Разработка учебного модуля по теме "Пропускная способность современных оптических волокон" - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка учебного модуля по теме "Пропускная способность современных оптических волокон"

Свойства и характеристики оптических волокон, способы увеличения их пропускной способности. Применение компенсаторов дисперсии и мультиплексирования. Разработка учебно-методических материалов по пропускной способности современных оптических волокон.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО МОДУЛЯ ПО ТЕМЕ «ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН »
Работу выполнил Пешехонов Александр Николаевич
Специальность 210401 - Физика и техника оптической связи
Пешехонов А.Н. РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО МОДУЛЯ ПО ТЕМЕ «ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН »
Дипломная работа: 59 с., 15 рис., 3 табл., 20 источников.
МАТЕРИАЛЬНАЯ ДИСПЕРСИЯ, ФАЗОВАЯ САМОМОДУЛЯЦИЯ, ВРЕМЕННОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ, ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО, ВОЛНОВОДНАЯ ДИСПЕРСИЯ, СПЕКТРАЛЬНОЕ УПЛОТНЕНИЕ КАНАЛОВ, ОПТИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ
Целью данной работы является изучение свойств и характеристик оптических волокон и разработка учебно-методических материалов по пропускной способности современных оптических волокон.
Объектом исследования - пропускная способность оптических волокон и разработка учебного модуля.
В результате выполнения дипломной изучены свойства и характеристики оптических волокон, разработаны учебно-методические материалы по пропускной способности оптических волокон. Составлена презентация. Обновлен тренировочно-обучающий тест.
оптическое волокно компенсатор мультиплексирование
1.3 Дисперсия сигналов в оптических волокнах
1.4 Поляризованная модовая дисперсия
2. Способы увеличения пропускной способности оптических волокон
2.1 Применение компенсаторов дисперсии
2.2.2 Временное мультиплексирование
3. Расчёты пропускной способности различных оптических волокон
3.1 Возможности многомодовых оптических волокон G.651
3.2 Пропускная способность оптических волокон G.652
3.3 Пропускная способность одномодовых оптических волокон G.655
3.4 Возможности одномодовых оптических волокон G.656
3.5 Пропускная способность оптических волокон G.657
3.6 Методы увеличения пропускной способности оптических волокон
4. Разработка учебных материалов по теме « Пропускная способность современных оптических волокон »
4.3 Разработка учебного тренировочного теста
волоконно - оптические системы передачи
вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна
технология плотного волнового мультиплексирования
вынужденное комбинационное рассеяние
волоконно-оптический усилитель легированный ионами эрбия
Оптическое волокно в настоящее время является самой совершенной физической средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Поэтому не случайно при построении современных информационных сетей наиболее часто используются волоконно-оптические кабели и системы.
До 2015 г. в России предполагается полная интеграция существующих сетей (включая сети подвижной связи, вещания и сеть Интернет) в единую федерацию сетей [1].
Промышленность многих стран освоила выпуск широкой номенклатуры изделий и компонентов ВОЛС. Следует заметить, что производство компонентов ВОЛС, в первую очередь оптического волокна, отличает высокая степень концентрации. Большинство предприятий сосредоточено в США. Обладая главными патентами, американские фирмы (в первую очередь это относится к фирме "CORNING") оказывают влияние на производство и рынок компонентов ВОЛС во всем мире, благодаря заключению лицензионных соглашений с другими фирмами и созданию совместных предприятий.
Важнейший из компонентов ВОЛС - оптическое волокно. За десятилетний период времени на магистральных и внутризоновых сетях общего пользования и технологических сетях было построено 140 тыс. км оптических линий связи. При сохранении темпов строительства только к 2030 г. удастся заменить кабельные линии с медными жилами на сетях общего пользования и транспортная инфраструктура оптических кабельных линий по протяженности будет составлять 636 тыс. км. В настоящее время производство волоконных световодов превышает 100 млн. км. в год [2].
Потребность в высоких скоростях постоянно возрастает. Каждые 10 лет происходит увеличение скорости передачи данных в 100 раз. Таким образом, представляется, что тема настоящей дипломной работы, посвященной изучению свойств и характеристик оптических волокон и разработка учебно-методических материалов по пропускной способности оптических волокон, является весьма актуальной.
За десятилетний период времени на магистральных и внутризоновых сетях общего пользования и технологических сетях было построено 140 тыс. км оптических линий связи. При сохранении темпов строительства только к 2030 г. удастся заменить кабельные линии с медными жилами на сетях общего пользования и транспортная инфраструктура оптических кабельных линий по протяженности будет составлять 636 тыс. км. В настоящее время производство волоконных световодов превышает 100 млн. км. в год [2].
В настоящее время по оптическому волокну получены суммарные рекордные скорости передачи 14 Тбит/с, при этом скорость передачи в одном канале была достигнута 1 Тбит/с; количество каналов в одном волокне составило 1000 при скорости передачи 3,25 Гбит/с. Однако, для коммерческого применения используется не более 100 каналов при скорости передачи 40 Гбит/с [1].
Целью данной работы является изучение свойств и характеристик оптических волокон и разработка учебно-методических материалов по пропускной способности оптических волокон.
При этом существенно важным является решение следующих задач:
- изучение пропускной способности и методов увеличения скорости передачи в современных волокнах и кабелях;
- сравнение пропускной способности оптических волокон (G.651, G.652, G.655, G.656, G.657) и кабелей на их основе;
- разработка презентаций по теме « Пропускная способность оптических волокон »;
- составление тренировочного обучающего теста.
Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 9 микрометров. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. В настоящее время практически все производимые волокна являются одномодовыми.
Существует три основных типа одномодовых волокон [5]:
Одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF -- Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.
Одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF -- Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.
Одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF -- Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.
Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрометров в европейском стандарте и 62,5 микрометров в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения -- каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный [2].
Многомодовые волокна подразделяются на ступенчатые и градиентные. В ступенчатых волокнах показатель преломления от оболочки к сердцевине изменяется скачкообразно. В градиентных волокнах это изменение происходит иначе -- показатель преломления сердцевины плавно возрастает от края к центру. Это приводит к явлению рефракции в сердцевине, благодаря чему снижается влияние дисперсии на искажение оптического импульса. Профиль показателя преломления градиентного волокна может быть параболическим, треугольным, ломаным и т. д.
Оптическое волокно (ОВ), как показано на рисунке 1, состоит из сердцевины, по которой распространяются световые волны, и оптической оболочки.
Рисунок 1 - Строение оптического волокна
Назначение оптической оболочки - создание лучших условий отражения на границе “сердцевина - оболочка” и защита от излучения волн в окружающее пространство. Поверх оболочки наложено первичное защитно-упрочняющее покрытие (ПЗУП), которое повышает прочность оптического волокна.
Оптические волны распространяются в оптическом волокне при выполнении условия:
1. 1 Параметры оптических волокон
Следует отметить, что существуют несколько видов параметров оптических волокон: геометрические, оптические, механические и параметры передачи оптических волокон.
Основными геометрическими параметрами ОВ являются: диаметр сердцевины; диаметр оболочки; диаметр защитного покрытия; некруглость (эллиптичность) сердцевины; некруглость оболочки; неконцентричность сердцевины и оболочки.
Рисунок 2 - Примеры неоднородностей в ОВ: а - некруглость;
Некруглость сердцевины ОВ определяется как разность максимального и минимального диаметров сердцевины, деленная на номинальный диаметр сердцевины, и определяется только в многомодовых волокнах, некруглость оболочки -- в многомодовых и одномодовых волокнах. Некруглость сердцевины ОВ (рисунок 2а) определяется из выражения:
где Н с -- некруглость сердцевины, %;
d макс , d мин -- наибольший и наименьший диаметр сердцевины, мкм, соответственно;
d н -- номинальный диаметр сердцевины, мкм.
Некруглость оболочки ОВ определяется аналогично.
Неконцентричность сердцевины относительно оболочки определяется как расстояние между центрами оболочки и сердцевины ОВ (рисунок 2б) и определяется из выражения:
где Н с/ _ неконцентричность сердцевины относительно оболочки, мкм;
Ц с - координаты центра сердцевины, мкм;
Ц о - координата центра оболочки, мкм.
Геометрические параметры стандартизированы для разных типов ОВ.
Поэтому остановимся более подробно на оптических параметрах ОВ.
Основными оптическими параметрами волокна являются:
- относительная разность показателей преломления (Д);
- число распространяющихся мод (М);
- длина волны отсечки (критическая длина волны л кр ).
Числовая апертура. Одной из основных характеристик, определяющих условия ввода оптических сигналов и процессы их распространения в ОВ, является числовая апертура, определяемая для:
- оптических волокон со ступенчатым ППП
- оптического волокна с градиентным профилем ППП
В градиентных ОВ используется понятие локальной числовой апертуры. Ее значение максимально на оси волокна и равно 0 на границе раздела сердцевина -- оболочка.
Нормированная частота. Этот параметр, определяющий число мод, равен:
К параметрам передачи ОВ относятся:
Коэффициент затухании оптического сигнала. Затухание в оптическом волокне -- это мера ослабления оптической мощности, распространяемой вдоль ОВ между двумя его поперечными сечениями на данной длине волны.
Затухание в ОВ выражается в дБ. Коэффициент затухания в ОВ -- это величина затухания на единице длины волокна и выражается в дБ/км. Коэффициент затухания в ОВ обуславливается собственными потерями волокна и выражается в виде:
где б рр , б пт , б ик , б пр -- составляющие коэффициента затухания за счет релеевского рассеяния, поглощения в материале волокна, инфракрасного поглощения и поглощения на примесях ОВ, соответственно.
К механическим параметрам ОВ относятся:
- динамическая прочность на разрыв;
- усилие снятия защитного покрытия.
Анализируя вышеизложенные параметры оптических волокон, мы убедились, что есть основания считать, что оптическое волокно считается не только самой совершенной физической средой для передачи информации, но и самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.
Наиболее распространенными, дешевыми и популярными приборами для измерения потерь являются измерители оптической мощности, обычно используемые в паре с источником стабильного оптического излучения.
Измерители оптической мощности (ИОМ) используются для измерения выходной мощности пассивных и активных компонентов волоконно-оптической системы. Многие ИОМ могут отображать непосредственно потери в волокне или на отдельных компонентах оптической кабельной системы. Для этого в них предусмотрен режим измерения относительных уровней мощности, с помощью которого запоминается какой-либо опорный уровень (например, уровень мощности излучения источника света), а все последующие измерения проводятся относительно этого уровня.
Трудно переоценить роль потерь при эксплуатации оптического кабеля, ведь их величина определяет способность волокон справляться с трансляцией потока передаваемой информации на необходимое расстояние, в том числе при усложнении структуры сети или увеличении скорости работы передающих систем. Знание величины потерь необходимо для контроля запаса кабельной системы на ремонт и модернизацию. При прокладке кабеля знание затухания мощности передаваемого сигнала в оптических волокнах имеет большое значение, ведь от этого впоследствии зависит способность среды распространения света передавать сигналы без искажения на большие расстояния. Поэтому процедура тестирования кабеля после его получения с завода-изготовителя (входной контроль) очень важна, так же как и контроль потерь при инсталляции. Потребности в быстрой передаче, особенно на большие расстояния, приводят к изменению старых и появлению новых принципов и технологий передачи сигналов. Расширяющаяся сфера применения оптического волокна и увеличивающееся влияние эффектов, которым раньше просто не уделяли внимание, заставляет искать пути преодоления различных ограничений, как по скорости передачи, перекрываемым расстояниям, так и по точности передачи формы сигналов. Начинают меняться требования к среде передачи, которая реагирует на новые условия усложнением структуры. В свою очередь, изменения структуры среды передачи приводят к появлению новых факторов и явлений, без учета которых невозможно правильно оценить работоспособность волокна и пригодность его для тех или иных применений. Таким образом, повышение скорости, увеличение объемов передаваемой информации и расширение области применения волоконной оптики приводят к изменениям технологий передачи и самой среды распространения света, что, в свою очередь, влечет за собой появление других ограничивающих факторов и, соответственно, очередное изменение среды. Все это не может не влиять на методы измерения, которые обязаны учитывать новейшие веяния в современных технологиях связи, однако влияние таких факторов не является революционным. Изменение структур и качества среды передачи оптических сигналов приводит к плавному повышению требований к техническим параметрам измерительных приборов для тестирования волоконных световодов до тех пор, пока не достигнут порог максимальных возможностей парка современного измерительного оборудования, после чего обычно происходит качественный скачок в методах и средствах измерений [5].
Потери оптической мощности (затухание) - это уменьшение светового сигнала, распространяющегося в среде по мере увеличения пройденного расстояния, включающее в себя все потери, возникающие при передаче. Поэтому в высокоскоростных системах передачи точное знание затухания в кабеле и компонентах кабельной системы является определяющим для оценки его работоспособности и определения запаса оптической среды по скорости передачи и бюджету потерь.
Прямые потери - это ослабление сигнала при прохождении от источника излучения к фотоприемнику, расположенному на дальнем конце оптического волокна. Этот вид потерь накладывает ограничения на расстояние и, косвенным образом, на ширину полосы пропускания волокна, а следовательно, и на скорость передачи. Прямые потери разделяют на потери на поглощение и потери на рассеяние. Потери на поглощение, в свою очередь, делятся на потери на инфракрасное поглощение (преобладает на длинах волн > 1500 нм) и ультрафиолетовое поглощение (действует до длины волны 1400 нм). Потери на рассеяние делятся на потери за счет рассеяния Рэлея, рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и вынужденное комбинационное рассеяние (последние два вида преобладают в системах с высокой мощностью передаваемого сигнала).
Возвратные потери имеют большое значение для качественной передачи сигналов и определяют величину возвратившейся к источнику излучения оптической мощности. Они представляют собой логарифмическое отношение отраженного и прямого сигналов и измеряются в децибелах с отрицательным знаком. Чем больше величина возвратных потерь (по абсолютному значению, т.е. без учета знака), тем меньше вернувшаяся к источнику оптическая мощность и, следовательно, лучше условия работы источника оптического излучения. Определяют два метода измерения затухания: метод обрыва и метод вносимых потерь.
1.3 Дисперсия сигналов в оптических волокнах
Важным параметром оптического волокна является дисперсия, которая определяет его информационную пропускную способность.
По оптическому волокну передается не просто световая энергия, но также полезный информационный сигнал. Импульсы света, последовательность которых определяет информационный поток, в процессе распространения расплываются. При достаточно большом уширении импульсы начинают перекрываться, так что становится невозможным их выделение при приеме (рисунок 3).
Дисперсия -- это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ и определяется разностью квадратов длительностей импульсов на выходе и входе 0В:
Чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну. Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон ОВ, но существенно снижает дальность передачи сигналов, так как чем длиннее линия, тем больше увеличение длительности импульсов.
Дисперсия в общем случае определяется тремя основными факторами:
- различием скоростей распространения направляемых мод (межмодовой дисперсией),
- направляющими свойствами оптического волокна (волноводной дисперсией),
- параметрами материала, из которого оно изготовлено (материальной дисперсией).
Основными причинами возникновения дисперсии являются, с одной стороны, большое число мод в ОВ (межмодовая дисперсия), а с другой стороны - некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн (хроматическая дисперсия).
Она преобладает в многомодовых ОВ и обусловлена отличием времени прохождения мод по ОВ от его входа до выхода. Для ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления скорость распространения электромагнитных волн с длиной волны одинакова для всех мод.Различие путей распространения направляемых мод на фиксированной частоте (длине волны) излучения оптического источника приводит к тому, что время прохождения этих мод по ОВ различно. В результате образуемый ими импульс на выходе ОВ уширяется. Величина уширения импульса равна разности времени распространения самой медленной и самой быстрой мод. Указанное явление носит название межмодовой дисперсии.
Формулу расчета межмодовой дисперсии можно получить, рассматривая геометрическую модель распространения направляемых мод в ОВ. Любая направляемая мода в ступенчатом ОВ может быть представлена световым лучом, который при движении вдоль волокна многократно испытывает полное внутреннее отражение от поверхности раздела «сердцевина-оболочка». Исключением является основная мода НЕ 11 , которая описывается световым лучом, движущимся без отражения вдоль оси волокна.
При длине ОВ, равной L , длина зигзагообразного пути, пройденного лучом света, распространяющимся под углом и z к оси волокна, составляет L/cos и z (рисунок 5).
Рисунок 5 - Пути распространения световых лучей в двухслойном ОВ
Скорость распространения электромагнитных волн с длиной волны л одинакова в рассматриваемом волокне и равна :
Обычно в ОВ n 1 ? n 2 , поэтому принимает вид :
где - относительное значение показателей преломления сердцевина-оболочка.
Из формулы видно, что уширение импульсов, обусловленное межмодовой дисперсией, тем меньше, чем меньше разность показателей преломления сердцевины и оболочки. Это одна из причин, почему в реальных ступенчатых ОВ эту разность стремятся сделать как можно меньше.
На практике же из-за наличия неоднородностей (главным образом, микроизгибов) отдельные моды при прохождении по ОВ воздействуют друг на друга и обмениваются энергией.
Межмодовую дисперсию в ступенчатых ОВ можно полностью исключить, если соответствующим образом подобрать структурные параметры ОВ. Так, если сделать размеры сердцевины и ? настолько малыми, то по волокну будет распространяться на несущей длине волны только одна мода, т. е. модовая дисперсия будет отсутствовать. Такие волокна называются одномодовыми. Они имеют наибольшую пропускную способность. С их помощью могут быть организованы большие пучки каналов на магистралях связи.
Дисперсия импульсов может быть также существенно уменьшена за счет соответствующего выбора профиля преломления по сечению сердцевины ОВ. Так, дисперсия уменьшается при переходе к градиентным ОВ. Межмодовая дисперсия градиентных ОВ, как правило, ниже на порядок и более чем у ступенчатых волокон [8].
В таких градиентных ОВ в противоположность ОВ со ступенчатым профилем распространения, лучи света распространяются уже не зигзагообразно, а по волно- или винтообразным спиральным траекториям.
Слово «хроматическая» указывает на то, что этот вид дисперсии связан с цветом или имеет к нему какое-то отношение. Поняв это, вы могли бы предположить, что хроматическая дисперсия должна означать расплывание или диспергирование цвета. В этом случае вы были бы недалеки от истины. Любой световой импульс, как бы точно ни был настроен лазер, содержит в себе целый спектр волн с различными частотами, которые в случае видимого диапазона мы назвали бы различными цветами. Эти лучи будут распространяться вдоль оптического кабеля с различными скоростями, поскольку испытываемое ими сопротивление вещества, для выражения которого используется показатель преломления R, оказывается различным для волн различной длины. Чем больше длина волны, тем больше значение R. Результатом всего этого является то, что по мере распространения сигнала вдоль кабеля волновой пакет расплывается. При достаточно большом расплывании волнового пакета сигнал становится неразборчивым [4].
При определенной длине волны эти два фактора -- дисперсия в веществе и дисперсия в световоде -- взаимно погашают друг друга. И этой длиной волны, как вы, конечно же, догадались, является 1310 нм. Перейдите на эту длину волны, и дисперсия сведется к минимуму.
Хроматическая дисперсия состоит из материальной и волноводной составляющих и имеет место при распространении как в одномодовом, так и в многомодовом волокне. Однако наиболее отчетливо она проявляется в одномодовом волокне, в виду отсутствия межмодовой дисперсии.
1 . 3 . 3 Материальная дисперсия
Материальная дисперсия (D M ) вызвана тем, что различные длины волн проходят через определенные материалы с различными скоростями.
Известно соотношение, определяющее показатель преломления :
где с -- скорость света в вакууме, a v - скорость исследуемой волны в данном материале. Конечно, интересующим нас материалом является кварцевое стекло (SiO2). Проблема в том, что каждая волна распространяется в данном материале со скоростями, несколько отличающимися друг от друга.
Длина волны нулевой дисперсии для оптических волокон зависит также от диаметра сердечника и вклада шага D показателя преломления в сечении волновода в полную дисперсию.
Следует указать, что волноводная дисперсия сдвигает длину волны нулевой дисперсии на 30-40 нм, так что полная дисперсия оказывается равной нулю около 1310 нм для промышленных волокон.
Материальная дисперсия - главная составляющая дисперсии в системах с одномодовым волокном. Для систем с многомодовым волокном вклад материальной дисперсии в полную дисперсию фактически незначителен. Основной здесь является модовая дисперсия.
В процессе эволюции ВОСП работа на длине волны вблизи нуля дисперсии была очень привлекательной. Однако системы с меньшими скоростями работали в полосе прозрачности 1550 нм, где потери на километр кабеля были минимальны. Было бы замечательно, если бы мы смогли перенести область нулевой дисперсии в полосу прозрачности 1550 нм.
Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны г = ш(л). Являясь составной частью хроматической дисперсии (так же, как и материальная дисперсия), волноводная дисперсия зависит от ширины передаваемого спектра частот.
Удельная волноводная дисперсия так же, как и удельная материальная дисперсия, выражается в пикосекундах на километр длины световода и на нанометр ширины спектра (таблица 1).
Таблица 1 - Удельная волноводная дисперсия
Вблизи длины волны л ? 1,35 мкм происходит взаимная компенсация материальной и волноводной дисперсии. Из-за этого волна 1,3 мкм получает широкое применение при передаче по одномодовым волокнам, однако по затуханию предпочтительнее волна 1,55 мкм [2]. Поэтому для достижения минимума дисперсии приходится варьировать профиль показателя преломления и диаметр сердечника. При сложном трехслойном профиле показателя преломления можно и на длине волны 1,55 мкм получить минимум дисперсионных искажений.
1 . 4 Поляризованная модовая дисперсия
Поляризационной модовой дисперсии (ПМД) можно дать следующее пояснение. В одномодовом ОВ в действительности может распространяться не одна мода, а две фундаментальные моды - две перпендикулярные поляризации исходного сигнала (две ортогонально поляризованные волны LP 01 ). В идеальном однородном по геометрии волокне распространяются с одинаковой скоростью. Однако реальные ООВ имеют неидеальные геометрические параметры и при внешних воздействиях на них в кабеле, что приводит к разным скоростям распространения этих двух мод с разными состояниями поляризации, и как следствие к появлению ПМД. Итак ПМД возникает вследствие задержки распространения ортогонально поляризованных световых волн в ООВ с овальным (нециркулярным) профилем сердцевины.
Рисунок 8 - Появление поляризационной модовой дисперсии
Поляризационной модовая дисперсия растет с ростом расстояния по закону:
где k pmd -- коэффициент удельной поляризационной дисперсии, который нормируется в расчете на 1 км.
В обычных условиях работы ООВ поляризационная модовая дисперсия мала и поэтому при расчетах полной дисперсии ею можно пренебречь. Поляризационная модовая дисперсия проявляется исключительно в одномодовых ОВ с эллиптической (нециркулярной) сердцевиной и при определенных условиях становится соизмеримой с хроматической дисперсией. Эти условия проявляются тогда, когда используется передача широкополосного сигнала (2,5 Гбит/с и выше) с очень узкой спектральной линией излучения 0,1 нм и менее. Проблема поляризационной модовой задержки возникает, например, при обсуждении проектов построения супермагистралей (>100 Гбит/с) городского масштаба.
2 . Способы увеличения пропускной способности оптических волокон
Существует два способа увеличения пропускной способности проложенных оптических кабелей, предусматривающие использование:
- мультиплексора с разделением по длине волны -- оптического смесителя, позволяющего пропускать по одному волокну одновременно несколько длин волн. Это мультиплексирование не решает проблему расстояния на гигабитных скоростях, поскольку не влияет на соотношение пропускная способность расстояние. Стоимость оборудования для мультиплексирования сравнима с прокладкой нового кабеля;
- оборудования, увеличивающего полосу пропускания, -- специальный тип соединительных кабелей (патч-кордов), позволяющих отбросить некоторые из оптических мод высшего порядка. Это увеличивает затухание и полосу пропускания. Для определения оптимального соотношения затухания и полосы пропускания сначала проводятся примерные расчеты, после чего каждое волокно тестируется.
2 .1 Применение компенсаторов дисперсии
Существует два метода компенсации дисперсии: компенсация дисперсии на основе Бреговcких решеток (FBG) и с помощью волокон, компенсирующих дисперсию (DCF). Более современная технология на основе Бреговских решеток является более дешевой в применении, вносит меньшие проходные потери, вносит меньшие задержки в сигнал чем традиционная технология DCF. Новейшее применение технологии (FBG) заключается в интеграции бреговской решетки в оптический пачкорд (см. фото). Данное решение избавляет от необходимости применять отдельное устройство для компенсации дисперсии. Модуль с функцией компенсации дисперсии (DCM-PC) сочетает в себе функционал компенсатора дисперсии с помощью Бреговской решетки (с равномерно изменяющимся периодом) и простоту обыкновенного оптического пачкорда (рисунок 9). Быстрая, экономичная и эффективный метод компенсации дисперсии в подобных устройствах облегчает проектирование сложных систем, ускоряет ввод в эксплуатацию систем CDWM DWDM, позволяет значительно экономить место на узлах связи [9].
Модуль компенсации дисперсии предназначен для разработчиков xWDM систем и для операторов связи, которым требуется простой и экономичный способ компенсации дисперсии. Применение устройств DMC-PC возможно в различных системах, начиная от обычных TDM и DWDM масштаба города или междугородних магистралях DWDM и заканчивая применением модулей компенсации дисперсии на терминалах подводных магистральных линий DWDM. Кроме того, применение DMC-PC может значительно увеличить протяженность линии связи.
Удобно компенсировать дисперсию на отдельных каналах DWDM с помощью пачкордов DMC-PC. Для технологии SONET/SDH крайне важны низкие проходные потери, обеспечиваемые данным устройством. Более низкие проходные потери снижают расходы на усиление сигналов в кольцах SONET/SDH и увеличивают дальность работы оптических трансиверов.
Модули компенсации дисперсии DMC-PC можно использовать также для устранения различий в дисперсионных характеристиках оптических трансиверов на 10 Gbps и на 40 Gbps при работе этих устройств в одной системе на разных DWDM каналах.
Дисперсия выступает фактором ограниче
Разработка учебного модуля по теме "Пропускная способность современных оптических волокон" дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат по теме Культ цветов в Японской культуре
Реферат Правовое Воспитание Студентов Вузов
Контрольная Работа 4 Класс 21 Век
Реферат по теме Новые физические законы
Реферат: Постмодернизм как методология изучения современного общества
Дипломная Работа По Дошкольному Воспитания
Курсовая работа по теме Проблема сущности жизни и ее происхождения на земле
Реферат: Корела
Курсовая работа: Восприятие России на Западе: мифы и реальность
Курсовая работа по теме Участие Китая в интеграционных процессах АТР в 1990-е годы
Дипломная Работа На Тему Виховання Колективізму На Уроках Трудового Навчання В Початкових Класах
Реферат На Тему Михаил Васильевич Ломоносов
Краткое Изложение На Тему Что Есть Бизнес
Титулка Реферата На Английском Языке Образец
Сочинение На Тему Анализ Новеллы "У Святого Валента" Из Романа Бабеля "Конармия"
Реферат: Roots Of Nazism Essay Research Paper Roots
Контрольная Работа По Истории 9 Класс Декабристы
Курсовая работа по теме Получение хлора при электролизе хлорида алюминия
Договора Скачать Реферат
Топик: The Algorithm of a Start and the Development of International Conflicts and Possible Ways of Their Solution
Чарльз Дарвин – корифей эволюционного учения в биологии - Биология и естествознание реферат
Учет нематериальных активов - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Вклад академіка Степана Рудницького у розвиток української географії - География и экономическая география курсовая работа