Типы оптических кабелей

Подвешенный без доспехов

Содержание

Сегодня трудно представить нашу жизнь без телевидения и высокоскоростного Интернета. Развитие не стоит на месте – для быстрой передачи данных по всему миру необходимо эффективное развитие. Оптические кабели являются таким изобретением. Они широко используются для подключения кабельного телевидения, Интернета и абонентских услуг.

Изготовленные из стекловолокна или пластика, они способны передавать информацию на большие расстояния за считанные секунды. Они не боятся суровых условий окружающей среды и перепадов температур. В отличие от обычных медных кабелей, сигналы которых часто подвержены помехам, оптоволоконные кабели передают информацию лучше, безопаснее и без искажений.

Оптоволоконные кабели классифицируются и используются в различных областях. Узнайте больше об этой теме.

Конечно, главным и, пожалуй, единственным недостатком оптоволоконных кабелей является необходимость их прокладки и маскировки. Выполнение всех этих работ можно значительно упростить, если определить местонахождение волоконно-оптических кабелей еще на стадии проектирования. Как правило, для маскировки кабелей используются следующие методы:

Что такое оптическое волокно?

Технология оптоволоконных кабелей заменила классический медный кабель и быстро завоевала популярность, которой пользуется и сегодня. Несмотря на стремительное развитие беспроводных технологий, оптоволоконные кабели по-прежнему являются очень распространенным выбором для офисов с большим количеством сотрудников, коттеджей или частных домов.

Давайте познакомимся с основами оптоволоконных кабелей, а также с их преимуществами, которые даже в эпоху беспроводной связи завоевали им множество сторонников. Есть и недостатки, которые для многих пользователей склоняют чашу весов в пользу беспроводной технологии.

Первым “конкурентом”, которого оптоволокно победило на пути к тому, чтобы стать самым быстрым способом подключения к Интернету, был классический медный кабель, который использовался как для телевидения, так и для Всемирной паутины. Медный кабель имел только одно преимущество перед оптоволоконным – если он ломался, его можно было (при определенном навыке, конечно) спаять обратно. Оптоволокно, хотя и не обладало этим (что сомнительно при аккуратном использовании) преимуществом, гораздо быстрее передавало данные. Так в чем же принципиальная разница?

Медный кабель, как вы уже догадались, был основан на физических свойствах меди (Cu) как проводника электричества. Сердечник этих кабелей содержал чистейшую медь, по которой проходил поток электронов для передачи информации. Это соединение прерывалось гораздо чаще, имело несравнимо более низкую скорость и плохо подходило для загрузки программного обеспечения, онлайн-игр и всего того, что мы любим в современном Интернете.

В оптическом волокне используется принципиально иной метод передачи данных. Он основан на прозрачном материале – обычно стекле – через который проходят лучи света. Стекло нагревается, приобретает гибкую форму, и его уже можно покрывать изоляционным материалом, не опасаясь, что оно разобьется при малейшей нагрузке. Кроме того, внутренняя полость оптического волокна сконструирована таким образом, что световые лучи отражаются в ней благодаря использованию двух различных типов стекла с разными коэффициентами светопроводности. Это гарантирует, что информация не искажается даже на больших расстояниях.

История такой передачи данных берет свое начало в 1934 году, когда устная речь была закодирована в телефоне с помощью световых сигналов. Многочисленные усовершенствования, улучшение технологии производства и ученые сумели добиться метода, с помощью которого информация передается буквально со скоростью света.

Способ кодирования данных в медных и оптоволоконных кабелях одинаков. Это знаменитый двоичный код, состоящий из нулей и единиц. Только оптический кабель позволяет передавать эти сигналы в миллион (!) раз быстрее.

Вы можете видеть, как выглядит внутренняя часть кабеля. Но, конечно, вы не можете запустить его напрямую с вашего ноутбука на станцию связи. Оптоволоконный кабель вводится в квартиру и подключается к так называемому оптическому терминалу. Затем оптический терминал подключается к маршрутизатору с помощью классического медного кабеля и может быть подключен к любому устройству.

Терминал используется для преобразования световых сигналов в электрические сигналы, которые могут быть приняты маршрутизатором и другими устройствами. Также можно подключить устройство напрямую, минуя терминал и витую пару: это увеличивает скорость соединения, но возникает дополнительный риск повреждения кабелей.

Логичным вопросом для любого любопытного абонента является: что находится на другой стороне кабеля? Ответ: коммутатор, или распределительный соединитель, расположенный в техническом помещении дома. Отсюда оптические волокна доходят до квартир в здании. Распределительный коммутатор, в свою очередь, соединяется с другими точками обмена трафиком через магистральные линии.

Наконец, перейдем к причинам, по которым вы можете предпочесть оптоволокно мобильному интернету, спутниковой антенне, WiMAX и другим методам. К ним относятся:

– Максимально возможная скорость интернет-соединения среди всех существующих методов. Рекорд принадлежит австралийским исследователям, которым удалось передать 5,525 терабайт данных. За одну секунду. Средняя скорость соединения составляет около 200-300 мбит/с для медной витой пары и около 1 гбит/с для прямого оптоволоконного соединения.

– Не зависит от электромагнитных полей. В отличие от обычных маршрутизаторов, где качество соединения напрямую зависит от наличия поблизости электрического оборудования, оптоволокно совершенно не зависит от условий эксплуатации.

– Практически полное отсутствие задержки сигнала. Оптоволокно допускает задержку всего в несколько миллисекунд, в то время как спутниковый интернет способен достигать 1000 секунд, и даже 4G отстает в этом смысле: у него задержка может достигать сотен миллисекунд.

– Защита от всех видов помех и сигнальных наводок.

– Долговечность. При правильной эксплуатации оптоволоконные кабели могут прослужить 40-50 лет и более.

– Огнестойкий кабель, устойчивый к электромагнитным помехам, достаточно сложный для взлома, подверженный другим несанкционированным воздействиям.

– Полная универсальность: возможность подключения не только Интернета, но и IP-телефонии, камер видеонаблюдения, Smart-TV и т.д.

Конечно, главным и, пожалуй, единственным недостатком оптоволоконных кабелей является необходимость прокладывать и прятать их. Выполнение всей этой работы может быть значительно упрощено, если оптоволоконные кабели планируются на этапе проектирования. Для маскировки кабелей обычно используются следующие методы:

– Использование кабелепровода. Это декоративные конструкции, полые внутри и неотличимые снаружи от обычного плинтуса. Они могут быть изготовлены из дерева, пластика или металла.

– Подоконные системы. Это пластиковые крышки, которые устанавливаются на определенной высоте над полом. Они могут довольно сильно выделяться из общего декора, поэтому больше подходят для офисов или технических помещений.

– Подпольные скрытые кабельные системы. Практически невидимые, они очень хорошо подходят для оборудования, расположенного вдали от стен.

Это далеко не полный список способов скрыть кабель, но суть ясна: прокладка оптоволоконного кабеля требует определенных усилий, что означает либо денежные затраты на оплату труда, либо время. Это основные причины, по которым люди все чаще обращаются к беспроводным способам подключения к Интернету.

Другим недостатком является то, что оптоволокно довольно легко повредить, просто согнув его под нужным углом. Однако это можно легко смягчить путем правильной прокладки и защиты кабелей.

Если вы заинтересованы в том, чтобы интернет в вашей квартире работал на максимально возможной при современных технологиях скорости, и готовы потратить время и усилия на его подключение, то ответ однозначен – да.

Сегодня волоконная оптика используется во многих отраслях, помимо телекоммуникаций. К ним относятся рентгеновские аппараты, где обеспечивается гальваническая развязка между высоковольтным источником и низковольтным контрольным оборудованием. Таким образом, персонал и пациенты изолируются от высоковольтной части оборудования. Волокна используются в распределительных устройствах электростанций в качестве датчика для системы защиты.

Волоконная оптика: прошлое и настоящее

В 1966 году Чарльз Као Куан, ученый из Китая, представил миру результаты собственных исследований. Основная предпосылка его исследований заключалась в том, что оптическая связь может быть достигнута с помощью стеклянных волокон. В своей работе Као познакомил мир с уникальными конструктивными особенностями волокна и его материалов. Исследования ученого по праву можно считать основой современных волоконно-оптических телекоммуникаций. Термин “оптическое волокно” был впервые использован в 1956 году Н. С. Капани из США.

Сегодня технология оптоволоконной связи настолько прочно вошла в нашу жизнь, что мы уже не видим в ней ничего удивительного и воспринимаем ее наличие, как наличие водопровода в многоквартирном доме. Поэтому в этой публикации мы хотели бы более подробно обсудить оптику и привести несколько интересных фактов о технологии, которая лежит в основе современной высокоскоростной связи.

Немного истории

В истории развития технологии оптического волокна было много интересных исследований и экспериментов. Давайте рассмотрим лишь некоторые из них.

Английский физик Джон Тиндалл провел эксперимент с отражением луча света в потоке воды, описание которого он включил в свою книгу.

“Если угол, под которым луч света падает из воды в воздух (т.е. угол между поверхностью двух сред и перпендикуляром) превышает 48 градусов, луч не покидает воду – он полностью отражается от границы вода-воздух….. Если наименьший угол падения, при котором наблюдается полное внутреннее отражение, называется предельным углом, то он составляет 48°27″ для воды, 38°41″ для бесцветного стекла (Flintglas) и 23°42” для алмаза, пишет Тиндалл.

Экспериментальный набор Джона Тиндалла

При желании этот эксперимент может быть проведен любым человеком в домашних условиях. Лазерная указка должна светить под разными углами в ванне на кран. Под определенным углом луч света будет полностью отражаться в текущей воде.

Тот же эксперимент можно провести с факелом. Для этого проделайте сбоку отверстие в прозрачной пластиковой бутылке. Пропустите воду через бутылку и начните светить факелом с противоположной стороны бутылки. Если вы поднимите руку вверх, на ней отразится пятнышко света.

Еще в 1950-х годах было много разговоров о волоконно-оптических светодиодах. В то же время их начали изготавливать из всевозможных прозрачных материалов. Однако прозрачность этих материалов была недостаточной для хорошей проводимости света.

В те годы Советский Союз даже опережал Запад в области оптических волокон. Первая оптическая линия связи была запущена в СССР в 1977 году в Зеленограде. Канал был создан для связи Северной промышленной зоны с городской администрацией. Он был выполнен на оптическом кабеле, разработанном Специальным конструкторским бюро кабельной промышленности (ОКБ КП), входящим в состав Концерна радиоэлектронных технологий (КРЭТ) Госкорпорации Ростех, специализирующегося на производстве кабелей и кабельных сборок.

В мае 1981 года Центральный комитет Коммунистической партии Советского Союза и Совет Министров СССР издали постановление “О разработке и внедрении волоконно-оптических систем связи и передачи информации”. Это событие послужило толчком для развития волоконно-оптической связи и увеличения количества исследований в этой области.

В начале 1960-х годов, сначала в СССР, а затем на Западе, ученые пришли к выводу, что поглощение света стеклом сильно зависит от красителей и продуктов коррозии тугоплавких материалов. Экспериментально доказано, что поглощение света абсолютно чистым стеклом настолько мало, что не попадает в пределы чувствительности измерительных приборов.
В 1966 году группа ученых под руководством Чарльза Квен Као пришла к выводу, что кварцевое стекло будет наиболее подходящим материалом для оптоволоконной связи. Уже тогда Као верил, что информацию можно передавать с помощью оптики и что этот вид связи вскоре заменит передачу сигналов по медным проводам.

Три года спустя Као создал волокно с коэффициентом затухания 4 дБ/км. Это был первый случай использования ультрапрозрачного стекла. Год спустя компания Corning Incorporated выпустила волокно с градуированным профилем показателя преломления и достигла затухания 20 дБ/км на длине волны 633 нм. Это был первый случай, когда кварцевое волокно позволило лучу света пройти на расстояние до 2 километров.

Согласитесь, что квантовая передача данных сейчас развивается такими же темпами. Маленькими шажками. В качестве экспериментов и коммерческих приложений на коротких расстояниях.

Где оптическое волокно используется помимо телекоммуникаций

В настоящее время волоконная оптика используется во многих отраслях, помимо телекоммуникаций. К ним относятся рентгеновские аппараты, где обеспечивается гальваническая развязка между высоковольтным источником и низковольтным контрольным оборудованием. Таким образом, персонал и пациенты изолируются от высоковольтной части оборудования. Волокна используются в распределительных устройствах электростанций в качестве датчика системы защиты.

Оптические волокна широко используются во всех видах измерительных систем, где невозможно применение традиционного электрического оборудования. Например, системы измерения температуры в силовых установках самолетов, МРТ (медицинские устройства визуализации для исследования внутренних органов, включая мозг) и т.д. Датчики на основе оптоволокна могут измерять частоту вибрации, вращение, смещение, скорость и ускорение, крутящий момент, кручение и другие параметры.

В настоящее время используются гироскопы на основе волоконной оптики, работа которых основана на эффекте Саньяка. Этот гироскоп не имеет движущихся частей, что делает его очень надежным. Хотя современные навигационные системы используют широкий спектр датчиков для определения положения объекта, наиболее независимую систему можно создать только с помощью волоконно-оптического гироскопа.
Оптика широко используется в системах охранной сигнализации. Эта система сигнализации устроена следующим образом: когда нарушитель входит в зону, условия светопропускания изменяются, и срабатывает сигнализация.

Пример реализации волоконно-оптического гироскопа

Трехосный волоконно-оптический инерциальный измерительный модуль серии ASTRIX от AIRBUS DEFENCE&SPACE; модулятор LiNb03 встроен в датчик в каждом направлении

Волокна активно используются в декоративных целях, в качестве новогодних украшений, в искусстве и рекламе.

Постоянно разрабатываются новые типы оптических волокон. Например, фотонно-кристаллические оптические волокна. Распространение света в них основано на несколько иных принципах. Такие волокна можно использовать в качестве датчиков для жидкостей, химикатов и газов. Он также может использоваться для транспортировки мощного излучения в промышленных или медицинских целях.

Волоконные лазеры с непрерывной выходной мощностью в несколько десятков киловатт уже не являются новинкой. Оружие на основе 6-волоконных лазеров с выходной мощностью 5,5 кВт уже было испытано в ВМС США в 2014 году. Волоконные лазеры режут металл и бетон. Например, станок для резки металла от IPG Photonics имеет мощность 100 кВт.

Полным ходом идет разработка оптических волокон, которые можно использовать для передачи лазерной энергии мощностью в несколько киловатт. Теоретически считается, что передача 10 кВт через волокно длиной 250 м с диаметром сердцевины 150 мкм возможна.

Фотонное кристаллическое волокно

Стоит также отметить, что в настоящее время активно разрабатываются многожильные волокна. Их использование значительно увеличит общую пропускную способность оптических волокон.
Оптическим волокнам уже за пятьдесят, но технология явно не собирается уходить на покой. Инновации в области волоконной оптики происходят регулярно, и телекоммуникации – не единственная отрасль, заинтересованная в развитии этой технологии.

Процесс производства волоконной оптики чрезвычайно сложен и требует большой точности. Технологический процесс проходит в два этапа: 1) изготовление полуфабриката, который представляет собой стержень из выбранного материала с сформированным профилем показателя преломления, и 2) вытяжка волокна в волочильной башне с защитной оболочкой. Существует множество различных технологий производства полуфабрикатов волоконной оптики, которые постоянно развиваются и совершенствуются.

Разновидности и классификация оптических волокон

Вышеперечисленные свойства являются общими для всех оптических волокон. Однако описанные параметры и свойства могут значительно отличаться и оказывать различное влияние на процесс передачи информации в зависимости от характера производства волокна.

Очень важно, что оптические волокна можно разделить на категории по следующим критериям.

Материал. Основным материалом, используемым для сердцевины и оболочки оптических волокон, является кварцевое стекло различного состава. Однако используются и многие другие прозрачные материалы, в частности, полимерные соединения.
Количество режимов распространения. В зависимости от геометрических размеров сердцевины и оболочки и показателя преломления, в оптическом волокне может распространяться только одна (основная) или большое количество пространственных мод. По этой причине все оптические волокна делятся на два больших класса: одномодовые и многомодовые (рис. 8).

Рисунок 8: Многомодовые и одномодовые волокна

Исходя из этих факторов, можно выделить четыре основных класса оптических волокон, получивших широкое распространение в телекоммуникациях:

Кварцевое многомодовое волокно.
Кварцевое одномодовое волокно.
Пластиковое или полимерное оптическое волокно (POF).
Кварцевое волокно в полимерной оболочке (HCS).

Каждому из этих классов посвящена отдельная статья на нашем сайте. Внутри каждого из этих классов также существует своя классификация.

Применение оптических волокон не ограничивается областями науки и техники. Этот материал даже используется для создания произведений искусства. Оптические волокна являются частью художественных инсталляций. Они также широко используются в наружной рекламе.

Виды волоконно-оптической кабельной продукции

В настоящее время существует два типа оптоволоконных кабелей – одномодовые и многомодовые. Они различаются по своим свойствам и диаметру сердечника.

Диаметр сердечника одномодового оптического волокна Диаметр сердцевины одномодового оптического волокна не превышает 8 микрон. Именно этот тип используется для передачи на большие расстояния, поскольку межмодовая дисперсия здесь практически равна нулю. Идея заключается в том, что в таком маленьком диаметре может проходить только один луч, поэтому интерференция невозможна.

Многорежимный Диаметр волокон может достигать 62,5 микрон. Здесь зона приема большая, что позволяет нескольким лучам двигаться одновременно. Однако вход пучков находится под разными углами, что увеличивает дисперсию из-за отражения этих пучков от поверхности экранирования. Следовательно, скорость и качество сигнала снижаются, поэтому такие линии используются в локальных сетях и для передачи сигнала между близлежащими зданиями.

Многомодовое волокно может быть:

Градиент. Он характеризуется различной плотностью ядра в разных его частях. Это позволяет управлять потоком, “ускоряя” луч в точках изменения плотности, увеличивая общую скорость передачи данных.

Окончил. Волокно с одинаковой плотностью сердцевины по всему кабелю. Вероятность возникновения межмодовой дисперсии выше, а скорость передачи ниже.

Многомодовые волоконно-оптические кабели используются для передачи электромагнитных волн с длиной волны от 850 до 1310 нм. Для этих длин волн типичными являются значения затухания 3,5 и 1,5 дБ/км. Он выпускается в двух размерах: 62,5 / 125 мкм и 50/125 мкм, где первый – диаметр сердечника, а второй – диаметр оболочки. Эксплуатационные свойства волокна должны соответствовать международному стандарту ISO/IEC 11801. Согласно этому стандарту, многомодовые волокна делятся на 4 класса, различающиеся по пропускной способности:

Классификация оптических волокон по материалу изготовления

В настоящее время существует очень широкий спектр оптических волокон, доступных для коммерческого применения. Их можно разделить на следующие категории:

Активные оптические волокна – усиливают излучение света во время передачи. Они имеют ряд важных отличий от обычных (пассивных) оптических волокон:

Дизайн – особый размер и форма светопропускающей сердцевины;

Химический состав – сплавлен из различных тулия, неодима, эрбия, иттербия;

Они имеют специальный тип покрытия с улучшенными отражающими характеристиками.

С повышенной фоторефрактивностью – высокое содержание диоксида германия в качестве легирующего элемента в светоизлучающей сердцевине. Используется как основной отражающий элемент (резонатор) в лазерных системах, как чувствительный датчик и т.д.

Светочувствительные – сердечник, легированный бромом и/или германием;

Устойчивость к агрессивным средам – предельным температурам, парам кислот, высококонцентрированному водороду и т.д. Они широко используются, например, в нефтяных скважинах и т.д.

Однако наиболее распространенными типами оптических волокон являются те, которые используются в телекоммуникационных сетях для передачи больших объемов данных на большие расстояния. Основными параметрами, используемыми для разделения телекоммуникационных волоконно-оптических кабелей на типы, являются

Материал изготовления сердечника оптической оболочки – кварцевое стекло и полимеры с различными (легирующими) добавками;

Геометрическая форма и размеры ядра, определяющие параметры преломления световых волн. В зависимости от этого можно одновременно передавать несколько световых импульсов (режимов) под разными углами. В зависимости от их количества оптоволоконные кабели можно разделить на одномодовые и многомодовые.

В зависимости от сочетания этих характеристик можно выделить четыре основные группы волоконно-оптических кабелей:

Оптоволоконные кабели с кварцевым сердечником и полимерной оболочкой – HCS.

В связи с более широким спектром применения и спросом на коммуникационные оптоволоконные кабели, мы опишем эти типы оптоволоконных кабелей более подробно.

Кварцевое многомодовое оптическое волокно

Кварцевое многомодовое (ММ – Multi-mode) оптическое волокно – один из первых типов телекоммуникационной оптики. В соответствии со своим названием, и сердечник, и оболочка изготовлены из кварцевого стекла. Этот показатель преломления может быть градуированным или градиентным. В телекоммуникациях чаще всего используется второй вариант, поскольку он минимизирует межмодовую дисперсию, что значительно увеличивает дальность передачи сигнала.

Многомодовая оптика передает световые импульсы (моды) по разным путям, что отражается на времени распространения импульса и приводит к его уширению. Оптические волокна с градиентным профилем, в отличие от ступенчатого профиля, уменьшают время передачи различных мод. Постепенное изменение показателя преломления в градиентном профиле обеспечивает более высокую скорость передачи мод более высокого порядка, которые, как правило, входят в оптическое ядро под острым углом к оболочке. Моды, передаваемые по траектории, расположенной ближе к ядру, распространяются медленнее. Это вызывает межмодовую дисперсию, которая снижает скорость и дальность оптического сигнала по сравнению с одномодовым.

Многомодовые оптические волокна используются для передачи электромагнитных волн в диапазонах 850 и 1310 нм. Волны такой длины характеризуются значениями затухания 3,5 и 1,5 дБ/км. Он выпускается в двух размерах: 62,5 / 125 мкм и 50/125 мкм, где первый – диаметр сердечника, а второй – диаметр оболочки. Характеристики волокна должны соответствовать международному стандарту ISO/IEC 11801. Согласно этому стандарту, многомодовые волокна делятся на 4 класса, различающиеся по пропускной способности:

Стандарт OM1 – 62,5 / 125 мкм;

OM2 – стандартный 50/125 мкм;

OM3 – модернизированное волокно для лучшей совместимости с лазерами, 50/125 мкм

OM4 – оптимизированное волокно с улучшенными характеристиками для совместимости с лазерами, 50/125 мкм.

Причина, по которой более поздние варианты волокна совместимы с лазером, заключается в следующем. Первоначально для передачи световых сигналов использовались точечные светодиоды (светодиоды высокой интенсивности). Позже, после разработки полупроводниковых лазеров, структура оптических волокон была оптимизирована для работы с ними.

Различные типы многомодовых волоконно-оптических кабелей имеют свои специфические применения:

OM2-4 – используется для передачи данных на короткие и средние расстояния, которые обычно не превышают нескольких сотен метров. В данном случае основным объектом применения являются центры обработки данных;

OM1 – имеет ту же специфику применения, но чаще используется на промышленных объектах;

OM3-4 – используется для гигабитных соединений.

Хотя многомодовое волокно имеет гораздо лучшие эксплуатационные характеристики, чем одномодовое, оно по-прежнему актуально на всех уровнях телекоммуникационных объектов. Причина этого – широкий выбор коннекторов, конвекторов и других устройств. Кроме того, стоимость аксессуаров и периферийных устройств для толстых многомодовых кабелей значительно ниже благодаря более низким требованиям к допускам.

Одномодовое кварцевое оптическое волокно

Оптические волокна, которые классифицируются как одномодовые (SM – Single-mode), имеют небольшой диаметр сердцевины 8-10 мкм, в то время как диаметр оптической оболочки остается неизменным – 125 мкм. Эта структура может передавать только один световой поток – режим. Отсутствие двойных световых потоков значительно улучшает характеристики оптического кабеля, поскольку отсутствует межмодовая дисперсия. Это, в свою очередь, приводит к значительному увеличению дальности передачи сигнала, которая может достигать нескольких сотен километров при скоростях 10-40Т Гбит/с. Это достигается без необходимости использования ретрансляторов или усилителей сигнала.

На высокое качество сигнала также влияет очень низкое затухание – менее 0,4 дБ/км. Диапазон электромагнитного излучения одномодовых оптоволоконных кабелей, используемых в сетях связи, составляет 1310-1500 мкм. Для производства одномодовых оптических волокон для передачи световых волн в других рабочих диапазонах можно использовать различные покрытия и методы спектрального мультиплексирования.

Одномодовые кварцевые оптические волокна делятся на два основных класса в соответствии с различными нормативными документами (ISO/IEC 11801 – международный стандарт, EN 50173 – европейский стандарт) и аналогично многомодовым оптическим волокнам: OS1 и OS2. Однако многие эксперты обращают внимание на довольно запутанные параметры, определяющие деление в этой классификации. Поэтому рекомендуется обратиться к документу ITU-T G.652-657, который работает с широким спектром одномодовых оптических систем.

Следует отметить, что отсутствие межмодовой дисперсии в одномодовом волокне заменяется хроматической дисперсией, которая также является причиной уширения оптического импульса. Суть хроматической дисперсии заключается в том, что невозможно создать идеальную монохроматическую световую волну, даже с помощью лазера. Однако для любой данной длины волны одномодового волокна существует длина волны, на которой эффект хроматической дисперсии приближается к нулю.

Область максимального эффективного ослабления сигнала называется “пик воды”.

Одномодовый тип волокна

Отношение длин волн при нулевой хроматической дисперсии

Рекомендуемая область применения

G.652 С необъективной дисперсией

1300 нм (нулевая дисперсия)

1383 нм (пиковая частота воды)

Стандартные и магистральные телекоммуникационные сети

G.653 С нулевой дисперсией

Используется для перевода длины волны на 1550 нм

G.654 С отсечкой сдвига длины волны

Для сетей дальней связи

G.655 С ненулевой дисперсией

1530 нм – 1565 нм – дисперсия присутствует, но незначительна

Спектральные мультиплексные телекоммуникационные линии

Каналы DWDM

G.656 С ненулевым смещением дисперсии и широкополосной передачей

Телекоммуникационные линии со спектральным мультиплексированием

Каналы DWDM/CWDM

G.657 Отсутствие макроскопических потерь при изгибе

Уменьшенный радиус изгиба с минимизацией потерь при изгибе

Для использования в тесных и ограниченных пространствах

Кроме того, в зависимости от типа оптического покрытия и дополнительных материалов, составляющих сердечник, можно выделить следующие виды одномодовых волоконно-оптических кабелей

Изотропный, для передачи электромагнитных импульсов в инфракрасном диапазоне. При диапазоне длин волн 488-1650 нм они имеют диаметр сердцевины от 2,8 мкм до 9,9 с размером оболочки от 50 до 125 МК;

С высокотемпературным акриловым покрытием – рабочий диапазон передаваемых длин волн 1520 – 1650 нм. Диаметр сердечника (модельное поле) 5 – 10 мкм при диаметре оболочки 80 – 125 мкм. Выдерживает температуру до 150°C;

С полиамидным покрытием – рабочий диапазон передаваемых волн 1260 – 1650 нм. Диаметр сердцевины 4-9,9 мкм с диаметром оптической оболочки 50-125 мкм. Выдерживает температуру до 300°C;

С углеродным покрытием (полиимид или акрилатный углерод) – рабочий диапазон передаваемых длин волн 1260 – 1650 нм. Диаметр оптического покрытия составляет 125 мкм.

Пластиковое оптическое волокно (POF)

Пластиковые или полимерные оптические кабели были разработаны в качестве недорогой альтернативы кварцевым волокнам и обладают рядом физических и механических преимуществ. POF обычно представляется в виде волокон с большим диаметром сердцевины. Размеры отдельных марок могут незначительно отличаться, но наиболее распространенные размеры составляют 980/1000 мкм жилы и оболочки соответственно.

Полимерные волокна производятся из плексигласа – полиметилметакрилата. Они имеют постепенный показатель преломления светового импульса. И по сравнению даже с многомодовым кварцевым волокном они имеют очень высокие потери сигнала – до 100-200 дБ/км, в зависимости от типа. Поэтому наиболее целесообразно использовать этот тип оптического волокна в сочетании с оптическими устройствами, работающими в видимом спектре, где потери сигнала наименьшие: 520, 560 и 650 нм. Это позволяет использовать недорогие устройства, в которых источником световых импульсов являются светодиоды, а не лазеры.

Дополнительным преимуществом оптических кабелей с большим сечением является значительное упрощение монтажных работ. Производство коммутационных кабелей не требует высокой точности и специальных профессиональных навыков, что позволяет допускать большие отклонения. Все оборудование для работы с кабелем POF стоит недорого.

Технические преимущества и ограничения пластмассовых волоконно-оптических кабелей определяют сферу их применения. Это линии связи с высокими требованиями к устойчивости к внешним воздействиям и простоте эксплуатации. Однако параметры связи не имеют решающего значения, поскольку передача данных происходит на небольшие расстояния. Это могут быть части различных приборов и детекторов, медицинского и инженерного оборудования, корпоративных локальных сетей и даже домашних сетей передачи данных.

Кварц с полимерным покрытием (HCS)

Последний вариант оптического волокна – это попытка объединить кварц и полимеры в одном изделии, чтобы получить преимущества обоих материалов. В оптических системах этого типа сердцевина изготовлена из чистого или аддитивно модифицированного кварца, а покрытие состоит из жестких полимеров – H(P)CS.

Наиболее распространенным форм-фактором для HCS-оптики является соотношение размеров ядра/оболочки 200/230 мкм. Однако кремнеземно-полимерные волокна с диаметром сердцевины 300-500 мкм можно встретить в некоторых устройствах, особенно медицинских. Соответственно, этот тип оптического проводника является многомодовым.

По эксплуатационным свойствам HCS демонстрирует средние показатели между пластиковыми кварцевыми волокнами. Минимальное затухание сигнала наблюдается при передаче световых волн 850 нм и не превышает 1-10 дБ/км. Оборудование, которое может использоваться в оптике HCS, полностью совместимо с 650-нм POF-волокнами. Активное оборудование, применяемое для кабелей из кварцевого волокна 850 нм, также подходит.

Благодаря значительно меньшим потерям на затухание телекоммуникационные кабели HCS могут использоваться для передачи данных на расстояния в несколько километров.

Читайте далее: