ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ И ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ (ВОСП)

Особенности распространения сигнала по оптическим волокнам

Передача сигналов по оптическому кабелю имеет свои особенности, которые связаны со способом передачи оптических сигналов:

1- При малых длинах волн (λ → 0, f = c/λ → ∞) угол падения Θ_П → 90°, число отражений при распространении луча мало, луч стремится к прямолинейному движению вдоль оси ОВ, передача происходит в оптимальном режиме(рис.2.1а).

2- При длине волны λ → d, частота f = c/λ → c/d, угол падения Θ_П → 0 и луч испытывает большое число отражений, его поступательное движение весьма мало, передача оптического сигнала не оптимальна.

3- При определенной длине волны λ₀ = d, частота f₀ = c/λ₀ = c/d₀, угол падения Θ_П = 0. Луч попадает на границу «сердцевина - оболочка» и отражается от нее перпендикулярно. В сердцевине ОВ устанавливается режим стоячей волны, оптическая мощность по ОВ не передается. Этот случай соответствует критической длине волны λ₀ и критической частоте f₀ электромагнитного колебания оптического излучения(рис.2.1в).     

Таким образом, в ОВ могут распространяться только волны, длина которых меньше диаметра его сердцевины. Действительно, практически λ = 1,3 или 1,55 мкм намного меньше диаметра сердцевины d = 50 или 62,5 мкм многомодовых оптических волокон (MOB).

Рисунок 2.1. Отражения сигнала по оптическим волокнам.

Апертура- характеристика оптического прибора, описывающая его способность собирать свет и противостоять дифракционному размытию деталей изображения.

Числовая Апертура- максимальный угол между осью и лучом, для которого выполняются условия полного внутреннего отражения при распространении оптического излучения по волокну.

Входная апертура — характеристика способности оптической системы собирать свет от объекта наблюдения. Если объект удаленный (как у телескопа или обычного фотообъектива) то апертуру измеряют в линейном виде — это просто диаметр светового пучка на входе в оптическую систему, который ограничивается апертурной диафрагмой и достигает изображения. В телескопах этот диаметр обычно равен диаметру первого по ходу света оптического элемента (линзы или зеркала). В фотообъективах (особенно широкоугольных) размер первой линзы, как правило, много больше входной апертуры и ее размер уже следует рассчитывать. Входная апертура объектива равна произведению его фокусного расстояния f' на относительное отверстие или частному от фокусного расстояния на диафрагменное число. Если объект наблюдения близкий (как у лупы, объектива микроскопа или проектора), то апертуру измеряют в угловом виде — это угол светового пучка исходящего из точек предмета наблюдения и попадающего в оптическую систему.

Классификация оптических кабелей

Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла (световодов), заключенных в общую защитную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (упрочняющие) и демпфирующие элементы.

Существующие ОК по своему назначению могут быть классифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяется подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Они должны обладать малыми затуханием и дисперсией и большой информационно-пропускной способностью. Используется одномодовое волокно с размерами сердцевины и оболочки 8/125 мкм. Длина волны 1,3...1,55 мкм.

Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Используются градиентные волокна с размерами 50/125 мкм. Длина волны 1,3 мкм.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до |10 км) и большое число каналов. Волокна-градиентные (50/125 мкм). Длина волны 0,85 и 1,3 мкм. Эти линии, как правило, работают без промежуточных линейных регенераторов.

Подводные ОК предназначаются для осуществления 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.

Объектовые ОК 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.).