Взаимные влияния в оптических кабелях связи

Взаимные влияния между ОВ (световодами) оптических кабелей связи вызываются следующими причинами:

- воздействием регулярного электромагнитного поля излучения соседних ОВ;

- отражением световых сигналов от неоднородностей в волокне и излучением отраженных волн в окружающее пространство;

- микро- и макроизгибами ОВ, которые также вызывают излучение электромагнитных волн;

- излучением энергии сигналов в местах сращивания оптических волокон, их коммутации, разветвления и фильтрации;

- рэлеевским рассеянием в оптических волокнах.

Электромагнитное поле световодов имеет в основном закрытый характер, т. e. почти вся энергия сигнала распространяется в сердечнике ОВ. Лишь небольшая часть ее проходит по оболочке волокна.

Поэтому распределение интенсивности поля в оболочке оптического волокна практически определяется длиной волны несущего колебания и шириной спектра излучателя. C увеличением длины волны или c уменьшением радиуса сердечника глубина проникновения света в оболочку возрастает. B результате, если λ>λ_кр  световод становится открытой системой, т. e. поле мод, распространяющихся по влияющему волокну, захватывает сердцевину волокна, подверженного влиянию, и наоборот. Таким образом, в отличие от обычных линий связи взаимные влияния между волокнами ОК практически не зависят от спектра информационных сигналов, а определяются конструкцией OК и ОВ, a также параметрами источников излучения. Наибольшие влияния между ОВ имеют место в объектовых ОК, характеризующихся большим числом ОВ, плотным их расположением и малыми толщинами оболочек и защитных покровов, и в системах передачи, использующих светодиоды, поскольку их полоса излучения в 15...20 раз шире, чему полупроводниковых лазеров.

Для создания заметной связи частота мод должна быть близка к критической. Значительная часть их полной мощности распространяется в покрытии ОВ в виде поверхностной либо вытекающей волны, поэтому коэффициент затухания этик мод существенно выше, чем y остальных, и в установившемся моровом режиме они выбывают. B результате регулярная связь между световодами практически отсутствует из-за избирательного поглощения тех групп мод, между которыми она могла бы осуществиться. Нерегулярные связи между световодами ОК возникают главным образом вследствие рассеяния на молекулярных неоднородностях (рассеяние Рэлея), нерегулярностях границы между сердечником и оболочкой и на микроизгибах. Эти поля являются основной причиной возникновения взаимных помех.

Влияние на ближнем конце создается обратным рассеянием, интенсивность которого характеризуется так называемым коэффициентом связи обратной волны влияющего световода c сердцевиной световода, подверженного влиянию. На дальнем конце помехи создаются рассеянием, характеризующимся коэффициентом связи c прямой волной влияющего световода и сердцевиной световода, подверженного влиянию.

На величину взаимного влияния между световодами существенно влияет защитная полимерная оболочка, которая защищает волокно от механических нагрузок и одновременно снижает переходные помехи. Материал и толщину оболочки выбирают так, чтобы обеспечить заданные механические характеристики и высокое ослабление поглощения просачивающейся в оболочку энергии. Весьма эффективной мерой снижения взаимных влияний в оптических кабелях связи является обеспечение высокой однородности волоконных свeтоводов в процессе как их вытяжки из заготовок и наложения на них защитных полимерных оболочек, так и скрутки волоконных светoводов в кабельный сердечник. Эта задача решается на основе использования систем автоматического контроля и регулирования на технологическом оборудовании по производству оптических кабелей связи.

Величина взаимных влияний между оптическими волокнами в оптических кабелях оценивается переходным затуханием на ближнем и дальнем концах и защищенностью. Без учета рассеяния энергии переходное затухание и защищенность, дБ, определяют по формулам:

переходное затухание на ближнем конце

переходное затухание на дальнем конце

защищенность на дальнем конце

где α − коэффициент затухания сердечника световода; l − длина линии;

χ − коэффициент, учитывающий взаимное расположение световодов;

α₃ − коэффициент затухания защитной оболочки; α₂ − коэффициент затухания отражающей оболочки; t − толщина защитной оболочки.

Расчет параметров взаимного влияния между световодами c учетом рассеяния энергии более сложен, так как при определении коэффициента связи между взаимовлияющими волоконными световодами приходится учитывать рассеяние всех распространяющихся по световоду мод от большого числа нерегулярностей, носящих случайный характер. Таким образом, взаимные влияния представляют собой случайные величины, и при необходимости их значения должны определяться путем проведения измерения переходных затуханий. Экспериментальные исследования показывают, что некачественно выполненные стыки между строительными длинами ОК могут быть причиной создания нежелательных связей между световодами. Часто уровень помех, наводимых в стыках, значительно превышает уровень помех на регулярных участках линии.