение длины волны с нулевой дисперсией, обычно с 1300 к 1550 нм. Производятся также волокна с плоским профилем дисперсионной зависимости от длины волны, которые имеют низкую дисперсию в широком диапазоне длин волн.

Коротковолновые одномодовые волокна

Одномодовые волокна могут изготавливаться с более короткой пороговой длиной волны. Известны волокна с пороговой длиной волны, равной 570 нм, и работающие на длине волны в 633 нм (что соответствует видимому красному свету). При этом диаметр ядра достаточно мал, меньше чем 4 микрона. Другие волокна имеют пороговую длину волны 1000 нм, рекомендованную рабочую длину волны 1060 нм и диаметр ядра 6 микрон. Эти волокна используются в специальных телевизионных, компьютерных и управляющих системах. Данный тип волокон ни в коей мере не заменяет

обычное одномодовое волокно, работающее на длинах волн 1300 и 1550 нм. Причина прежде всего в том, что более высокое значение затухания, до 10 дБ/км при 633 нм волокне, ограничивает его использование на больших расстояниях.

Пластиковые волокна

Основная часть этой книги посвящена стеклянным волокнам, но и пластиковые волокна нельзя оставить совсем без внимания. Самая высокая производительность пластиковых волокон составляет 50 Мб/сек на расстоянии более 100 метров. Этот уровень производительности является вполне конкурентным по сравнению с медными скрученными парами. Пластиковые волокна имеют относительно большие размеры ядер и очень тонкие оптические оболочки. Типичные размеры составляют 480/500, 735/750 и 980/1000 микрон, при этом допустимые отклонения от геометрических характеристик у пластиковых волокон намного большие, чем у стеклянных. Пластиковое волокно с диаметром ядра 480 микрон и 500-микронной оптической оболочкой в действительности допускает отклонения от указанных параметров на 15 микрон в ту или другую сторону.

Пластиковые волокна имеют несколько уникальных особенностей, дела-юпщх их привлекательными там, где важно снижение затрат.

Пластиковые волокна и соответствуюпще им компоненты, такие как источники света, приемники и соединители, гораздо дешевле, чем их аналоги для стеклянного волокна.

Пластиковое волокно использует красный свет в диапазоне 660 нм. Использование света видимого диапазона облегчает диагностику волокна и определение места повреждения, поскольку свет в волокне виден визуально. Кроме того, в отличие от систем, основанных на стеклянном волокне, здесь не возникает проблема безопасности использования инфракрасного лазерного излучения и ограничения мопщости.

Пластиковые волокна являются достаточно прочными, с малым радиусом изгиба и способностью восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки. Электромагнитная невосприимчивость пластиковых волокон делает их привлекательными для использования при наличии высокого уровня помех во внешнем среде.

И наконец, технологические операции с этими волокнами просты и доступны. Соединение пластикового волокна производится без особых затруднений в течение одной минуты или даже быстрее.

Из-за своей низкой стоимости, хороших характеристик и прочности пластиковые кабели находят применение в автомобилестроении, музьжальных системах, различной бытовой технике. В ЗЬюнии, например, бьш разработан стандарт для использования пластиковых волокон в бытовых электронных системах, таких как цифровые тюнеры и CD-проигрыватели.

Количество мод в волокне

Число мод, допускаемых волокном, в известной степени определяет его информационную емкость. В частности, модовая дисперсия приводит к расширению импульсов и их перекрытию, что в свою очередь ограничивает

скорость передачи данных по оптическому волокну. Дисперсия зависит от длины волны и диаметра ядра.

Введем число V, нормированную частоту, которая выражается через диаметр ядра, длину волны распространения света и волоконную характеристику NA (смысл данной характеристики будет пояснен в следующей главе):

V = (NA)

Данное число V полностью определяет число мод, допускаемых волокном. Для простого волокна со ступенчатым индексом количество мод приблизительно определяется выражением

N =

Для волокна со сглаженным профилем показателя преломления число мод равно

Из уравнений видно, что число мод определяется диаметром ядра, волоконным коэффициентом NA и длиной распространения волны. Число мод в волокне со сглаженным индексом примерно в два раза меньше числа мод в волокне со ступенчатым индексом, имеющим те же значения NA и диаметра ядра. Волокно с диметром ядра 50 микрон поддерживает около 1000 мод.

Когда число V волокна со ступенчатым индексом становится равным 2.405, волокно поддерживает только одну моду. Число V может быть уменьшено за счет уменьшения диаметра ядра, увеличения рабочей длины волны

850 нм

850 нм

850 нм

1300 т

62.5

Диаметр ядра волокна (мкм)

Рис. 5.7. Число мод волокон для двух длин волн