Tags: электротехника электрическая связь
ISBN: 5-902367-01-8
Text
А.В. Листвин
В.Н. Листвин
Д.В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ
ВОЛОКНА
для линий связи
ВЭЖОЛ!
Листвин А.В.
Листвин В.Н.
Швырков Д.В.
Оптические волокна
для линий связи
Москва • 2003
УДК 621.372.8
ББК 32.889
В книге рассмотрены вопросы ослабления и дисперсии света
в оптических волокнах, применяемых при строительстве линий
связи. Наибольшее внимание уделено физическим принципам
и практическим применениям. Дано описание современных моделей
одномодовых и многомодовых волокон и обсуждены проблемы их
производства. Некоторые рассматриваемые в книге вопросы до сих
пор освещались лишь в специальных журналах. Книга написана
четким и понятным языком, содержит много иллюстраций и числен-
ных примеров. Предназначена для инженерно-технических работни-
ков, специализирующихся в волоконно-оптической связи. Может
служить учебным пособием для студентов вузов.
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА ДЛЯ ЛИНИЙ СВЯЗИ
М64 - М.: ЛЕСАРдрж, 2003. 288 с., ил.
Лицензия ИД № 01913 от 1 июня 2000 года
© 2003 А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ISBN 5-902367-01-8 © 2003 Издательство «ЛЕСАРарт»у оформление
Отпечатано в ОАО «Типография «Новости». Тираж 10000. Заказ 5427.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.....................................................6
ГЛАВА 1. Оптические характеристики одномодовых волокон .............7
$ 1. Введение...................................................7
Раздел I. Типы оптических волокон ..................................9
§ 2. Геометрические параметры оптических волокон ...............9
§ 3. Волокна со смещенной и несмещенной дисперсией.............11
Раздел П. Оптические потери в одномодовых волокнах.................14
§ 4. Спектр потерь в прямом волокне............................14
§ 5. Окна прозрачности.........................................15
§ 6. Механизмы возникновения потерь при изгибе волокна ........17
§ 7. Спектр потерь в изогнутом волокне.........................19
§ 8. Эффективная длина волны отсечки...........................21
§ 9. Потери из-за разности диаметров модовых пятен.............22
§10. Потери из-за смещения сердцевин волокон..................24
Раздел III. Измерение потерь в волоконно-оптических линиях связи ..25
§11. Распределение потерь в линии связи ......................25
$ 12. Потери в сварных соединениях волокон.....................27
$ 13. Потери в разъемных соединениях волокон...................29
§14. Погрешности при измерении потерь
с помощью рефлектометра........................................34
§15. Погрешности при измерении потерь с помощью мультиметров .... 38
Раздел IV. Хроматическая дисперсия.................................40
§ 16. Понятие дисперсии в оптической связи.....................40
§17. Коэффициент наклона и длина волны нулевой дисперсии......42
§18. Материальная и волноводная дисперсии.....................43
Раздел V. Механизмы уширения и сжатия импульсов....................45
§19. Чирпинг эффект из-за хроматической дисперсии.............45
§ 20. Ширина спектра импульса с чирпингом ....................46
§ 21. Чирпинг эффект при прямой модуляции лазера .............47
§ 22. Чирпинг эффект при фазовой самомодуляции волн...........50
Раздел VI. Компенсация полной дисперсии в линии передачи..........52
§ 23. Максимально допустимая величина уширения импульсов......52
§ 24. Связь между начальной и конечной шириной импульсов......52
§ 25. Максимальное расстояние между ретрансляторами...........53
§ 26. Компенсация дисперсии в широкой полосе частот...........54
$ 27. Компенсация дисперсии с помощью фотонных кристаллов ....60
Раздел VII. Поляризационная модовая дисперсия (ПМД) ..............62
$ 28. Поляризационные моды....................................62
§ 29. Уширение импульсов из-за ПМД ...........................65
ГЛАВА 2. Стандартные одномодовые волокна..........................70
$ 1. Введение ................................................70
Раздел I. Оптические характеристики SM волокон ...................71
$ 2. Спектр потерь в SM волокнах..............................71
§ 3. Дисперсионные характеристики SM волокон..................75
§ 4. SM волокно с большой площадью модового пятна.............78
§ 5. Потери и геометрические параметры SM волокон,
представленных на российском рынке ..........................80
Раздел II. Применение SM волокон в системах со спектральным
уплотнением каналов..............................................83
§ 6. Системы WDM..............................................83
$ 7. Системы DWDM.............................................87
$ 8. Системы CWDM.............................................93
Раздел III. Стандарты на оптические волокна ......................95
§ 9. Основные положения Rec. G.652 ITU-T .....................95
§10. Организации устанавливающие стандарты
на оптические волокна.......................................103
ГЛАВА 3. Волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS).........108
$ 1. Введение................................................108
Раздел I. Нелинейные эффекты в оптических волокнах...............113
$ 2. Эффективность нелинейных процессов в оптических волокнах.113
§ 3. Вынужденное рассеяние Бриллюэна (SBS) ..................116
§4. Вынужденное рассеяние Рамана (SRS) .....................119
§ 5. Фазовая самомодуляция волн (SPM)........................121
§ 6. Модуляционная нестабильность (MI).......................124
§ 7. Перекрестная фазовая модуляция (ХРМ)....................125
$ 8. Четырехволновое смешение (FWM)..........................126
Раздел II. Дисперсионные характеристики NZDS волокон.............127
§ 9. Волокна с положительной дисперсией......................127
§ 10. Волокна с отрицательной дисперсией.....................133
§ 11. Волокна с плоской дисперсионной характеристикой .......137
§ 12. Области применения одномодовых волокон.................138
ГЛАВА 4. Многомодовые волокна....................................144
$ 1. Введение ...............................................144
Раздел I. Межмодовая дисперсия...................................145
§ 2. Связь между понятиями луча и моды ......................145
§ 3. Градиентное волокно.....................................147
§ 4. Дифференциальная модовая задержка.......................147
§ 5. Спектры коэффициентов широкополосности..................149
Раздел II. Технология изготовления оптических волокон ...........154
$ 6. Методы изготовления волокон с малыми потерями..........154
§ 7. CVD процесс, разработанный впервые в компании Coming...156
§ 8. Внешнее осаждение (OVD метод) .........................158
§ 9. Осевое осаждение (VAD метод) ..........................161
§10. Внутреннее осаждение (MCVD метод).....................162
§11. Плазменное внутреннее осаждение (PCVD метод)..........168
§ 12. Внутреннее осаждение и плазменное жакетирование
(APVD метод).................................................175
§13. Механическая прочность волокон ........................179
Литература.......................................................188
Приложение. Спецификации на оптические волокна...................189
Предисловие
С технологией передачи данных по оптическому волокну связа-
но множество разнообразных и часто малоизвестных физических яв-
лений, практических и экономических ограничений, и на эту тему на-
писано много хороших книг. Для того чтобы новая книга оказалась
интересной достаточно широкому кругу читателей, она должна иметь
свою четко обозначенную специфику. Замысел авторов выражен в на-
звание книги - «Оптические волокна для линий связи». Ее цель: дать
читателю минимальный набор сведений по волоконной оптике, не-
обходимых при строительстве волоконно-оптических линий связи.
В настоящее время в линиях связи по всему миру уложено не-
сколько сот миллионов километров оптических волокон. Причем
около 90 % из них приходится на долю стандартных одномодовых
волокон. В России в настоящее время почти исключительно ис-
пользуются только стандартные одномодовые оптические волокна.
В то же время за рубежом в связи с интенсивным развитием WDM-
систем большое внимание уделяется волокнам нового типа - с не-
нулевой смещенной дисперсией (NZDS - Non Zero Dispersion
Shifted). Все эти типы волокон рассмотрены в нашей книге.
Книга явилась результатом курса лекций по волоконной оптике,
читавшихся в течение нескольких лет строителям оптических линий
связи. Она может служить справочным пособием для специалистов,
которые хотели бы пополнить и систематизировать свои знания в
этой области. Материал изложен, как мы надеемся, достаточно про-
сто и может быть хорошим введением для тех, кто только начинает
знакомиться с волоконной оптикой. Авторы книги - сотрудники ком-
пании «ВЭЛКОМ», представляющей на российском рынке телеком-
муникационное оборудование, волокна и кабели ведущих зарубеж-
ных и отечественных производителей.
Компания «ВЭЛКОМ»
Тел. (095) 935-76-16, факс (095) 935-76-15
E-mail: vl@velcom.ru, http://www.velcom.ru
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
$ 1. Введение
Одномодовые оптические волокна применяются в межконтинен-
тальных линиях связи и других магистральных линиях, где требует-
ся чрезвычайно высокое качество передаваемой информации (напри-
мер, передача банковских данных). В цифровых линиях связи (наи-
более распространенном типе линий) качество передаваемой инфор-
мации характеризуется коэффициентом битовых ошибок. Его вели-
чина тем больше, чем больше вероятность принять бит 0 за бит 1. Ве-
роятность такой ошибки возрастает с уменьшением амплитуды им-
пульсов и увеличением их ширины.
Уширение импульсов обусловлено дисперсией волокон. Диспер-
сия является также и причиной уменьшения амплитуды импульсов,
так как уширение импульсов неизбежно сопровождается уменьшени-
ем их амплитуды. Но в большей степени уменьшение амплитуды им-
пульсов обусловлено потерями в волокнах. Таким образом, потери
и дисперсия являются основными оптическими характеристиками во-
локон, применяемых в линиях связи.
В отличие от электрических линий связи, где потери зависят от ча-
стоты передаваемых сигналов, в оптических волокнах потери не за-
висят от скорости передачи данных. Поэтому при низкой скорости
передачи предельно допустимое расстояние между ретрансляторами
ограничивается потерями в волокнах, а при высоких скоростях - дис-
персией.
В волоконных линиях дальней связи, построенных в России, ско-
рость передачи, как правило, не превышает 2.5 Гбит/с (STM-16) и в
большинстве из них не используются оптические усилители. Поэто-
му в них расстояние между ретрансляторами (~ 100 км) ограничива-
ется потерями в волокне. В этих линиях используются стандартные
одномодовые волокна или, как их еще называют, волокна с несме-
Оптические волокна для линий связи
7
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
щенной дисперсией (SM - Single Mode). Потери в лучших промыш-
ленных образцах таких волокон на длине волны 1550 нм составляют
0.18...0.19 дБ/км.
В большинстве зарубежных линий дальней связи используются
оптические усилители, и в этих линиях расстояние между ретранс-
ляторами уже не лимитируется потерями в волокнах. Так, в наземных
линиях связи это расстояние может достигать 1000 км, в подводных
линиях — и 10 000 км. Скорость передачи данных в большинстве та-
ких линиях составляет 10 Гбит/с (STM-64), а в ближайшей перспекти-
ве и 40 Гбит/с (STM-256). Поэтому в них уже существенны ограни-
чения, возникающие из-за дисперсии оптических волокон.
Уширение импульсов в одномодовых волокнах возникает как из-
за зависимости скорости распространения света от длины волны (хро-
матическая дисперсия), так и из-за зависимости этой скорости от состо-
яния поляризации света (поляризационная дисперсия). Полная хрома-
тическая дисперсия в линии может быть сделана достаточно малой за
счет использования волокон со смещенной дисперсией (DS - Dispersion
Shifted) или за счет ее компенсации путем включения в линию связи во-
локон с противоположными знаками хроматической дисперсии.
Поляризационная дисперсия становится существенной только при
большом расстоянии между ретрансляторами и высокой скорости пе-
редачи - 10 Гбит/с (STM-64) и выше. Поэтому ранее на нее не обра-
щали внимания, и в «старые» линии укладывались волокна с недопу-
стимо большой по сегодняшним меркам поляризационной диспер-
сией. Компенсировать же поляризационную дисперсию из-за ее слу-
чайной природы значительно сложнее. В настоящее время такую ком-
пенсацию удается осуществлять только при передаче сигналов на од-
ной длине волны (в узкой полосе частот). В новых моделях одномо-
довых волокон требования к поляризационной дисперсии существен-
но выше, и она, как правило, меньше почти на порядок, чем в ста-
рых моделях SM волокон.
С внедрением оптических усилителей в волоконные линии связи
стало экономически целесообразным осуществлять передачу сигна-
лов по одному волокну одновременно на многих длинах волн, так как
все они могут быть усилены одним оптическим усилителем. Соответ-
ственно стало возможно увеличивать пропускную способность сис-
темы, «просто» умножая число длин волн, передаваемых по одному
волокну, на скорость передачи на одной длине волны.
Последний рекорд - передача по одному волокну 10.92 Тбит/с
(IT = 1012). Общее число длин волн, переданных по одному волок-
ну, равно 273, при скорости передачи на каждой длине волны
8
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТИПЫ ОПТИЧЕСКИХ
волокон
в 40 Гбит/с. Предельная же пропускная способность оптического во-
локна при использовании технологии уплотнения по длинам волн
(DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing) составляет около
100 Тбит/с и ограничивается нелинейными эффектами.
Нелинейные эффекты в волокнах наиболее сильно проявляются в
DWDM системах, так как с увеличением числа длин волн, передава-
емых по волокну, увеличивается и передаваемая по нему суммарная
оптическая мощность. При этом не только усиливается вклад нели-
нейных эффектов, наблюдающихся при передаче сигналов на одной
длине волны, но начинают проявляться нелинейные эффекты, свой-
ственные только многоволновым линиям передачи.
Наиболее вредным из них является эффект четырехволнового сме-
шения. Оказалось, что для его подавления необходимо, чтобы волок-
но обладало ненулевой дисперсией. Поэтому пришлось отказаться от
использования волокон со смещенной дисперсией (DS), длина волны
нулевой дисперсии (1550 нм) которых попадает в рабочий диапазон
DWDM системы. Специально для применения в DWDM системах бы-
ли созданы волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS - Non
Zero Dispersion Shifted). В них длина волны нулевой дисперсии сме-
щена так, что она выходит за пределы рабочего диапазона DWDM си-
стемы, а в пределах этого диапазона они обладают малой (ненулевой)
дисперсией.
ВI главе рассмотрены основные типы одномодовых волокон (раз-
дел I) и их оптические характеристики: спектр потерь в прямых и изо-
гнутых волокнах (раздел II), хроматическая дисперсия (раздел IV) и
поляризационная дисперсия (раздел VII). Анализируются погреш-
ности, возникающие при измерении потерь в линии передачи (раз-
дел III), механизмы уширения и сжатия импульсов (раздел V) и во-
просы компенсации полной хроматической дисперсии в линии (раз-
дел VI).
Раздел I
ТИПЫ ОПТИЧЕСКИХ волокон
§ 2. Геометрические параметры оптических волокон
Оптическое волокно представляет собой двухслойную цилиндри-
ческую кварцевую нить, состоящую из сердцевины и оболочки. Обо-
лочка покрыта защитным слоем из акрилатного лака. Сердцевина ле-
Оптические волокна для линий связи
9
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
гирована германием, и поэтому ее показатель преломления больше,
чем у оболочки. Свет распространяется в сердцевине волокна, испы-
тывая полное внутреннее отражение на границе с оболочкой. Он про-
никает в оболочку на глубину порядка длины волны, т. е. на глуби-
ну много меньше ее толщины и, следовательно, не взаимодействует
с покрытием из акрилатного лака. Это покрытие необходимо для за-
щиты кварцевой оболочки от механических повреждений и воздей-
ствия воды.
Волокна делятся на два основных типа: многомодовые и одномо-
довые. Для всех типов волокон, применяемых в линиях связи, диа-
метр кварцевой оболочки имеет стандартный размер 125 ±1 мкм. Но-
минальный диаметр сердцевины у многомодовых волокон 50 или
62.5 мкм. Диаметр сердцевины у одномодовых волокон может ме-
няться в зависимости от типа волокна в пределах 7...9 мкм (рис. 1.1).
Нормируемым параметром у одномодовых волокон является диаметр
модового пятна, величина которого зависит от типа волокна и рабо-
чей длины волны и лежит в пределах 8... 10 мкм. Отклонение диаме-
тра модового пятна от его средней величины в соответствии с между-
народным стандартом ITU-T Rec. G. 652 не должно превышать 10 %.
Одномодовые волокна
Покрытие Оболочка Сердцевина
0 250 мкм 0 125 мкм 0 7...9 мкм
Рис. 1.1. Геометрические параметры одномодовых и многомодовых волокон
Многомодовые волокна
Покрытие Оболочка Сердцевина
0 250 мкм 0 125 мкм 0 50/62,5 мкм
Все типы волокон, применяемые в линиях связи, по своим геоме-
трическим параметрам настолько близки друг к другу, что при внеш-
нем осмотре, если нет специальной маркировки, определить, какой
это тип волокна, практически невозможно. Многомодовые волокна
применяются в локальных вычислительных сетях и частично в транс-
портных сетях на уровне доступа.
Одномодовые волокна применяются в транспортных сетях всех
трех уровней: магистральном, уровне распределения и уровне досту-
па. Типы одномодовых волокон отличаются друг от друга только
формой профиля показателя преломления и, соответственно, диспер-
сионными характеристиками. Существует три основных типа одно-
модовых волокон: стандартные одномодовые волокна (SM), волок-
10
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТИПЫ ОПТИЧЕСКИХ
волокон
на со смещенной дисперсией (DS) и волокна с ненулевой смещенной
дисперсией (NZDS). В России DS волокна не используются, a NZDS
волокна только начинают применяться.
$ 3. Волокна со смещенной и несмещенной дисперсией
Волокна с несмещенной дисперсией (стандартные одномодовые
волокна). Основным типом волокон, применяемых в линиях связи,
являются стандартные одномодовые волокна (ITU-T Rec.G. 652). Для
их обозначения используют несколько различных сокращений:
NDSF - No Dispersion Shifted Fiber (волокно с несмещенной диспер-
сией), SF - Standard Fiber (стандартное волокно), SSMF - Standard
Single Mode Fiber (стандартное одномодовое волокно). Наиболее рас-
пространенное обозначение: SM — Single Mode (одномодовое).
Среди всех типов волокон, уложенных в наземных линиях связи,
на долю SM волокон приходится почти 90 %, а их общая протяжен-
ность достигает сотни миллионов километров. Это наиболее зрелый
(производится с 1983 г.) и наиболее дешевый (~ 25 $/км) тип волок-
на. В большинстве линий России (а до недавнего времени и в США)
используется именно этот тип волокон. За рубежом кроме SM воло-
кон применяются также волокна со смещенной дисперсией (DS -
Dispersion Shifted) и волокна с ненулевой смещенной дисперсией
(NZDS - Non Zero Dispersion Shifted).
SM волокна имеют наиболее простую (ступенчатую) форму про-
филя показателя преломления, а длина волны нулевой дисперсии
(А = 1310 нм) в них попадает в один из локальных минимумов потерь.
Поэтому при работе на X = 1310 нм они обеспечивают не только вы-
сокую скорость передачи данных, но и малые потери. Кроме того, сре-
ди всех типов одномодовых волокон SM волокна обладают наибо-
лее совершенными геометрическими параметрами и стабильным ди-
аметром модового пятна, что позволяет достигать минимальных по-
терь в сростках таких волокон (типичное значение 0.02 дБ).
Потери для лучших образцов промышленных волокон в локаль-
ном минимуме на длине волны А. = 1310 нм составляют 0.31...32 дБ/км.
В абсолютном минимуме потерь (А. = 1550 нм) потери меньше
0.18...0.19 дБ/км, а коэффициент дисперсии достигает величины
17...20 пс/(нм-км).
На российском рынке представлены SM волокна большинства ве-
дущих зарубежных компаний, таких, как Corning и Lucent (США),
Sumitomo, Hitachi, Fujikura и Furukawa (Япония), Pirelli (Италия),
Alcatel (Франция). Недавно на рынке появились также SM волокна с
Оптические волокна для линий связи
11
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
улучшенной очисткой от примесей воды (ОН): AllWave (Lucent),
SMF-28e (Corning) и SMR (Pirelli).
Волокна co смещенной дисперсией (DS - Dispersion Shifted). В
1985 г. был создан новый тип волокон, в которых длина волны ну-
левой дисперсии была смещена на X = 1550 нм — в абсолютный мини-
мум потерь в кварцевых волокнах. Длина волны 1550 нм интересна
еще и тем, что она лежит примерно в середине полосы усиления эр-
биевых оптических усилителей (EDFA — Erbium Doped Fiber
Amplifiers). DS волокна используются в основном в магистральных
линиях связи Японии, Мексики и частично США. В последние годы
производство DS волокон резко уменьшилось, так как из-за большой
величины перекрестных помех их применение в системах с уплотне-
нием по длинам волн (DWDM - Dense Wavelength Division
Multiplexing) ограничено.
Волокна с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS - Non Zero
Dispersion Shifted) появились на рынке в 1993 г. К тому времени про-
мышленностью были освоены эрбиевые оптические усилители, что
сделало экономически целесообразным применение DWDM систем
(рис. 1.2). В этих системах по одному волокну пропускается излуче-
ние на многих длинах волн (до 300 длин волн). Оптический усили-
тель усиливает излучение одновременно на всех этих длинах волн.
Пропорционально числу длин волн увеличивается и пропускная спо-
собность линии связи.
Рис. 1.2. Принцип работы системы со спектральным уплотнением по длинам волн
(DWDM). 1 - мультиплексор, 2 — оптический усилитель мощности, 3 — линейные
оптические усилители, 4 - оптический предусилитель, 5 - демультиплексор
С увеличением числа спектральных каналов (длин волн) в DWDM
системе возрастает суммарная мощность излучения, передаваемого по
волокну, и сильнее начинают проявляться нелинейные эффекты. На-
иболее вредным является эффект четырехволнового смешения, так как
при смешении сигналов, передаваемых на нескольких длинах волн, в
волокне возникают паразитные сигналы на новых длинах волн. Неко-
торые из этих паразитных сигналов попадают в спектральные каналы
DWDM системы, что приводит к возникновению перекрестных помех.
12
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТИПЫ ОПТИЧЕСКИХ
волокон
Появление сигналов на новых длинах волн можно объяснить тем,
что световые волны большой интенсивности создают в волокне бегу-
щие фазовые решетки (бегущие волны показателя преломления).
При взаимодействии других световых волн с этими бегущими фа-
зовыми решетками и возникают паразитные сигналы на новых дли-
нах волн. Эффективность этого взаимодействия быстро уменьшает-
ся с увеличением дисперсии волокна.
Так, если длина волны нулевой дисперсии волокна попадает меж-
ду спектральными каналами DWDM системы, то соответствующие
этим каналам световые волны распространяются в волокне с одина-
ковой скоростью и имеют возможность взаимодействовать достаточ-
но длительное время. В NZDS волокнах длина волны нулевой диспер-
сии лежит вне полосы оптического усилителя, а в полосе оптическо-
го усилителя NZDS волокна обладают небольшой (ненулевой) дис-
персией, необходимой для подавления перекрестных помех.
Основные типы одномодовых волокон, применяемых в линиях
связи, нормируются международными стандартами ITU-T Rec.
G. 652...G. 655:
• G.652: волокна с несмещенной дисперсией (SM волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии и длиной волны отсечки в районе 1310 нм.
• G.653: волокна со смещенной дисперсией (DS волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии в районе 1550 нм и длиной волны отсеч-
ки в районе 1310 нм.
• G.654: волокна с несмещенной дисперсией (SM волокна) с длиной
волны нулевой дисперсии в районе 1310 нм и длиной волны отсеч-
ки в районе 1550 нм.
• G.655: волокна со смещенной ненулевой дисперсией (NZDS волок-
на), обладающие малой дисперсией (0.1...6 пс/(нм км)) в диапазоне
длин волн 1530... 1565 нм.
Специальные типы одномодовых волокон. Кроме перечисленных
выше трех основных типов одномодовых волокон, существует еще
несколько специальных типов одномодовых волокон, применяемых
в волоконно-оптических устройствах.
• Волокна для компенсации дисперсии (DC - Dispersion Compen-
sating), применяемые в модулях компенсации дисперсии.
• Волокна с примесью редкоземельных элементов, применяемые в
оптических усилителях, например в EDFA - Erbium Doped Fiber
Amplifier.
• Волокна, сохраняющие состояние поляризации излучения (РМ -
Polarization Maintaining), применяемые в поляризационных делителях
и смесителях.
Оптические волокна для линий связи
13
ГЛАВА I
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Раздел II
ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
$ 4. Спектр потерь в прямом волокне
Зависимость потерь в кварцевых оптических волокнах от длины вол-
ны света представлена на рис. 1.3. Как видно из этого рисунка, потери
ограничиваются: релеевским рассеянием, инфракрасным поглощением
и резонансным поглощением ионов ОН («водяные» пики). Кривая но-
сит иллюстративный характер, так как для разных типов волокон и раз-
ных производителей величина потерь может различаться. Наиболее
сильно могут различаться потери в «водяных» пиках на X = 1290 нм и
1383 нм. Так, в новых моделях SM волокон: AllWave (Lucent Technolo-
gies), SMF-28e (Corning), SMR (Pirelli) - отсутствует пик на X = 1383 нм и
снижена чувствительность к воздействию водорода.
Первое окно
Второе окно (О)
Третье окно (С)
Четвертое окно (L)
Пятое окно (S)
ВОО 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
Длина волны,нм
Окна прозрачности и диапазоны
длин волн:
780 ...860 нм
1260... 1360 нм
1530...1565 нм
1565...1625 нм
1460...1530 нм
потери
релеевское рассеяние
инфракрасное поглощение
Рис. 1.3. Спектр потерь и положение окон прозрачности в кварцевых оптических
волокнах
Релеевское рассеяние уменьшается с увеличением длины волны
(~ 1/Х4), а инфракрасное поглощение, наоборот, увеличивается. Аб-
солютный минимум потерь приходится на X = 1550 нм. Для лучших
образцов промышленных SM волокон потери на этой длине волны
составляют 0.18... 0.19 дБ/км.
Однако, как показывают исследования, и эти потери могут быть
уменьшены. В окнах прозрачности основной вклад в потери обуслов-
14
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРИ
В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
лен релеевским рассеянием, а коэффициент релеевского рассеяния за-
висит от режима тепловой обработки заготовки и уменьшается при сни-
жении температуры вытяжки волокна. При снижении температуры вы-
тяжки до 1800°С и скорости вытяжки до 1 м/с потери в волокне с ле-
гированной GeO2 сердцевиной удалось уменьшить до 0.16 дБ/км на дли-
не волны 1550 нм и до 0.29 дБ/км на длине волны 1310 нм.
Дальнейшее уменьшение потерь может быть получено в волокнах
с депрессированной оболочкой. В них потери из-за релеевского рас-
сеяния уменьшаются, так как снижается степень легирования серд-
цевины. Кроме того, уменьшаются и потери, возникающие из-за де-
фектов, появляющихся при вытяжке волокна, так как сердцевина и
оболочка в таком волокне лучше согласованы по вязкости.
В последних разработках SM волокон за счет улучшения технологии
очистки от водяных паров удалось снизить потери в «водяном» пике
(ОН) на X = 1383 ± 3 нм. Волокна типа LWPF (Low Water Peak Fiber) про-
изводятся несколькими компаниями: AllWave Lucent Technologies (те-
перь это OFS), SMF-28e (Corning), SMR (Pirelli). Потери в «водяном» пи-
ке уменьшены до величины 0.31 дБ/км, что меньше, чем потери во вто-
ром окне прозрачности на X = 1310 нм (0.35 дБ/км).
Согласно сообщению на международной конференции FOC-2002,
компании Sumitomo удалось установить новый рекорд в достижении
минимальных потерь в одномодовом волокне: 0.151 дБ/км на X. —
1568 нм. Предыдущий рекорд 0.154 дБ/км был установлен еще в
1986 г. и рассматривался как практический предел. Сердцевина волок-
на была из чистого кварца, а оболочка была легирована фтором. По-
тери складывались следующим образом: релеевское рассеяние
0.128 дб/км, инфракрасное поглощение 0.014 дБ/км, примеси ОН
0.004 дБ/км и несовершенства волокна 0.004 дБ/км. Потери в диапа-
зоне 1520... 1606 нм не превышали 0.160 дБ/км. Такое волокно поз-
воляет увеличить расстояние между ретрансляторами на 30 % по срав-
нению с волокном, сердцевина которого легирована германием.
$ 5. Окна прозрачности
Как видно из рис. 1.3, для передачи оптических сигналов может
быть использован широкий участок спектра, где потери в волокнах
достаточно малы. Его принято разбивать на более узкие участки - ра-
бочие диапазоны, или окна прозрачности. Первоначально под окна-
ми прозрачности понимались участки длин волн вблизи узких ло-
кальных минимумов в зависимости потерь от длины волны: 850 нм
(1-е), 1310 нм (2-е), 1550 нм (3-е). Постепенно с развитием техноло-
Оптические волокна для линий связи
15
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
гии очистки кварцевого стекла стала доступна вся область малых по-
терь от 1260 нм до 1675 нм. Кривая потерь теперь выглядит достаточ-
но гладкой, и локальные минимумы на ней слабо выражены.
Первое окно прозрачности использовалось в 70-х годах в первых
линиях связи на многомодовых волокнах. Тогда полупроводниковые
источники излучения выпускались промышленностью только на дли-
ну волны 850 нм (GaAs). В настоящее время из-за большой величины
потерь в волокнах этот диапазон используется в основном в локаль-
ных вычислительных сетях.
Второе окно прозрачности (О) стало использоваться в 80-х годах
в линиях дальней связи, после того как на базе тройных и четверных
гетероструктур были разработаны источники излучения на длину
волны 1310 нм. В это окно попадает и длина волны нулевой диспер-
сии SM волокон. В настоящее время второе окно прозрачности ис-
пользуется преимущественно в городских и зоновых линиях.
Третье окно прозрачности (С) было освоено в начале 90-х годов.
В него попадают одновременно полоса усиления EDFA— Erbium
Doped Fiber Amplifier (волоконный усилитель, легированный эрби-
ем) и абсолютный минимум поглощения в кварцевом волокне. Так
как SM волокна обладают в третьем окне прозрачности большой дис-
персией, то было разработано DS волокно с длиной волны нулевой
дисперсии, смещенной в это окно. Третье окно наиболее широко ис-
пользуется в магистральных линиях (Ростелекомом и другими круп-
ными операторами связи).
В последнее время с развитием систем с мультиплексированием ка-
налов по длинам волн (DWDM — Dense Wavelength Division Multiplexing)
третье и прилегающие к нему четвертое и пятое окна прозрачности вы-
зывают повышенный интерес. Так, специально для применения в сис-
темах DWDM были созданы несколько типов NZDS волокон, облада-
ющих в этих окнах ненулевой дисперсией. В зарубежной литературе ди-
апазоны длин волн, соответствующие этим трем окнам, получили спе-
циальные наименования: третье окно- (С) стандартный диапазон
(Conventional band), четвертое окно - (L) длинноволновый диапазон
(Long band), а пятое окно - (S) коротковолновый диапазон (Short band).
Четвертое окно прозрачности (L) позволяет передвинуть длинно-
волновую границу DWDM систем на 1620 нм. Для работы одновре-
менно в третьем и четвертом окнах прозрачности используются оп-
тические усилители с увеличенной шириной полосы частот и NZDS
волокна с малым углом наклона дисперсионных кривых.
Пятое окно прозрачности (S) появилось после создания волокна
AllWave. В этом волокне в результате тщательной очистки его от по-
16
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРИ
В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
сторонних включений потери в «водяном» пике на длине волны
1390 нм были снижены до 0.31 дБ/км, что меньше, чем во втором ок-
не прозрачности на длине волны 1310 нм (0.35 дБ/км). Пятое окно
прозрачности завершило освоение спектральной области малых по-
терь в волокне, простирающейся от 1280 нм до 1650 нм.
Согласно информации, полученной из EXFO (Канада), Междуна-
родный союз телекоммуникаций (ITU) утвердил новые спектральные
диапазоны в интервале длин волн 1260.... 1675 нм (таблица № 1.1).
Официальная публикация ожидается после согласования с рекомен-
дациями на оптические компоненты (G. 671) и технологию DWDM
(G. 692).
Таблица № 1.1. Спектральные диапазоны для одномодовых волокон
О - диапазон 1260... 1360 нм Основной (Original)
Е - диапазон 1360...1460 нм Расширенный (Extended)
S - диапазон 1460... 1530 нм Коротковолновый (Short wavelength)
С - диапазон 1530... 1565 нм Стандартный (Conventional)
L - диапазон 1565... 1625 нм Длинноволновый (Long wavelength)
U - диапазон 1625... 1675 нм Сверхдлинный (Ultra-long wavelength)
$ 6. Механизмы возникновения потерь при изгибе волокна
Зависимость потерь от диаметра петельки (одиночной) в SM во-
локне, измеренная на X = 1300 нм, приведена на рис. 1.4. При боль-
ших значениях диаметров петельки потери не зависят от ее диамет-
ра. Однако когда диаметр петельки уменьшается до критического зна-
чения (10...20 мм), потери начинают быстро увеличиваться (по экс-
поненциальному закону). Так, при намотке нескольких витков SM во-
локна на карандаш или шариковую ручку потери могут увеличить-
ся на 20...40 дБ.
Потери при изгибании волокна возникают по двум причинам. Во-
первых, потери возникают в месте соединения прямого и изогнуто-
Оптические волокна для линий связи
17
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
го волокна. Обусловлены они тем, что в изогнутом волокне центр мо-
дового пятна смещен относительно оси волокна на некую величину
d, зависящую от радиуса изгиба волокна (рис. 1.5). В результате мо-
довые пятна прямого и изогнутого волокна в месте их соединения
оказываются смещенными друг относительно друга также на величи-
ну d. Поэтому только часть мощности моды «прямого» волокна (ди-
аметром w) передается моде изогнутого волокна, а остальная же мощ-
ность преобразуется в оболочечные моды и в конечном счете теря-
ется.
Рис. 1.4. Зависимость потерь
от диаметра петельки (одиноч-
ной) в SM волокне, измеренная на
X = 1300 нм
Рис. 1.5. Схема, поясняющая причину возникновения потерь в месте соединения пря-
мого и изогнутого волокна
а) В изогнутом волокне центр модового пятна смещен относительно оси волокна
на некую величину d
б) В месте соединения «прямого» и изогнутого волокна их модовые пятна смеще-
ны друг относительно друга на величину d
Во-вторых, мощность теряется и непосредственно в изогнутом во-
локне. Происходит это из-за того, что в изогнутом волокне перифе-
18
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРИ
В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
рийная часть моды распространяется со скоростью больше скорости
света в среде (в оболочке). Эта часть моды излучается в оболочку во-
локна и в конечном счете теряется (рис. 1.6). Величина этих потерь
тем больше, чем больше число витков волокна и чем меньше ради-
ус изгиба волокна.
Излучение
Оболочка
Распределение
интенсивности
А первой моды
Сердцевина; —►
Плоскость
фазового фронта
Рис. 1.6. Схема, поясняющая возникнове-
ние потерь в изогнутом волокне
ж Точка, где скорость распростра-
нения фазового фронта превысила ско-
рость света в среде
Таким образом, потери в изогнутом волокне возникают из-за двух
различных механизмов. В первом случае потери зависят только от ра-
диуса изгиба волокна и не зависят от числа витков. А во втором слу-
чае они зависят и от радиуса изгиба, и от числа витков.
$ 7. Спектр потерь в изогнутом волокне
Спектры потерь в изогнутых и «прямых» волокнах могут суще-
ственно различаться. В «прямых» волокнах потери ограничивают-
ся в основном релеевским рассеянием и уменьшаются с увеличе-
нием длины волны ~ 1/А.4, например, на X = 1550 нм потери все-
гда меньше, чем на X = 1310 нм. В то же время в изогнутых во-
локнах потери могут, наоборот, увеличиваться с увеличением дли-
ны волны.
Пример зависимости потерь от длины волны в SM волокне, два
витка которого намотаны на цилиндрическую оправку диаметром
23 мм, приведен на рис. 1.7. Из рисунка видно, что в изогнутом во-
локне потери увеличиваются с увеличением длины волны. Объяс-
няется это тем, что при этом увеличивается диаметр моды и все
большая часть мощности моды излучается в оболочку волокна.
Этот факт используется в рефлектометрии для поиска мест изгиба
волокон.
Оптические волокна для линий связи
19
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Диаметр моды и, соответственно, относительные мощности, рас-
пространяющиеся в сердцевине и оболочке волокна, зависят не толь-
ко от длины волны излучения (А,), но и от радиуса сердцевины (а) и
разности показателей преломления между сердцевиной и кварцевой
оболочкой (п! - п2). Из этих параметров можно образовать безразмер-
ную комбинацию, часто используемую при расчетах и называемую
параметром волокна V:
V = k a NA = (2л/Х) а (п2! - п22)|/2, (1.1)
где к = (2л/Х) - волновое число (в вакууме), а — радиус сердцевины,
NA - (п2! - п22)1/2 - числовая апертура.
Рис. 1.7. Рефлектограммы
потерь в SM волокне, намо-
танном на оправку диамет-
ром 23 мм, измеренные на
трех длинах волн
Параметр волокна V однозначно характеризует относительные
мощности, распространяющиеся в сердцевине и в оболочке волокна
(рис. 1.8). Как видно из этого рисунка, при V < 1 практически вся
мощность первой моды сосредоточена в оболочке и, соответствен-
но, при изгибе волокон с таким малым параметром V потери излу-
чения будут большими.
Рис. 1.8. Доли мощностей первой и
второй мод, распространяющихся в
оболочке волокна
20
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРИ
В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
Характерно также, что кривая относительной мощности для пер-
вой моды не обрывается при V —> 0. Это означает, что теоретичес-
ки в волокне может распространяться излучение со сколь угодно
большой длиной волны (т.е. основная мода волокна не имеет отсеч-
ки). Однако так как при V —> 0 основная часть мощности распро-
страняется вне сердцевины, то потери на изгибах в таких волокнах
велики.
При V > 1 доля мощности основной моды, распространяющейся
в оболочке, быстро уменьшается с ростом V, и при V = 2.4 она состав-
ляет величину порядка 0.1. Соответственно с увеличением парамет-
ра V уменьшаются и потери при изгибе волокна. Дальнейшее увели-
чение параметра V нецелесообразно, так как при V > 2.4 в волокне уже
может распространяться вторая мода.
$ 8. Эффективная длина волны отсечки
Минимальная длина волны, при которой в волокне распространя-
ется только одна мода, называется длиной волны отсечки. При задан-
ных значениях числовой апертуры и радиуса сердцевины ее можно
рассчитать исходя из условия V = 2.4. Однако на практике использу-
ется не расчетное значение длины волны отсечки, а ее эффективное
значение, которое находится экспериментально по методике, опреде-
ляемой стандартом ITU - Т, G. 650.
Эта методика основана на том, что вторую моду можно отсечь,
изогнув волокно. В середине прямого отрезка волокна длиной 2 м де-
лается петля диаметром 28 см и измеряется зависимость интенсив-
ности прошедшего через волокно излучения от длины волны. Вбли-
зи длины волны отсечки интенсивность прошедшего излучения
уменьшается (примерно в три раза) по сравнению с ее значением в
отсутствие петли из волокна.
Таким образом, получается, что если волокно «прямое» (петля от-
сутствует), то в нем распространяются две моды. Соответственно, при
этом параметр волокна V > 2.4, а эффективная длина волны отсеч-
ки меньше ее теоретического значения, получаемого из условия
V = 2.4.
В отличие от «теоретической» эффективная длина волны отсеч-
ки зависит от длины волокна и наличия в нем изгибных деформаций.
После укладки волокна в оптический кабель изгибных деформаций в
волокне становится больше. Поэтому максимально возможная дли-
на волны отсечки в кабеле всегда меньше максимально возможной
длины волны отсечки в волокне.
Оптические волокна для линий связи
21
ГЛАВА I
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Оценим длину волны отсечки в SM волокне исходя из условия
V - 2.4. Полагая (согласно спецификации) в выражении для параме-
тра волокна (V = (2л/Х) a NA) диаметр сердцевины 2а равным 8.3 мкм,
а числовую апертуру NA равной 0.12, получаем: V = Далее, ис-
пользуя условие V = 2.4, находим «теоретическое» значение длины
волны отсечки Хот =1310 нм.
Чем ближе рабочая длина волны к длине волны отсечки, тем луч-
ше волокно «ведет» свет и тем меньше величина дополнительных по-
терь, возникающих при изгибах такого волокна. Гистограммы распре-
деления эффективной длины волны отсечки в волокнах компании
Hitachi и длины волны излучения лазерного диода приведены на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Гистограммы длины волны отсечки для волокна Hitachi и длины волны из-
лучения ФП-лазера (Фабри-Перо)
Из гистограмм видно, что почти в половине случаев длина волны
излучения оказывается меньше эффективной длины волны отсечки в
волокне, т. е. волокно в этом случае уже не будет одномодовым. Одна-
ко волокно, уложенное в кабель, испытывает достаточно много изгибов
(в частности, из-за повива), и в нем эффективная длина волны отсеч-
ки уменьшается так, что вторая мода практически полностью отсека-
ется. Проблемы возникают только при работе с короткими отрезками
волокон (например, с пачкордами). В них при прецизионных измере-
ниях потерь приходится создавать петельки для отсечки второй моды.
$ 9. Потери из-за разности диаметров модовых пятен
Распределение интенсивности первой моды волокна в поперечном
сечении хорошо описывается функцией Гаусса: I(r) = Io ехр(- 8r2/ w2),
где w — диаметр модового пятна. Таким образом, расчет потерь в ме-
22
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИХ ПОТЕРИ
В ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКНАХ
сте соединения волокон сводится к хорошо известной задаче об эф-
фективности согласования двух гауссовых пучков (в месте их пере-
тяжки, где фазовый фронт у них плоский). Эти потери возникают из-
за непараллельности этих пучков и смещения их друг относительно
друга в поперечном направлении, а также и из-за неравенства диа-
метров этих пучков и их эллиптичности.
Отраженной мощностью мы пренебрегаем, так как предполага-
ем, что в месте соединения создается хороший оптический контакт.
Непараллельность и эллиптичность пучков, как правило, мала и ос-
таются две основные причины возникновения потерь при соедине-
нии волокон: неравенство диаметров пучков (диаметров модовых пя-
тен) и их поперечное смещение друг относительно друга.
Диаметр модового пятна w однозначно определяется величиной
параметра волокна V (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Зависимость нормированного
диаметра первой моды от параметра
волокна V
Расчет по формуле:
w/2a = 0.65 + 1.619 V '3/2 + 2.879 V 6
(точность 1 % при 1.2 < V < 2.4)
Расчет по приближенной формуле:
w/2a = 2.6/V = 0.83 'К/(2а NA)
Как следует из сравнения зависимостей, приведенных на рис. 1.10,
при V < 2.5 для оценки радиуса модового пятна удобно использовать
приближенные формулы:
w = 0.83 X/NA, (1.2)
w = 7 X. (при NA = 0.118). (1.3)
Отсюда видно, что в первом приближении радиус модового пят-
на не зависит от радиуса сердцевины и определяется отношением
длины волны излучения к числовой апертуре волокна. Учитывая, что
в SM волокнах числовая апертура NA = 0.12, получаем оценку для ди-
аметров модовых пятен: w = 9.2 мкм (X = 1.31 мкм) и w = 10.8 мкм
(Х = 1.55 мкм), что совпадает (в пределах допуска) со значениями,
приведенными в спецификациях на SM волокна.
Оптические волокна для линий связи
23
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Зависимость потерь в месте соединения волокон от относительной
разности диаметров модовых пятен изображена на рис. 1.11.
Рис. 1.11. Зависимость потерь вместе
соединения волокон от относительной
разности диаметров модовых пятен
Расчет по формуле:
ад„ (дБ) = -10 log(4/[(w + &.w)/w +
w/(w + Aw)]2
Расчет no приближенной формуле:
ад„ (дБ) = 4.34 (txw/w)2
По международному стандарту ITU-T G. 652 относительное откло-
нение диаметров модовых пятен SM волокон не должно превышать
10 %. Как видно из сравнения зависимостей, приведенных рис. 1.11,
при Aw/w <0.1 потери в месте соединения волокон хорошо описы-
ваются приближенной формулой:
ад„ (дБ) = 4.34 (Aw/w)2. (1.4)
При Aw/w < 10 % получаем, что аДи(дБ) < 0.05 дБ.
Характерно, что потери в месте соединения волокон пропорцио-
нальны квадрату разности диаметров модовых пятен и, следователь-
но, не зависят от знака этой разности, как и должно быть, так как ве-
личина этих потерь не зависит от направления распространения све-
та. Учитывая, что среднее значение диаметра модового пятна в SM во-
локнах на А. = 1550 нм равно 10.4 мкм, (1.4) можно привести к еще бо-
лее удобному для оценок виду:
«ди (дБ) = 0.04 Aw2, (1.5)
где Aw - разность диаметров модовых пятен, измеряемая в микронах.
§10 . Потери из-за смещения сердцевин волокон
При юстировке волокон по кварцевой оболочке основной вклад
в общие потери дает компонента, возникающая из-за смещения d
сердцевин волокон друг относительно друга:
ad (дБ) = 4.34 (d/w)2. (1.6)
24
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
Смещение сердцевин соединяемых волокон при их юстировке по
оболочке возникает в основном из-за эксцентриситета сердцевин со-
единяемых волокон. В волокнах, производимых компаниями Corning
и Hitachi, эксцентриситет сердцевин составляет ± 0.5 мкм. Соответ-
ственно, из-за эксцентриситета сердцевин диаметры модовых пятен
свариваемых волокон в самом худшем случае могут быть смещены
друг относительно друга на 1 мкм. Потери при этом составят величи-
ну 0.05 дБ.
Допуск на диаметр волокон определяет величину смещения серд-
цевин волокон друг относительно друга при соединении их с помо-
щью адаптеров и механических соединителей и влияет на точность,
с которой удается скорректировать эксцентриситет свариваемых во-
локон.
Собственный изгиб волокна влияет на величину потерь при
одновременной сварке нескольких пар волокон. Если радиус
этого изгиба мал, то не удается одинаково хорошо сьюстировать
все пары соединяемых волокон. У большинства фирм-
изготовителей радиус кривизны собственного изгиба волокна не пре-
вышает 4 м.
Раздел III
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ
ЛИНИЯХ СВЯЗИ
§11 . Распределение потерь в линии связи
Измерения потерь проводятся для оценки качества ВОЛС. В боль-
шинстве случаев потери излучения (а не дисперсия) являются основ-
ным фактором, ограничивающим длину ретрансляционного участ-
ка линии связи.
В настоящее время разработана и широко используется измери-
тельная аппаратура, позволяющая не только определять с высокой
точностью величину полных потерь в линии (мультиметры), но и
распределение потерь вдоль линии (оптические рефлектометры). Од-
нако эти измерения, а также их интерпретация обладают определен-
ной спецификой, свойственной волоконно-оптической технике, и
требуют специального рассмотрения.
Полные потери а, вносимые линией связи длиной L, складывают-
ся из потерь в строительных длинах оптического кабеля qB LCT, потерь
Оптические волокна для линий связи
25
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
в сварных соединениях волокон асв и потерь в разъемных соедине-
ниях пигтейлов на концах линии Ор .
а(дБ) = q„ L + (N+1) + 2 ctp, (1.7)
где qB - погонные потери в волокне (дБ/км), N = L/LCT - число стро-
ительных длин оптических кабелей, уложенных в линию, N + 1 — чис-
ло сварных соединений волокон в линии, LCT - строительная длина
оптического кабеля (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Схема распределения потерь в ретрансляционном участке линии
Наиболее высокие требования предъявляются к величине потерь
в оптическом кабеле и в сварных соединениях волокон (на одну стро-
ительную длину кабеля приходится примерно одно сварное соеди-
нение). Требования к величине потерь в разъемных соединениях ме-
нее жесткие (их надо сравнивать с полными потерями в линии). По-
тери, которые иногда возникают в местах изгибов волокон в пигтей-
лах, учитывать не будем.
Оценим величину полных потерь в ретрансляционном участке
линии длиной L = 80 км (типичное значение для магистральной ли-
нии без оптических усилителей). Будем исходить из того, что стро-
ительная длина оптического кабеля равна LCT = 5 км, а величина по-
терь в сварных соединениях не превышает асв = 0.05 дБ (требования
Ростелекома). Основные потери в линии возникают из-за потерь
в волокне, их мы положим равными q = 0.2 дБ/км на X = 1550 нм
и q = 0.33 дБ/км на X = 1310 нм (типичные значения). Потери
в разъемных соединениях положим равными среднему значению
потерь в некалиброванных разъемах (Ор = 0.3 дБ). Результаты оце-
нок приведены в таблице Ne 1.2.
При использовании высококачественного оборудования и соблю-
дения технологии монтажа полные потери в линии получаются близ-
кими к их номинальному значению. Если есть уверенность, что эти
условия соблюдены, то можно ограничиться только измерением пол-
ных потерь в линии с помощью мультиметра. Мультиметр значи-
тельно более простой прибор, чем рефлектометр, и измерения пол-
ных потерь в линии с его помощью требуют значительно меньше вре-
26
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
мени, чем измерения распределения потерь в линии с помощью ре-
флектометра. Такой подход используется для того, чтобы уменьшить
время монтажа линии. Однако в тех случаях, когда нет уверенности
в том, что все технологические условия соблюдены, необходимо из-
мерять распределение потерь вдоль линии связи.
Таблица № 1.2. Распределение потерь (номинальных) в линии связи
Рабочая длина волны Потери в оптическом кабеле Потери в сварных соединениях Потери в разъемных соединениях Полные потери, вносимые линией
1550 нм 0.2x80 = 16 дБ 0.05x17 = 0.85 дБ 0.3x2 = 0.6 дБ 17.45 дБ
1310 нм 0.33x80 = 26.4 дБ 0.05x17 = 0.85 дБ 0.3x2 = 0.6 дБ 27.85 дБ
§12 . Потери в сварных соединениях волокон
Сварка SM волокон производится с помощью автоматизирован-
ных сварочных аппаратов, осуществляющих не только сварку воло-
кон, но и оценку величины потерь в месте соединения волокон. Юс-
тировка и оценка величины потерь в месте соединения волокон про-
изводятся по смещению сердцевин волокон, что позволяет создавать
сварные соединения со средними потерями порядка 0.02 дБ. Эта ве-
личина сравнима с точностью измерения потерь в сварных соедине-
ниях (~ 0.01 дБ) как с помощью рефлектометров, так и с помощью
мультиметров. То есть можно полагать, что в лабораторных услови-
ях SM волокна свариваются практически без потерь.
Столь малые потери в сварных соединениях SM волокон дости-
гаются при условии выполнения целого ряда технологических требо-
ваний: прецизионной настройки режимов сварочного аппарата, ис-
пользовании высококачественного скалывателя (среднее значение уг-
ла скалывания торца волокна 0.5°) и тщательной очистки поверхно-
сти свариваемых волокон. Однако при работе в поле не всегда уда-
ется соблюсти все эти технологические требования, что приводит к
возникновению различного рода нарушений качества сварного соеди-
нения. На рис. 1.13 приведены типичные искажения сварных соеди-
нений примерно так, как они видны на экране сварочного аппарата.
Оптические волокна для линий связи
27
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
сердцевин сердцевин
Рис. 1.13. Примерный вид дефектов сварных соединений волокон на экране авто-
матизированного сварочного аппарата
Как уже говорилось, на экран автоматизированных сварочных ап-
паратов выводится не только изображение волокон, но и оценка ве-
личины потерь в сварном соединении. В большинстве аппаратов она
рассчитывается по величине смещения сердцевин свариваемых воло-
кон. Однако такая оценка не учитывает (как видно из рис. 1.13) не-
совершенства сварного соединения, приводящего к появлению избы-
точных потерь. Кроме того, так как в общем случае диаметры модо-
вых пятен свариваемых волокон не равны друг другу, то избыточные
потери возникают и при высоком качестве соединения волокон.
Эти потери (аДи(дБ) — 4.34 (Aw/w)2 (1.4)) пропорциональны ква-
драту относительной разности диаметров модовых пятен сваривае-
мых волокон. По международному стандарту G.652 относительные
вариации диаметра модового пятна не превышают 10 %. Полагая
Aw/w = 0.1, получаем аДи(дБ) = 0.043 дБ. Хотя эта величина и мень-
ше 0.05 дБ (требования Ростелекома), однако нет гарантии, что ва-
риация диаметра волокна на практике не превысит 10 %. Поэтому
окончательный вывод о качестве сварного соединения волокон мо-
жет быть сделан только после того, как будут проведены прямые из-
мерения потерь в этом соединении.
Наименьших потерь в сварных соединениях волокон удается до-
биться при юстировке по сердцевине волокон с коррекцией эксцен-
триситета. В этом случае потери возникают в основном из-за неравен-
ства диаметров модовых пятен свариваемых волокон. Допуск на ди-
аметр модовых пятен у большинства ведущих компаний-производи-
телей на X = 1310 нм составляет ± 0.5 мкм. Соответственно, в самом
худшем случае диаметры модовых пятен свариваемых волокон могут
различаться на 1 мкм. Потери при этом составят величину 0.04 дБ.
Компании Corning и Hitachi уменьшили этот допуск до ± 0.4 мкм и,
соответственно, снизили эти потери до 0.025 дБ.
Допуск на диаметр модовых пятен ± 0.5 мкм соответствует меж-
дународному стандарту ITU-T G. 652, согласно которому он не дол-
жен превышать 10 %. Это означает, что максимальная разница диа-
28
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
метров модовых пятен у волокон разных производителей не превы-
шает 10 % и, соответственно, возникающие из-за этого потери не пре-
вышают 0.04 дБ.
Однако в оптический кабель, как правило, укладываются волок-
на какой-то одной производящей компании. При соединении стро-
ительных длин таких кабелей максимальная разница диаметров мо-
довых пятен получается значительно меньше. Так, например, для во-
локон компании Hitachi относительная флуктуация диаметра модо-
вых пятен составляет величину всего лишь порядка 1 % (рис. 1.14),
а возникающие из-за этого потери не превышают 0.004 дБ.
СО
СО
8.7 8.8 8.9 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
Диаметр модового пятна, нм
Рис. 1. 14. Гионограмма распределения диаметра модовых пятен в SM волокнах ком-
пании Hitachi на длине волны 1310 нм
На практике средняя величина потерь при сварке волокон одной
производящей компании составляет < 0.05 дБ и определяется совокуп-
ностью факторов, таких, как плохой скол, грязь на торцевой или бо-
ковой поверхности волокон, эллиптичность и флуктуации диаметра
оболочки, погрешности в настройке режима сварочного аппарата и т. д.
§13 . Потери в разъемных соединениях волокон
Торцевые поверхности одномодовых волокон в оптических разъ-
емах имеют сферическую форму с радиусом закругления 10...25 мм
для PC разъемов (PC — Physical Contact) и 5... 12 мм для АРС разъемов
(АРС - Angled Physical Contact). В соединенном состоянии торцы сты-
куемых наконечников прижимаются друг к другу с определенным
усилием (обычно 8... 12 Н). Возникающая при этом эластичная де-
Оптические волокна для линий связи
29
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
формация наконечников приводит к появлению оптического контак-
та (рис. 1.15).
Область оптического контакта
8°,
FC/PC
SC/PC
Наконечник
10. „25 мм
Втулка
FC/PC
SC/PC
На*Ьнечник
FC/APC
SC/APC
7 R = 5..
Втулка
12 мм
FC/APC
SC/APC
Рис. 1.15. Схема образования оптического контакта в месте соединения наконеч-
ников разъемов PC и АРС
Две поверхности считаются находящимися в оптическом контак-
те, если расстояние между ними много меньше длины волны света.
При этом, чем меньше расстояние между этими поверхностями, тем
меньше будет и величина отраженного от них света. Качество опти-
ческого контакта определяется качеством шлифовки и последующей
полировки торцевой поверхности волокон. Для PC разъемов ETSI ре-
комендует величину коэффициента френелевского отражения от ме-
ста оптического контакта менее -35 дБ. Стандартная шлифовка, как
правило, обеспечивает -40 дБ.
Многие поставщики оптических коммутационных шнуров пред-
лагают разъемы со специальной шлифовкой, обеспечивающие коэф-
фициент отражения менее -55 дБ. Это так называемые разъемы Су-
пер- и Ультра-PC. На практике такая шлифовка оказывается беспо-
лезной, так как буквально после нескольких подключений коэффи-
циент отражения увеличивается до величины, свойственной обычно-
му PC разъему. Происходит это из-за неизбежного появления пыли
и микроцарапин на торцевых поверхностях разъемов.
Поэтому, когда требуется коэффициент отражения не хуже -55 дБ,
разумнее использовать АРС разъемы. В АРС разъемах нормаль к кон-
тактной поверхности наклонена к оси наконечника под углом 8°
(рис. 1.15). В такой конструкции коэффициент отражения не превыша-
ет -60 дБ как в соединенном, так и в разъединенном состоянии. В соеди-
ненном состоянии типичным является значение от -70 до -80 дБ.
Таким образом, в PC и АРС разъемах только ничтожно малая часть
излучения отражается от места соединения торцов волокон. Поэтому
потери, вызванные отражением света, пренебрежимо малы. Если пре-
небречь также потерями, возникающими из-за дефектов на торцах
волокон, то основной причиной, вызывающей потери в месте соеди-
30
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
нения разъемов, является смещение сердцевин соединяемых волокон
относительно друг друга вследствие эксцентриситета (неконцентрич-
ности) как самих волокон, так и деталей крепления разъема (рис. 1.16).
Рис. 1.16. Сложение разных видов неконцентричности в наконечнике
Оценим допустимую величину смещения сердцевин волокон ис-
ходя из того, что потери в разъемах, в соответствии рекомендация-
ми ETSI, не должны превышать 0.5 дБ. Зависимость этих потерь от
величины смещения сердцевин d описывается формулой (1.6): Otj (дБ)
- 4.34 (d/w)2. Учитывая, что диаметр модового поля w ~ 10 мкм, по-
лучаем, что величина смещения сердцевин друг относительно друга
должна быть меньше 3.4 мкм.
Потери принято относить к одному определенному разъему (не-
смотря на то, что измеряемой величиной являются потери в месте со-
единения двух разъемов). Так можно делать, когда потери в месте со-
единения разъемов обусловлены только смещением сердцевин во-
локон, и один разъем при этом образцовый (его также называют ма-
теринским или мастер-разъемом). Образцовый разъем А выделен сре-
ди других разъемов тем, что в нем ось сердцевины волокна совпада-
ет с номинальным центром разъема (рис. 1.17).
Все измерения при изготовлении оптических шнуров выполняют-
ся только относительно образцового разъема. Данные именно этих
измерений и указываются в каталогах всех производителей, а также
на упаковке готовых изделий. Но при использовании оптических
шнуров типовой разъем стыкуется не с образцовым разъемом, а с та-
ким же типовым разъемом (любой с любым). В таких соединениях
смещения сердцевин получаются больше почти в 1.5 раза, а потери
(в дБ) увеличиваются при этом примерно в 2 раза (рис. 1.18).
Оптические волокна для линий связи
31
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Рис. 1.17. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) —в типовом (не-
калиброванном) разъеме и (6)-в образцовом разъеме А
<а
га
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Потери в разъёме, дБ
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
Рис. 1.18. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении типовых
(некалиброванных) разъемов (любого с любым)
Для компенсации негативного влияния эксцентриситета применя-
ются различные способы регулировки (настройки) разъемов. Наиболь-
шее распространение получила технология, в которой используется об-
разцовый разъем Б (со смещенной сердцевиной волокна). В образцо-
вом разъеме Б сердцевина волокна смещена относительно номиналь-
ного центра (параметры оговорены в спецификации IEC) примерно на
половину радиуса зоны возможных отклонений сердцевины (рис. 1.19).
Потери в месте соединения наконечников стандартного разъема и
образцового разъема Б, как легко видеть из рис. 1.19, будут изменять-
ся при вращении одного из наконечников вокруг продольной оси.
Своих экстремальных значений эти потери достигают в положениях,
32
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
Рис. 1.19. Местоположение сердцевины волокна в наконечниках: (а) — в некалибро-
ванном разъеме и (б)-в образцовом разъеме Б
где совпадают азимуты их сердцевин. Таким образом, имеется возмож-
ность при изготовлении разъема настраивать его на минимум потерь.
Настройка разъема осуществляется следующим образом. Вращая из-
готовленный наконечник вокруг продольной оси, определяют его по-
ложение относительно образцового, при котором достигается наимень-
ший уровень вносимых потерь, после чего наконечник фиксируется в
корпусе разъема. Наконечник может быть вставлен в корпус разъема в
одном из четырех положений (со смещением вокруг оси на 90°). В резуль-
тате сердцевина волокна попадает в строго определенный (относительно
корпуса разъема) квадрант торцевой поверхности (рис. 1.19). При со-
единении откалиброванных таким способом разъемов (любого с любым)
потери получаются в среднем примерно в два раза меньше (рис. 1.20).
8000
7000
6000
Н 5000
t 4000
? 3000
2000
1000
о
О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2
Потери в разъёме, дБ
Рис. 1.20. Гистограмма распределения потерь, вносимых при соединении калибро-
ванных разъемов (любого с любым)
Оптические волокна для линий связи
33
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Достоинство этого способа настройки разъемов, кроме эффектив-
ного уменьшения потерь (таблица № 1.3), заключается также и в том,
что используются стандартные наконечники и что стоимость таких
калиброванных разъемов увеличивается незначительно. Этот способ
настройки специфицирован IEC и поддержан большинством круп-
ных производителей, что обеспечивает совместимость и взаимоза-
меняемость изготавливаемых ими разъемов.
Таблица № 1.3. Потери, вносимые при соединении разъемов
Параметр Некалиброванные разъемы Калиброванные разъемы
Потери при соединении с образцовым разъемом, дБ. Среднее 0.20 Среднее 0.14
94% <0.30 95% <0.30
97% < 0.40 99% <0.40
Потери при соединении «любой с любым», дБ. Среднее 0.30 Среднее 0.15
60% <0.30 94% <0.30
85% <0.50 98% < 0.40
Макс 1.2 Макс 0.71
В настоящее время на телекоммуникационных сетях в Европе на-
иболее часто применяются некалиброванные разъемы со специфици-
рованным значением вносимых потерь (относительно образцового
разъема) не более 0.5 дБ. Однако поскольку с ростом числа телеком-
муникационных сетей возрастает и количество точек соединений, то
для снижения величины полных потерь все чаще применяются кали-
брованные разъемы.
$ 14. Погрешности при измерении потерь с помощью рефлектометра
Показания рефлектометра пропорциональны десятичному лога-
рифму отношения мощности импульса Pz, рассеянного назад на
расстоянии z от начала линии, к мощности импульса Ро, рассеян-
34
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
ного назад в начале линии. Это отношение зависит не только от ко-
эффициента пропускания линии T(z), но и от величин коэффици-
ентов рассеяния So - в начале линии и Sz - на расстоянии z от нача-
ла линии:
Pz/Po = -P(z) (Sz/S„). (1.8)
Двойка в показателе степени коэффициента пропускания возни-
кает из-за того, что свет проходит через участок линии длиной z дваж-
ды: в качестве прямой волны и в качестве обратной (рассеянной на-
зад) волны. Поэтому для того, чтобы рефлектометр показывал вели-
чину потерь непосредственно в децибелах
a(z) = - 10 log(T(z)), (1.9)
в его логарифмической шкале используется в два раза меньший ко-
эффициент. С помощью (1.8) и (1.9) получаем
5 log(P„/Pz) = a(z) + 5 log(So/Sz). (1.10)
Таким образом, показания рефлектометра оказываются пропор-
циональными величине потерь в линии (измеряемых в дБ) и ло-
гарифму отношения коэффициентов рассеяния в точке z = const
и в точке z = 0. Следовательно, показания рефлектометра будут из-
меняться не только из-за изменения величины потерь в линии, но
и из-за изменения коэффициента рассеяния. Появление этой сис-
тематической ошибки обусловлено тем, что с помощью рефлек-
тометра потери измеряются не прямо по отношению прошедшей
через линию мощности к мощности на входе в линию, а косвен-
но по отношению мощностей, рассеянных назад в начале и в кон-
це линии.
Так, если коэффициент рассеяния постоянен вдоль линии (Sz = So),
то log(Sz/So) = 0, и показания рефлектометра будут прямо пропорцио-
нальны величине потерь в линии (в дБ). Однако в общем случае коэф-
фициент рассеяния не постоянен вдоль линии (Sz Ф So), и log(Sz/So) Ф 0,
и, следовательно, вариации коэффициента рассеяния приводят к по-
явлению систематической ошибки.
Вариации коэффициента рассеяния возникают в основном из-за
вариаций диаметра модового пятна, так как коэффициент рассеяния
обратно пропорционален квадрату диаметра модового пятна. Такая
зависимость коэффициента рассеяния обусловлена тем, что числовая
апертура волокна NA обратно пропорциональна диаметру модово-
го пятна (выражение (1.2)). При этом, чем меньше диаметр модово-
го пятна тем больше апертура волокна, и тем большая доля мощно-
Оптические волокна для линий связи
35
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
сти, претерпевшей релеевское рассеяние в волокне (в полный теле-
сный угол 4л), попадет назад в моду волокна.
Полагая в (1.10), что отношение коэффициентов рассеяния обрат-
но пропорционально квадратам отношения диаметров модовых пя-
тен (Sz/So = (wo/ wz)2), и учитывая, что Aw - wz - w0 « w = (wo + wz)/2,
находим:
5 log(Po/Pz) = a(z) + 4.34 Aw/w. (1.11)
Таким образом, вариации диаметра модового пятна приводят к по-
явлению систематической погрешности, пропорциональной относи-
тельной величине изменения диаметра модового пятна (Aw/w). Как
видно из (1.4), потери в волокне также зависят Aw/w. Выделим эту
компоненту из полных потерь в линии в явном виде
a(z) = ao(z) + 4.34 (Aw/w)2. (1.12)
Подставив (1.12) в (1.11), получим выражение, описывающее за-
висимость отклика рефлектометра от относительной величины вари-
аций диаметра модового пятна.
5 log(P„/Pz) = Oo(z) + 4.34 (Aw/w)2 + 4.34 Aw/w. (1-13)
Характерно, что в погрешность отношение Aw/w входит в пер-
вой степени, а в потери - во второй степени. Поэтому знак потерь
всегда положительный, а знак погрешности может быть как поло-
жительным, так и отрицательным и приводить к появлению как от-
рицательных, так и положительных всплесков в рефлектограмме.
Кроме того, так как Aw/w « 1, то третий линейный член в (1.13)
больше второго квадратичного. Поэтому вариации потерь в ре-
флектограмме, вызванные вариациями диаметра модового пятна,
будут маскироваться более сильными вариациями коэффициента
рассеяния.
В ряде практически важных случаев погрешность, обусловленная
вариациями диаметра модового пятна, не является определяющей.
Например, при измерении коэффициентов затухания в строительных
длинах оптических кабелей, где вариации диаметра модового пятна,
как правило, малы. Или при измерении потерь в длинной линии
(а > 10 дБ), когда погрешность измерений будет обусловлена нели-
нейностью шкалы рефлектометра (0.02 дБ на каждый децибел изме-
ренных потерь).
В то же время, так как диаметры модовых пятен волокон в ме-
сте их сварки могут различаться до 10 %, то линейный член в
(1.13) может достигать значительной величины (~ 0.4 дБ). Поэто-
36
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
му одной рефлектограммы оказывается недостаточно, чтобы из-
мерить величину потерь в местах соединения волокон. С ее помо-
щью можно только проконтролировать наиболее плохие соедине-
ния волокон.
Систематическую погрешность, возникающую в рефлектограм-
ме из-за вариаций диаметра модового пятна в линии, можно исклю-
чить, если воспользоваться тем фактом, что знак этой погрешности
меняется при изменении направления распространения света, а знак
потерь не зависит от направления распространения света. Для этого
необходимо измерить рефлектограммы с обеих сторон линии и об-
работать их специальным образом. Схема, поясняющая алгоритм об-
работки рефлектограмм, измеренных с обеих сторон линии, изобра-
жена на рис. 1.21.
Рефлектограмма измеренная
со стороны волокна А.
Рефлектограмма измеренная
со стороны волокна Б.
1. Полусумма рефлектограмм показывает
изменение коэффициента рассеяния
2. Полуразность рефлектограмм показывает
изменение величины потерь
Рис. 1.21. Схема, поясняющая алгоритм обработки рефлектограмм, измеренных с
обеих сторон линии
С помощью рефлектометра можно измерить не только величи-
ну потерь в строительных длинах оптических кабелей и в местах
Оптические волокна для линий связи
37
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
сварки волокон, но и величину полных потерь в линии. Однако схе-
ма измерений при этом усложняется, так как для устранения влия-
ния отраженного излучения на входе и выходе линии необходимо
установить дополнительные катушки с волокном. Поэтому измере-
ния величины полных потерь в линии обычно осуществляют с по-
мощью мультиметров.
§15. Погрешности при измерении потерь с помощью мультиметров
Схема измерения полных потерь в линии связи с помощью
мультиметров изображена на рис. 1.22. Фотоприемный блок муль-
тиметра, расположенного в пункте А, используется для измерения
опорного значения мощности излучения лазерного блока, а фото-
приемный модуль мультиметра, расположенного в пункте Б, - для
измерения мощности излучения, прошедшего через линию свя-
зи.
Рис. 1.22. Измерение потерь в ВОЛС с помощью мультиметров
В начале оператор, находящийся в пункте А, соединив вход и вы-
ход мультиметра оптическим шнуром, измеряет величину опорно-
го сигнала. Затем он отсоединяет разъем шнура от розетки фотопри-
емного блока и подсоединяет его через розетку к разъему на входе в
линию. Оператор, находящийся в пункте Б, подключает с помощью
оптического шнура свой мультиметр к выходу линии и измеряет ве-
личину сигнала. Затем с помощью оптического телефона (или каким-
либо другим способом) он сообщает результат измерений оператору,
находящемуся в пункте А. Величина потерь (с учетом разности по-
38
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
казаний фотоприемных блоков, полученных в процессе их сверки)
рассчитывается по формуле
а(дБ) = опорный сигнал в дБм - сигнал в дБм. (1-14)
При такой схеме измерений погрешность возникает в основном
по следующим причинам:
• нестабильность источника излучения,
• нелинейность шкалы мультиметра,
• разная чувствительность фотоприемных блоков на разных концах
линии,
• отклонения величины потерь в разъемах от их номинального зна-
чения.
Кратковременная нестабильность лазерного блока (например, по
паспортным данным AQ 2150) равна 0.02 дБ, реально же она не пре-
вышает цену деления его шкалы (0.01 дБ). Стабильность светодиод-
ного блока выше, чем у лазерного, однако при его использовании
величина потерь в волокне оказывается завышенной примерно на
5% из-за относительно широкой полосы излучения светодиода
(50...100 нм).
Нелинейность мультиметра в диапазоне от 0 до 30 дБ также не пре-
вышает его цены деления. Погрешность, возникающая из-за разной
чувствительности фотоприемных блоков мультиметров, устраняется
путем сверки их показаний до начала измерений потерь в линии и по-
сле их окончания. Наибольшая же погрешность возникает из-за того,
что не известна точно величина потерь в разъемах.
Как уже говорилось, значение потерь в разъемах, указанное его из-
готовителем, получено при измерении потерь в месте соединения это-
го разъема с образцовым разъемом. В нашем случае ни один из разъ-
емов не является образцовым. При соединении некалиброванных
разъемов «любой с любым» величина потерь в месте соединения разъ-
емов не определяется однозначно номинальной величиной потерь в
этих разъемах и может изменяться на величину стандартного откло-
нения.
Величина стандартного отклонения для распределений, пред-
ставленных на рис. 1.18 и 1.20, порядка их среднего значения. Со-
ответственно для некалиброванных разъемов стандартное откло-
нение будет равно 0.3 дБ, а для калиброванных разъемов - 0.15 дБ
(см. таблицу № 1.3). Таким образом, погрешность измерений пол-
ных потерь в линии ограничивается неопределенностью величины
потерь в разъемах. С учетом того, что в линии всего два таких разъ-
ема, эта погрешность будет равна 0.4 дБ при использовании нека-
Оптические волокна для линий связи
39
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
либрованных разъемов и 0.2 дБ при использовании калиброван-
ных разъемов.
Хотя в одномодовом волокне потери не зависят от направления
распространения света, принято проводить измерения потерь в ли-
нии в обоих направлениях. Таким образом, удается исключить неко-
торые систематические погрешности. Например, если по ошибке к од-
номодовому волокну (в оптическом кабеле) был приварен пиггейл из
многомодового волокна. Тогда потери в линии будут зависеть от на-
правления распространения света (т. е. различаться больше, чем по-
грешность измерений), так как коэффициент передачи со стороны од-
номодового волокна больше, чем со стороны многомодового волок-
на. Или, например, усреднив результаты измерений потерь во встреч-
ных направлениях, можно исключить систематическую ошибку, воз-
никающую из-за разной чувствительности фотоприемных блоков
мультиметров, размещенных на разных концах линии.
Раздел IV
ХРОМАТИЧЕСКАЯ ДИСПЕРСИЯ
§16. Понятие дисперсии в оптической связи
В оптике слово «дисперсия» обычно связывают с зависимостью по-
казателя преломления от длины волны, а в оптической связи - с яв-
лением уширения световых импульсов после их прохождения через
дисперсионную среду. В одномодовых волокнах уширение импуль-
сов вызывается двумя эффектами - хроматической дисперсией (D)
и поляризационной модовой дисперсией (PMD).
Как правило, превалирует хроматическая дисперсия, а поляриза-
ционная модовая дисперсия начинает проявляться при скоростях пе-
редачи выше 10 Гбит/с и расстоянии между ретрансляторами в не-
сколько сот километров. Поэтому рассмотрим вначале хроматичес-
кую дисперсию. Хроматическая дисперсия возникает из-за того, что
спектр оптического сигнала имеет конечную ширину и разные спе-
ктральные компоненты сигнала движутся в волокне с разной скоро-
стью (рис. 1.23).
Примерный ход запаздывания импульсов т (X) и коэффициента
дисперсии D(X) от длины волны излучения показан на рис. 1.24. Ко-
эффициент дисперсии (D(X) = (1/L) Дт/ДХ) рассчитывается по зави-
симости удельного запаздывания т (X) /L от длины волны излучения,
где L - длина волокна.
40
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ХРОМАТИЧЕСКАЯ
ДИСПЕРСИЯ
Волна на выходе
Спектр источника
излучения
Xi, Хг, Хз
Падающая волна
Основная мода
Рис. 1.23. Материальная и волноводная дисперсии в одномодовом волокне
Л-1 Л-2 Л-з Л.
Длина волны
Рис. 1.24. Зависимость запаздывания г (k) и коэффициента дисперсии D(k) в SM во-
локне от длины волны А.
Изменение ширины импульсов (в отсутствие потерь или усиле-
ния) неизбежно сопровождается изменением их пиковой амплиту-
ды (рис. 1.25). При этом в первом приближении сохраняется произ-
ведение амплитуды импульса на его ширину: PjAtj = P2At2 (пло-
щадь импульса не меняется). Изменение пиковой амплитуды им-
пульсов принято характеризовать величиной штрафа по мощности:
q = 10 log(P!/P2). Это же понятие удобно использовать и для харак-
Оптические волокна для линий связи
41
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
теристики относительной величины уширения импульсов
q = 10 log(P]/P2) = 10 log(At2/At|). При этом за пороговое значение
штрафа по мощности часто принимают уровень q = 2 дБ, что со-
ответствует увеличению ширины импульса примерно в 1.6 раза.
Рис. 1.25. Изменение ширины импульсов сопровождается изменением их пиковой
мощности и характеризуется штрафом по мощности: q = 10 log(Pt/P2) = 10
log(At2/Att)
§ 17. Коэффициент наклона и длина волны нулевой дисперсии
На длине волны нулевой дисперсии А^ запаздывание минималь-
но (рис. 1.24), и в окрестности этой точки зависимость запаздывания
от времени можно приближенно описать положительной параболой
t(A)/L = (S/2)(A-Ao)2. (1.15)
В этом приближении коэффициент дисперсии D(A) линейно зави-
сит от длины волны
D(A) = (1/L) Дт(А) /ДА = 5 (А-АД (1.16)
Знак наклона коэффициента дисперсии (S) положительный. Знак
коэффициента дисперсии при А > Aq положительный, а при А < Aq от-
рицательный.
Размерность коэффициента дисперсии определяется исходя из
размерности элементов в формуле: D(A) = (1/L) Дт/ДА. Приращение
запаздывания At обычно измеряется в пикосекундах (1пс = 1012с),
длина волокна L - в километрах, ширина спектрального интервала ДА
- в нанометрах (1нм = 10-9 м). Отсюда получаем, что коэффициент
дисперсии измеряется в единицах [пс/(нм км)]. Соответственно, на-
клон коэффициента дисперсии S = D(A) / (А — Aq) измеряется в едини-
цах [пс/(нм2-км)|.
Терминология. Параметр D(A) следует понимать не как диспер-
сию, а как коэффициент дисперсии или удельную дисперсию (в соот-
ветствии с его размерностью). Однако в литературе параметр D(A) для
42
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ХРОМАТИЧЕСКАЯ
ДИСПЕРСИЯ
краткости принято называть дисперсией. Прилагательное в термине
«хроматическая дисперсия» также часто опускается. Когда же говорят
о дисперсии в линии, то употребляют термин «полная дисперсия».
$ 18. Материальная и волноводная дисперсии
Хроматическая дисперсия представляет собой сумму материаль-
ной и волноводной дисперсий: D = DM + DB. Пояснить это можно сле-
дующим образом. Как уже говорилось, хроматическая дисперсия воз-
никает из-за того, что скорость распространения волны меняется при
изменении длины волны. В однородной среде скорость распростра-
нения волны может изменяться только из-за зависимости показателя
преломления среды от длины волны, что и приводит к появлению ма-
териальной дисперсии. В волокне волна распространяется в двух сре-
дах - частично в сердцевине, а частично - кварцевой оболочке, и для
нее показатель преломления принимает некое среднее значение меж-
ду значением показателя преломления сердцевины и кварцевой обо-
лочки (рис. 1.26).
Рис. 1.26. Волноводная дисперсия возникает из-за того, что усредненный по диа-
метру моды показатель преломления изменяется при изменении длины волны
Этот средний показатель преломления может изменяться по двум
причинам. Во-первых, из-за того, что показатели преломления серд-
цевины и кварцевой оболочки зависят от длины волны (примерно
одинаково). Эта зависимость приводит к появлению материальной
дисперсии. Во-вторых, потому, что при изменении длины волны, ме-
няется глубина проникновения поля в кварцевую оболочку и, соот-
ветственно, меняется среднее значение показателя преломления (да-
же если значения показателей преломления сердцевины и кварцевой
оболочки не меняются). Это чисто волноводный эффект, и поэтому
возникающую из-за него дисперсию называют волноводной.
Оптические волокна для линий связи
43
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Волноводная дисперсия зависит от формы профиля показателя
преломления. В SM волокнах форма профиля показателя преломле-
ния ступенчатая с относительно большим диаметром сердцевины
(~ 8.3 мкм) и малым скачком показателя преломления (~ 0.34 %).
В DS и NZDS волокнах длина волны нулевой дисперсии смещена по
сравнению с SM волокнами в длинноволновую сторону.
Для того чтобы сместить длину волны нулевой дисперсии, необ-
ходимо уменьшить либо материальную, либо волноводную состав-
ляющую хроматической дисперсии. Сделать это можно, изменяя со-
став примесей, вводимых в сердцевину. Материальная дисперсия сла-
бо зависит от состава легирующих примесей. В больших пределах ме-
няется волноводная дисперсия (за счет изменения формы профиля
показателя преломления) (рис. 1.27).
Рис. 1.27. Профили показателя преломления DS и NZDS волокон
а) Треугольник на пьедестале
б) Трезубец (или W)
Зависимости от длины волны хроматической D(A), материальной
DM(X) и волноводной DB(X) дисперсий в DS волокне изображены на
рис. 1.28. Хроматическая дисперсия рассчитывалась через длину вол-
ны нулевой дисперсии Xq = 1550 нм и наклон дисперсионной кривой
So = 0.080 пс/(нм2-км) (при X = Xq) по интерполяционной формуле:
D(X) = Хо So ln(X/Xo) (G. 653).
Как видно из рис. 1.28, длина волны нулевой дисперсии в DS во-
локнах лежит в третьем окне прозрачности (примерно посередине по-
лосы усиления эрбиевого оптического усилителя). В NZDS волокнах
она смещена так, что не попадает в полосу усиления EDFA. Так, в
NZDS волокнах с положительной дисперсией длина волны нулевой
дисперсии лежит ниже 1500 нм, а в NZDS волокнах с отрицательной
дисперсией выше 1600 нм.
44
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕХАНИЗМЫ УШИРЕНИЯ
И СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ
Рис. 1.28. Хроматическая дисперсия D(k) как сумма материальной DM(k) и волно-
водной дисперсий DB(k) в волокне со смещенной дисперсией (DS)
Раздел V
МЕХАНИЗМЫ УШИРЕНИЯ И СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ
§19. Чирпинг эффект из-за хроматической дисперсии
Как уже говорилось, в оптической связи термин «дисперсия» свя-
зывается с уширением импульсов. Однако хроматическая дисперсия
может приводить не только к уширению импульсов, но и к их сжа-
тию. Рассмотрим, например, линию, состоящую из двух участков во-
локон одинаковой длины и одинаковой по модулю, но противопо-
ложной по знаку хроматической дисперсией. Так как полная диспер-
сия такой линии равна нулю, то импульс, уширившийся на первом
участке линии, на втором участке неизбежно должен сжаться до на-
чальной величины (рис. 1.29).
Чтобы понять, почему в дисперсионной среде может происходить
сжатие импульсов, вспомним, что импульс характеризуется (во вре-
мени) не только длительностью и формой, но зависимостью часто-
ты несущей от времени (чирпингом). Импульс на входе в линию
(рис. 1.29) промодулирован только по амплитуде, и частота его не-
сущей не зависит от времени (чирпинга нет).
Импульс без чирпинга, пройдя через первый отрезок волокна с по-
ложительной дисперсией, приобретет дополнительную частотную
модуляцию (положительный чирпинг) и при этом уширяется. Уши-
Оптические волокна для линий связи
45
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
ряется импульс потому, что в волокне с дисперсией разные спектраль-
ные компоненты импульса движутся с разной скоростью. Положи-
тельный чирпинг импульс приобретает потому, что при положитель-
ной дисперсии длинноволновые компоненты запаздывают сильнее,
чем коротковолновые. Если бы первый отрезок волокна обладал от-
рицательной дисперсией, то импульс бы все равно уширился, но при-
обрел бы при этом отрицательный чирпинг. То есть импульс без чир-
пинга уширяется независимо от знака дисперсии волокна.
Волокно с положительной
дисперсией
Импульс на входе
Импульс на выходе
Импульс с чирпингом
Рис. 1.29. Прохождение импульса света через два участка волокна одинаковой длины
и с одинаковой по модулю, но противоположной по знаку хроматической дисперсией
Однако, как видно из второй половины рис. 1.29, если импульс об-
ладает чирпингом и знак дисперсии в волокне противоположен зна-
ку чирпинга в импульсе, то импульс сжимается. Так, на выходе из
первого волокна импульс уширился и приобрел положительный чир-
пинг, а во втором волокне (с отрицательной дисперсией) он начал
сжиматься. Сжатие импульса происходит до тех пор, пока не исчез-
нет чирпинг и импульс не сожмется до начальной величины. Если же
увеличить длину второго волокна, то импульс в дальнейшем начнет
расширяться, приобретая при этом отрицательный чирпинг.
$ 20. Ширина спектра импульсов с чирпингом
Сжатие импульса можно объяснить и на спектральном языке.
Как показано на рис. 1.30, при той же ширине спектра длительность
импульса без чирпинга меньше длительности импульса
с чирпингом. Поэтому про импульс с чирпингом говорят, что он
не фурье-уширен — произведение ширины спектра на длительность
импульса больше, чем это следует из преобразования Фурье.
Понять это можно, сравнив импульсы на входе и выходе перво-
го отрезка волокна с дисперсией (рис. 1.29). Уширение импульса и по-
46
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕХАНИЗМЫ УШИРЕНИЯ
И СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ
явление у него чирпинга, как уже говорилось, обусловлено разной
скоростью распространения его спектральных компонент. Это при-
водит только к появлению зависящего от частоты фазового сдвига
между амплитудами его спектральных составляющих. Сам же спектр,
т. е. модули этих амплитуд, при этом не меняется (рис. 1.30).
(без чирпинга)
(с чирпингом)
Рис. 1.30. Импульсы и их спектр на входе и на выходе волокна с положительной дис-
персией. Импульс на выходе волокна уширился и приобрел чирпинг. Ширина его спе-
ктра при этом не изменилась
Теперь становится понятным, почему происходит сжатие им-
пульса во втором волокне (рис. 1.29). На вход второго волокна (с
отрицательной дисперсией) поступает импульс с чирпингом (поло-
жительным). Этот импульс уширен не по Фурье - у него длитель-
ность больше, чем у импульса с такой же шириной спектра, но без
чирпинга. После того как импульс пройдет через волокно, спектр
его не изменится, а чирпинг исчезнет. Импульс без чирпинга дол-
жен быть уширен по Фурье, и, следовательно, его длительность
должна уменьшиться.
$ 21. Чирпинг эффект при прямой модуляции лазера
DFB лазеры (Distributed Feedback Laser) с прямой модуляцией излу-
чения обладают тем преимуществом, что стоят в несколько раз дешев-
ле лазеров с внешним электроабсорбционным модулятором (рис. 1.31)
и обладают в несколько раз большей мощностью излучения. Однако
при изменении тока через полупроводниковый диод (прямая модуля-
ция) меняется не только коэффициент усиления диода, но и показатель
преломления р/n перехода. Следовательно, меняется частота излучения
лазера, т. е. импульсы приобретают чирпинг.
Характерно, что при скоростях модуляции выше 1 ГГц этот чир-
пинг имеет положительный знак. Поэтому при использовании лазе-
Оптические волокна для линий связи
47
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
ров с прямой модуляцией и скорости передачи в 2.5 Гбит/с (STM-16)
длина ретрансляционного участка в линии с SM волокнами ограни-
чивается дисперсией (рис. 1.32).
DFB лазер
с прямой
модуляцией
Импульс с чирпингом
Фурье
Преобразование
Частота
б) I
мак =
Импульс без чирпинга
DFB лазер
с внешней
модуляцией
Фурье
Спектр импульса
Преобразование
Частота
Спектр импульса
Рис. 1.31. Импульсы и их спектры на выходе DFB лазеров с прямой модуляцией (а)
и с внешним модулятором (6). Ширина импульсов одинаковая, но импульс, полу-
ченный при прямой модуляции лазера, обладает чирпингом и у него спектр шире
Рис. 1.32. Прохождение импульсов (2.5 Гбит/с (STM-16)), полученыхпри прямой мо-
дуляции DFB лазера (k = 1550 нм) в линии с SM волокном
Как показано на рис. 1.32, картина восстанавливается (импульсы
сжимаются) после того, как они проходят через компенсатор диспер-
сии (DC волокно с отрицательной дисперсией). Однако каждый ком-
пенсатор дисперсии вносит большие потери (3.. .9 дБ), и в линию при-
48
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕХАНИЗМЫ УШИРЕНИЯ
И СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ
ходится включать оптический усилитель, что сводит на нет весь эко-
номический эффект, получаемый за счет использования DFB лазеров
с прямой модуляцией. Кроме того, использование компенсатора дис-
персии представляет и определенную техническую проблему, так как
в кольцевых линиях направление маршрута данных и, соответствен-
но, длина компенсируемого участка волокна может изменяться.
Для того чтобы удовлетворить растущую потребность в недоро-
гих средствах передачи больших объемов информации в городских
сетях и сетях средней дальности, были разработаны новые модели во-
локон с отрицательной дисперсией (MetroCore компании Corning и
WideLight компании Pirelli и др.). Применение волокон с отрицатель-
ной дисперсией позволяет не только обеспечить высокую скорость
передачи данных в этих сетях, но и снизить стоимость комплекта
«оборудование + кабель».
Результаты экспериментальных исследований изменения шири-
ны импульсов (при скорости передачи 2.5 Гбит/с (STM-16)) в SM во-
локне (положительная дисперсия) и в волокне MetroCore (отрица-
тельная дисперсия) представлены на рис 1.33. Изменение ширины им-
пульсов характеризуется штрафом по мощности: q = 10 log(At2/Atl),
где At2/At[ - отношение ширины импульса в линии к ширине импуль-
са на входе в линию. Видно, что в SM волокне импульсы уширяют-
ся и достигают уровня q = 2 дБ (At2/Atj = 1.6) на расстоянии порядка
150 км. В то же время в волокне MetroCore по крайней мере до 400
км эти же импульсы не уширяются.
Рис. 1.33. Зависимость штрафа по мощности от длины линии с прямой модуляцией
DFB лазера (к = 1557 нм) со скоростью 2.5 Гбит/с. Линия с волокном MetroCore длиной
418 км содержит 4 эрбиевых оптических усилителя с выходной мощностью 3 дБм
Оптические волокна для линий связи
49
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
$ 22. Чирпинг эффект при фазовой самомодуляции волн
Фазовая самомодуляция волн (SPM - Self-Phase Modulation) обус-
ловлена зависимостью показателя преломления волокна от интенсив-
ности распространяющегося в нем света. При изменении интенсив-
ности волны изменяется показатель преломления волокна, что и при-
водит модуляции фазы волны.
Для нашего анализа существенно то, что мощность в импульсе яв-
ляется функцией времени — на заднем фронте импульса мощность
увеличивается во времени, а на переднем фронте уменьшается. По-
этому возникающий из-за SPM эффекта дополнительный набег фа-
зы также является функцией времени - на заднем фронте импульса
фазовый сдвиг увеличивается во времени, а на переднем уменьша-
ется. А так как частота является производной фазы по времени, то им-
пульс оказывается промодулированным не только по амплитуде, но
и по частоте. В результате длина волны несущей на заднем фронте
импульса оказывается короче длины волны несущей на переднем
фронте импульса.
Таким образом, SPM эффект приводит к появлению чирпинга и
в отсутствие дисперсии в волокне. Характерно, что в отсутствие дис-
персии SPM эффект приводит к уширению спектра импульса, но не
меняет ширину импульса (рис. 1.34).
Рис. 1.34. Фазовая самомодуляция волн (SPM эффект) в волокне с нулевой диспер-
сией. Ширина импульса не меняется, но он приобретает чирпинг (частотную мо-
дуляцию). Спектр импульса становится шире
50
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕХАНИЗМЫ УШИРЕНИЯ
И СЖАТИЯ ИМПУЛЬСОВ
В волокне с дисперсией SPM эффект приводит одновременно к из-
менению как ширины спектра, так и ширины импульса. Напомним,
что в линейном приближении дисперсия приводит только к измене-
нию ширины импульса, но не меняет ширину его спектра (см. рис.
1.30).
С увеличением мощности излучения в волокне с отрицательной
дисперсией ширина импульса увеличивается. Происходит это пото-
му, что благодаря SPM эффекту длина волны несущей вблизи зад-
него фронта импульса оказывается короче длины волны вблизи пе-
реднего фронта. А так как в волокне с отрицательной дисперсией ско-
рость распространения волн уменьшается с уменьшением длины вол-
ны, то задний фронт импульса начинает отставать от переднего фрон-
та, и ширина импульса увеличивается.
В волокне с положительной хроматической дисперсией при уве-
личении мощности импульс вначале сжимается. Волокно с положи-
тельной дисперсией ускоряет задний фронт импульса (с более корот-
кими волнами) и замедляет передний фронт (с более длинными вол-
нами), что и приводит к сжатию импульса.
Сжатие импульса наблюдается при не слишком большой мощно-
сти, когда уширение спектра импульса из-за SPM эффекта еще ма-
ло. При большой мощности уширение спектра импульса становит-
ся уже основным фактором, определяющим ширину импульса при
его распространении в волокне с дисперсией. Такой импульс будет
уширяться независимо от знака дисперсии волокна.
При промежуточном значении мощности эффект сжатия импуль-
са (наблюдаемый при малой мощности) может в принципе компен-
сировать эффект уширения импульса (наблюдаемый при большой
мощности), т. е. возможна такая ситуация, когда импульс будет рас-
пространяться в волокне, не меняя своей ширины. Действительно, как
показывает более точный анализ, можно подобрать такую мощность
и форму импульса, что в волокне с положительной дисперсией он бу-
дет распространяться, не меняя своей формы. Такие импульсы на-
зываются солитонами. Их применение в оптической связи весьма пер-
спективно и в настоящее время сдерживается только стремительным
развитием DWDM систем.
Оптические волокна для линий связи
51
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Раздел VI
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
$ 23. Максимально допустимая величина уширения импульсов
Максимально допустимая величина уширения импульсов опреде-
ляется из условия, что импульсы перекрываются настолько, что
ошибки, возникающие при идентификации битов, превышают допу-
стимую величину (рис. 1.35).
Рис. 1.35. Битовый код 101 на входе и на выходе волокна с большой хроматической
дисперсией. На входе в волокно биты I и 0 представлены, соответственно, нали-
чием и отсутствием оптической мощности. На выходе из волокна бит 0 представ-
лен уже ненулевой оптической мощностью, и, соответственно, вероятность при-
нять его за бит 1 отлична от нуля
Для оценки этого расстояния воспользуемся критерием, что шири-
на импульса At = Т/4 = 1/(4В), где Т = 1/В — битовый интервал, В - би-
товая скорость. При его выполнении 95 % мощности импульса (гауссо-
вой формы) лежит внутри битового интервала. Например, при скоро-
сти передачи В = 2.5 Гбит/с (STM-16) битовый интервал Т = 1/В - 400 пс,
а допустимая ширина импульса At = Т/4 — 100 пс. Начальная же ши-
рина импульсов Ato с учетом того, что, пройдя через волокно, импуль-
сы уширятся, должна быть, соответственно, меньше 100 пс.
$ 24. Связь между начальной и конечной шириной импульсов
Конечная ширина импульса выражается через его начальную ши-
рину Ato соотношением:
At = (At20 + At2D)l/2, (1.17)
где AtD - уширение импульса. Оно равно произведению коэффициен-
та дисперсии D на длину волокна L и на ширину спектра сигнала АХ.
52
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
AtD = D (пс/(нм-км)) х L (км) х ДХ (нм). (1-18)
Спектр оптического сигнала имеет ненулевую ширину как из-за
того, что излучение промодулировано по амплитуде, так и из-за нену-
левой ширины спектра источника излучения. Ширина полосы частот
для лазеров с распределенной обратной связью (DFB — Distributed
Feedback Laser ) составляет величину порядка 10... 100 МГц, что мно-
го меньше ширины полосы частот электрического сигнала для STM-16
(Af = l/Ato = 10 ГГц). В этом случае DFB лазер можно рассматривать
как монохроматический источник излучения и полагать, что ширина
спектра оптического сигнала АХ равна ширине спектра электрическо-
го сигнала, величина которого в свою очередь обратно пропорцио-
нальна начальной ширине импульсов Д^.
При большой начальной ширине импульсов Ato конечная шири-
на импульсов At = (At20 + At2D)1/2 примерно равна Ato и увеличива-
ется при увеличении Ato- При малой начальной ширине импульсов
Ato конечная ширина импульсов At примерно равна уширению им-
пульсов AtD и увеличивается при уменьшении Ato (так как Ato ~ l/Ato).
Таким образом, должно существовать оптимальное значение Ato, ПРИ
котором конечная ширина импульсов At минимальна, и, соответст-
венно, предельно достижимое расстояние между ретрансляторами
максимально.
$ 25. Максимальное расстояние между ретрансляторами
Оценка максимального расстояния между ретрансляторами обыч-
но проводится в предположении, что потери в волокне скомпенсиро-
ваны с помощью оптических усилителей. Кроме того, предполагает-
ся, что у волокон, уложенных в линию передачи, знак дисперсии один
и тот же, а импульс без чирпинга (т.е. промодулирован только по
амплитуде). Используя предыдущие выражения, можно показать, что
максимальное расстояние между ретрансляторами выражается через
скорость передачи данных (измеряемую в единицах Гбит/с) и полную
дисперсию линии соотношением
D L = 105 / В2. (1.19)
Тот факт, что полная допустимая дисперсия в линии обратно про-
порциональна квадрату скорости передачи данных качественно, мож-
но объяснить следующим образом. Во-первых, при удвоении скоро-
сти передачи удваивается ширина спектра сигнала и, следовательно,
удваивается и величина уширения импульса AtD из-за дисперсии во-
Оптические волокна для линий связи
53
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
локна. Во-вторых, при удвоении скорости передачи начальная дли-
тельность импульса уменьшается в два раза и, соответственно, дис-
персионная добавка к полной ширине сказывается в два раза сильнее.
Совместное действие уширения спектра импульса и уменьшение его
длительности и приводят к появлению квадратичной зависимости
полной дисперсии в линии от скорости передачи данных.
Результаты оценок полной дисперсии в линии связи и максималь-
ное расстояние между ретрансляторами (без компенсации дисперсии)
для SM волокон (D = 16 пс/(нм км) на X = 1550 нм) приведены в таб-
лице № 1.4.
Таблица № 1.4. Допустимая величина полной дисперсии в линии связи и максималь-
ное расстояние между ретрансляторами для SM волокна
Скорость передачи данных Допустимая величина полной дисперсии в линии связи, пс/нм Максимальное расстояние между ретрансляторами, км
2.5 Гбит/с (STM-16) 16 000 1000
10 Гбит/с (STM-64) 1000 60
40 Гбит/с (STM-256) 60 4
Допустимая величина полной дисперсии в линии D L при скоро-
сти передачи в 2.5 Гбит/с составляет 16 000 пс/нм, и ей соответству-
ет ретрансляционный участок длиной около 1000 км. Таким образом,
сигналы со скоростью 2.5 Гбит/с можно передавать без компенсации
дисперсии практически на неограниченное расстояние. Но уже при
скорости передачи в 10 Гбит/с допустимая величина полной диспер-
сии в линии D L уменьшается до 1000 пс/нм, и ей соответствует все-
го лишь 60-километровый ретрансляционный участок. Увеличить
длину ретрансляционного участка можно путем компенсации полной
дисперсии в линии связи.
§ 26. Компенсация дисперсии в широкой полосе частот
Модули для компенсации дисперсии должны удовлетворять ря-
ду требований: малые потери, широкий диапазон, малая величина не-
линейных эффектов, малые габариты и вес, малая потребляемая мощ-
ность и малая стоимость. Кроме того, желательно также, чтобы ве-
54
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
личина дисперсии в модуле могла регулироваться. В первых конст-
рукциях модулей компенсации дисперсии использовалось специаль-
ное DC волокно (DCF - Dispersion Compensating Fiber). Модули с DC
волокнами удовлетворяют только двум из приведенных выше требо-
ваний: они обладают широкой полосой частот и не потребляют мощ-
ность (таблица № 1.5). В настоящее время они являются ключевыми
элементами в системах со скоростью передачи 10 Гбит/с (STM-64).
Таблица № 1.5. Параметры модулей с DC волокнами для компенсации дисперсии.
Компания Corning Lucent Technologies
Тип модуля DCM- 20 DCM- 40 DCM- 60 DCM- 80 DK-40 DK-60 DK-80
Компенсируемая длина линии, км 20 40 60 80 40 60 80
Полная дисперсия, пс/нм - 329 -658 -988 - 1317 -680 - 1020 - 1360
Коэффициент наклона полной дисперсии, пс/нм2 н/д н/д н/д н/д < -1.2 < -1.9 <-2.5
Вносимое затухание, дБ 3.2 5.0 6.8 8.6 5.2 7.0 8.9
Эффективность, пс/нмдБ 103 132 145 153 131 146 153
Среднее значение PMD, пс 0.8 1.1 1.4 1.5 0.6 0.75 0.9
Хотя отрицательная дисперсия DC волокон позволяет компенси-
ровать положительную дисперсию SM волокон в достаточно широ-
ком диапазоне длин волн (рис. 1.36), однако наклон дисперсионной
характеристики DC волокон не согласован с наклоном дисперсион-
ной характеристики SM волокон. Компенсировать полную дисперсию
в линии до нужного уровня удается только на одной длине волны
(обычно в середине полосы усиления EDFA). При этом в длинновол-
новой части диапазона С линия будет обладать избыточной отрица-
тельной дисперсией, а в коротковолновой его части избыточной по-
ложительной дисперсией. То есть возникает так называемая пробле-
ма «рассогласования наклонов дисперсионных характеристик».
Оптические волокна для линий связи
55
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Кроме того, величина дисперсии в DC волокне фиксирована и все-
го лишь примерно в пять раз больше дисперсии SM волокна. Поэто-
му для компенсации дисперсии в линии с SM волокнами необходимо
использовать длинные отрезки DC волокон и вносить тем самым до-
полнительные потери в линию. Потери в DC волокнах складывают-
ся из трех основных компонентов:
• Потери в прямом волокне порядка 0.5 дБ/км (рис. 1.36), что поч-
ти 2.5 раза больше, чем в SM волокне.
• Потери на изгибе волокна. Из-за сложной структуры профиля по-
казателя преломления в DC волокнах (рис. 1.37) допустимый радиус
изгиба (из-за изгибных потерь) большой (~ 15...20 см). Для сравне-
ния: у SM волокон этот радиус порядка 5 см.
• Потери в месте соединения DC волокон с SM волокнами, возника-
ющие из-за рассогласования диаметров модовых пятен. У DC воло-
кон площадь модового пятна 19 мкм2, а у SM волокон - 85 мкм2. Ма-
лая площадь модового пятна увеличивает также плотность мощно-
сти и, соответственно, нелинейность волокна.
Рис. 1.36. Зависимость дисперсии и потерь в стандартных DC волокнах от дли-
ны волны
Обычно модуль для компенсации дисперсии размещают в
стойке рядом с оптическим усилителем. Однако из-за больших по-
терь, вносимым модулем, его нежелательно устанавливать на вы-
ходе оптического кабеля, так как это приведет к уменьшению сиг-
нала на входе в оптический усилитель и, следовательно, к увели-
чению отношения сигнал/шум. Устанавливать модуль на выходе
оптического усилителя также нежелательно - из-за большого
уровня мощности в DC волокне возникнут сильные нелинейные
искажения сигнала.
56
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
Оптимальным является размещение модуля между двумя оптиче-
скими усилителями. При этом потери, вносимые модулем, компен-
сируются с помощью первого усилителя, но мощность на его выхо-
де еще не слишком велика, так что она не приводит к заметным не-
линейным искажениям сигнала. Второй же оптический усилитель раз-
гоняет мощность до нужного уровня.
Профиль показателя преломления в DC волокнах выполнен в ви-
де узкого центрального пика, окруженного кольцом с меньшим скач-
ком показателя преломления (рис. 1.37). На коротких длинах волн мо-
да ведется в основном центральным пиком. С увеличением длины
волны диаметр моды увеличивается, а модовый показатель прелом-
ления, соответственно, уменьшается. При этом изменяется коэффи-
циент дисперсии волокна, величина которого пропорциональна (со
знаком минус) второй производной по длине волны от эффектив-
ного показателя преломления волокна. Эта производная проходит че-
рез максимум, когда поле моды достигает кольца, окружающего цен-
тральный пик.
Рис. 1.37. Профили показателя преломления DC волокна (а) с коэффициентом дис-
персии порядка 100пс/(нм-км)и (б) с коэффициентом дисперсии 1800пс/(нм-км) и ши-
риной рабочего диапазона 24 нм
Таким способом удается создавать волокна, обладающие большим
(по модулю) отрицательным коэффициентом дисперсии. Однако чем
больше величина коэффициента дисперсии, тем уже полоса частот,
в которой можно скомпенсировать полную дисперсию в SM волокнах.
Промышленные DC волокна (типичные значения D = -100 пс/(нм-км),
S = -0.15 пс/(нм2 км) на X = 1550 нм) позволяют компенсировать дис-
персию во всей полосе эрбиевого усилителя (рис. 1.38).
Оптические волокна для линий связи
57
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
40--
20--
SM
D(W=?D(M + S(M(X-Xc)
5* -20-
S'2 -40--
-i--------1-------1--------i-------1—
1540 1560 1580 1600 1620
-80- i
-100--
DC
Длина волны, нм
Ddc(X) = D dc(Xc) + S DC (Ы (X -M
PDFA
Рис. 1.38. DC волокно обеспечивает компенсацию дисперсии SM волокон в широком
диапазоне длин волн, так каку него не только знак коэффициента дисперсии от-
рицательный (D < 0), но и знак наклона дисперсионной характеристики отрица-
тельный (S < 0)
Применение DC волокон наиболее эффективно в «старых» лини-
ях с SM волокнами, однако в них для компенсации потерь, вноси-
мых DC модулями, требуется устанавливать дополнительные опти-
ческие усилители. В новых линиях с NZDS волокнами, как показано
на рис. 1.39, при той же длине ретрансляционного участка требуется
меньше оптических усилителей.
Линия с SM волокнами и DCM модулями
DCM
DCM
DCM
DC М
Линия с NZDS волокнами
Рис. 1.39. Две линии STM-64 (10 Гбит/с) с длиной регенерационного участка в 240 км.
В линии с NZDS волокнами используются два оптических усилителя, а в линии с
SM волокнами - три усилителя, так как DC модули вносят дополнительные поте-
ри ~ 20 дБ
58
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
В качестве примера найдем зависимость от длины волны степени
компенсации полной дисперсии (CR-Compensation Ratio) в линии с
SM волокнами и модулями DK-80. Коэффициент CR определяется как
скомпенсированная доля полной дисперсии в линии. Будем полагать,
как это часто делается, что в рабочем диапазоне длин волн коэффи-
циенты дисперсии для SM волокон D(X) и для DC волокон Ddc(X)
зависят линейно от длины волны (рис. 1.38). Тогда для их описания
достаточно трех независимых параметров: длины волны Хс, на кото-
рой осуществляется компенсация полной дисперсии, коэффициен-
та дисперсии и наклона коэффициента дисперсии. Для удобства рас-
четов все необходимые параметры SM волокна и модуля DK-80 при-
ведены в таблице № 1.6.
Таблица № 1.6. Дисперсионные параметры SM волокна и модуля DK-80 наХ = 1550 нм
Дисперсионные параметры SM волокно Модуль DK-80
Коэффициент дисперсии, пс/(нм км) 17 н/д
Коэффициент наклона дисперсии, пс/(нм2 км) 0.058 н/д
Длина волокна, км 80 н/д
Полная дисперсия, пс/нм 1360 - 1360 ±40
Коэффициент наклона полной дисперсии, пс/нм2 4.64 <-2.5
Полная дисперсия в линии в предвидении, что по ней, возможно,
в будущем будут передаваться солитоны, обычно компенсируется не
до нуля, а до небольшого отрицательного значения. Для упрощения
расчетов положим, что она скомпенсирована до нуля:
D(lc) L = D|)( (XC) L|)C. (1-20)
Тогда нескомпенсированная часть полной дисперсии в линии бу-
дет описываться выражением:
S(XC) (X -Хс) L + SDC а - М Ldc. (1.21)
а степень компенсации дисперсии выражением:
Оптические волокна для линий связи
59
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
CR(X) = [D(XC) L + S(XC) (X- XJ L + SDC (Xc) (X- Xc) Ldc] I (D(AJ L). (1.22)
Подставив в (1.22) численные значения из таблицы № 2.4, получаем
CR(X) =1 + 16 (X- 1550)/1000. (1.23)
Зависимость CR(X) изображена на рис. 1.40.
Рис. 1.40. Зависимость степени компенсации от длины волны в линии cSM волок-
ном длиной 80 км и модулем DK-80
Как видно из рис. 1.40, на краю диапазона полная дисперсия не
скомпенсирована примерно на 25 %, что при полной дисперсии ли-
нии 1360 пс/нм составляет величину около 340 пс/нм. Отсюда мож-
но оценить максимальную длину ретрансляционного участка в линии
с компенсирующими модулями DK-80. Например, так как при скоро-
сти передачи 10 Гбит/с (STM-64) полная дисперсия в линии должна
быть меньше 1000 пс/нм (таблица № 1.4), то получаем, что длина это-
го участка может достигать 3x80 км = 240 км. В то же время для ско-
рости передачи 40 Гбит/с (STM-256) компенсация дисперсии в линии
оказывается недостаточной, так как в этом случае допустимая вели-
чина полной дисперсии (60 пс/нм) меньше нескомпенсированной до-
ли полной дисперсии (340 пс/км).
$ 27. Компенсация дисперсии с помощью фотонных кристаллов
Компенсацию дисперсии во всей полосе, занимаемой DWDM си-
стемой, можно осуществить с помощью интенсивно исследуемых в
последнее время специальных волокон нового типа (PC — Photonic
Cristal). Эти волокна еще не вышли за стадию лабораторных исследо-
60
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
КОМПЕНСАЦИЯ ПОЛНОЙ ДИСПЕРСИИ
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
ваний. PC волокна (фотонные кристаллы, их еще называют пористые
волокна) представляют собой пористую кварцевую нить с регуляр-
но расположенными отверстиями, окружающими сердцевину из
кварцевого стекла (рис. 1.41). Так как эффективный показатель пре-
ломления сердцевины больше эффективного показателя преломле-
ния окружающей ее пористой оболочки, то свет распространяется в
сердцевине, испытывая полное внутреннее отражение на границе
сердцевины с оболочкой.
Рис. 1.41. Схематическое изображение PC
волокна. Сердцевина из кварца отделена
от оболочки шестью отверстиями,
обозначенными на схеме черными
кружками
Зависимость коэффициента дисперсии PC волокна от диаметра
сердцевины изображена на рис. 1.42. Максимальное значение диспер-
сии в таком волокне составляет примерно -2000 пс/нм км, что поз-
воляет компенсировать полную дисперсию в линии SM волокнами
в 100 раз большей длины.
Рис. 1.42. Зависимость коэффициента дисперсии PC волокна на длине волны
1550 нм от диаметра сердцевины
Зависимость коэффициента компенсации (CR) от длины волны
изображена на рис. 1.43. Когда диаметр сердцевины выбран так, что-
бы добиться максимального значения дисперсии в PC волокне (кри-
Оптические волокна для линий связи
61
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
вая (а)), то в диапазоне 1500... 1600 нм коэффициент CR меняется бо-
лее чем на 50 %. Эту зависимость можно существенно уменьшить
подбором диметра сердцевины PC волокна. Так, при диаметре серд-
цевины 0.98 мкм коэффициент CR в полосе 100 нм изменяется в пре-
делах ±0.2% (кривая (6)). При этом диаметре наклон дисперсионной
кривой на длине волны 1550 нм равен -2.3 пс/(нм2 км), а коэффици-
ент дисперсии -680 пс/(нмкм), что позволяет компенсировать пол-
ную дисперсию в линии с SM волокнами в 35 раз большей длины.
Рис. 1.43. Зависимость коэффициента компенсации от длины волны для PC во-
локна (а) с максимальной дисперсией на"К = 1550 нм (-2000 пс/(нмкм)) и (б) с дис-
персией (-680 пс/(нм-км)), при которой обеспечивается компенсация дисперсии в
максимально широком диапазоне длин волн
Малый диаметр сердцевины PC волокон приводит к большим по-
терям при сварке их с SM волокнами (~ 1.5 дБ). Ожидается, что в бли-
жайшем будущем эти потери удастся существенно уменьшить, моди-
фицируя оболочку волокна.
Раздел VII
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ МОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ (ПМД)
$ 28. Поляризационные моды
Свет, распространяющийся в номинально одномодовом волокне,
можно представить в виде суммы двух поляризационных мод. Каж-
дая поляризационная мода распространяется параллельно оси волок-
на со своим значением фазовой и групповой скорости. Фазовый
фронт у мод плоский, а нормаль к плоскости фазового фронта парал-
62
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ
МОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ (ПМД)
лельна оси волокна. Пространственное распределение полей у поля-
ризационных мод волокна одинаковое (гауссово), и отличаются они
только тем, что поляризованы ортогонально.
Все происходит точно так же, как и в случае распространения пло-
ской волны в свободном пространстве. Хорошо известно, что плос-
кую волну всегда можно представить в виде двух ортогонально поля-
ризованных плоских волн. Как и у плоских волн, у поляризационных
мод состояние поляризации может быть также любым, однако обыч-
но используют линейно поляризованные моды LPOI (LP - Linear Po-
larized). Делается это исключительно из удобства, так как в волокнах,
как правило, преобладает линейное двулучепреломление (рис. 1.44).
Рис. 1.44. Распределение интенсивности (1(г) ~ ехр[- 2 r2l(wl2y]) и направление эле-
ктрического поля Е в поляризационных модах волокна (w- диаметр моды, 2а - ди-
аметр сердцевины)
Показатель преломления у телекоммуникационных волокон хоть
и слабо, но зависит от состояния поляризации света, т. е. эти волок-
на обладают двулучепреломлением, причем в основном линейным.
Оно наводится в номинально круглом волокне при его изготовле-
нии из-за неизбежного появления небольшой эллиптичности сердце-
вины и внутренних напряжений, не обладающих аксиальной симме-
трией (рис. 1.45). Так как наведенные в волокне натяжения не име-
ют выделенного направления, величина и азимут линейного двулу-
чепреломления изменяется случайным образом вдоль оси волокна.
Рис. 1.45. Причины возникновения двулучепреломления в оптических волокнах
Оптические волокна для линий связи
63
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Хотя поляризационная анизотропия распределена по длине волок-
на нерегулярно, однако участок волокна менее длины корреляции не-
регулярностей двулучепреломления можно рассматривать как одно-
родный. На этом участке волокно обладает примерно постоянным по
величине линейным двулучепреломлением. В нем можно возбудить
быструю и медленную поляризационные моды, которые будут рас-
пространяться вдоль волокна, не обмениваясь при этом мощностью.
Фазовые скорости этих поляризационных мод обратно пропорцио-
нальны величине показателей преломления:
v6 = с/п6 и vM = c/nM. (1.24)
А разность их фазовых набегов прямо пропорциональна разности по-
казателей преломления (Ап = пм - п6) и длине участка волокна L:
Дф = (2л/Х) (L/ vM - L/ v6) = (2лЛ) Дп L. (1.25)
Если возбудить одновременно обе поляризационные моды, то состо-
яние света будет периодически изменяться вдоль волокна с периодом,
равным длине биений L6 (рис. 1.46). Длина биений находится из ус-
ловия, что разность фазовых набегов поляризационных мод равна 2л
и выражается через разность показателей преломления:
L6 = Х/Дп. (1-26)
У телекоммуникационных волокон на X = 1550 нм длина биений
составляет примерно 5 м, что соответствует разности показателей пре-
ломления Дп = 3 IO 7.
Рис. 1.46. Двулучепреломление волокна приводит к периодическому изменению со-
стояния поляризации света от линейного к эллиптическому, круговому, эллипти-
ческому, линейному и т. д.
Двулучепреломление приводит не только к появлению разности
фазовых запаздываний поляризационных мод, но и к появлению у
64
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ
МОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ (ПМД)
них разности групповых запаздываний (DGD - Differential Group
Delay) и, соответственно, к уширению импульсов (рис. 1.47):
Дт(пс) = 5т(пс/км) х L(km), (1.27)
где 8т - разности групповых запаздываний поляризационных мод на
единице длины волокна. Так как в первом приближении фазовые и
групповые скорости поляризационных мод примерно равны друг
другу, то с помощью (1.24) находим:
5т = (l/vM - l/v6) = Дп/с. (1-30)
Полагая в (1.30) Ап = 3 10‘7 и с = 3 105 км/с, получаем оценку бт =
1 пс/км.
Рис. 1.47. Уширение импульсов в волокне с двулучепреломлением
В волокнах с регулярным (постоянным по длине волокна) двулу-
чепреломлением можно избежать уширения импульса из-за DGD.
Для этого достаточно, чтобы направление поляризации на входе в та-
кое волокно совпало с направлением оси двулучепреломления волок-
на. Тогда в волокне возбудится только одна поляризационная мода,
и импульс расширяться из-за двулучепреломления волокна не бу-
дет. Однако длина волокна обычно значительно превышает длину
корреляции его неоднородностей. В таком волокне неизбежно воз-
буждается и вторая поляризационная мода, что и приводит к уши-
рению импульсов.
$ 29. Уширение импульсов из-за ПМД
На начальном участке волокна длиной менее длины корреляции
нерегулярностей двулучепреломления еще можно в принципе возбу-
дить только одну поляризационную моду. Как уже говорилось, для
этого достаточно, чтобы на входе в этот участок свет был поляризо-
ван параллельно оси двулучепреломления волокна. Однако на сле-
дующем участке волокна оси двулучепреломления будут повернуты
Оптические волокна для линий связи
65
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
под другим углом, поэтому в нем возбудится также и вторая поля-
ризационная мода, а импульс расщепится.
Импульсы будут расщепляться на каждом участке волокна, где до-
статочно сильно меняется направление оси двулучепреломления. В
реальном телекоммуникационном волокне связь распределена слу-
чайным образом вдоль волокна, так что импульс при прохождении
через волокно будет постепенно расширяться. Выглядеть он будет
примерно так же, как и импульс, уширенный из-за хроматической
дисперсии.
Схема, поясняющая механизм расщепления импульсов в длинном
волокне, изображена на рис. 1.48. На вход волокна поступает корот-
кий импульс (1) и возбуждает обе поляризационные моды. На пер-
вом участке волокна он расщепляется на два импульса (2). Расстоя-
ние между этими импульсами увеличивается прямо пропорциональ-
но длине первого участка волокна (3). Во втором участке волокна каж-
дый из этих двух импульсов расщепляется еще на два импульса (4).
После прохождения второго участка волокна исходный импульс ока-
зывается расщепленным на четыре импульса (5).
В этой модели телекоммуникационное волокно представлено в
виде двух, соединенных последовательно участков волокон с линей-
ным двулучепреломлением. Оси двулучепреломления этих участ-
ков волокон развернуты друг относительно друга. Угол разворота
осей характеризует величину коэффициента связи, а длина этих
участков - период коэффициента связи между поляризационными
модами волокна.
Рис. 1.48. Уширение импульсов из-за ПМД в телекоммуникационных волокнах
Случайная связь между поляризационными модами волокна мо-
жет приводить как к увеличению, так и к уменьшению DGD (разно-
сти групповых запаздываний поляризационных мод). Поэтому в
длинном волокне среднее значение DGD (<Дт>) увеличивается не
66
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ
МОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ (ПМД)
прямо пропорционально длине волокна, как в (1.27), а прямо пропор-
ционально квадратному корню из длины волокна.
<Дт>(пс) = РМО(пс/км|/2) х Li/2(kmi/2). (1-31)
Для объяснения появления корневой зависимости DGD от L можно
воспользоваться аналогией с классической задачей о случайных блуж-
даниях. Как известно, при случайных блужданиях расстояние меж-
ду конечной и начальной точками увеличивается пропорционально
квадратному корню из времени.
Коэффициент поляризационной модовой дисперсии - PMD вы-
ражается (с точностью до коэффициента порядка единицы) через 5т
и длину корреляции нерегулярностей двулучепреломления Lc соот-
ношением
PMD(nc/KM1/2) = 8т(пс/км) х Lc1/2(km,/2). (1.32)
В «старых» телекоммуникационных волокнах длина корреляции
Lc достигала 0.3 км, и они обладали большим PMD. При 5т = 1 пс/км
и Lc = 0.3 км с помощью (1.32) получаем оценку: PMD = 0.55 пс/км1/2.
Как будет показано ниже, это слишком большая величина для совре-
менных магистральных линий связи.
Уменьшить величину PMD, как видно из (1.32), можно, умень-
шая 5т, т. е. увеличивая длину биений в волокне, или уменьшая
длину корреляции Lc. Стремиться изготавливать волокна с длиной
биений более 10..30 м не имеет смысла, так как в волокне при уклад-
ке в кабель наводится достаточно большое двулучепреломление.
Поэтому изготовители пошли по пути уменьшения величины Lc.
Делается это путем периодического скручивания волокна в процес-
се его вытяжки.
Таким образом, удается уменьшить величину Lc до 1...10 м. При
5т = 1 пс/км и Lc = 0.01 км с помощью (1.32), получаем оценку:
PMD = 0.1 пс/км1/2. Примерно такой величиной PMD обладают новые
модели волокон.
Зная величину PMD, можно найти только среднее значение DGD
(<Дт>). Реально же величина DGD (Дт) изменяется случайно во вре-
мени и может отличаться от своего среднего значения. Ее плотность
вероятности распределена по Максвеллу (рис. 1.49).
Как видно из (1.49), среднее значение DGD (<Дт>) близко к его на-
иболее вероятному значению. Нетрудно показать, что вероятность
превысить 2<Дт> равна 1.7 %, а вероятность превысить 3<Дт> состав-
ляет всего лишь 4.2x10’5. То есть за год величина DGD может превы-
шать 3<Дт> только в течение 22 минут.
Оптические волокна для линий связи
67
ГЛАВА 1
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОМОДОВЫХ ВОЛОКОН
Рис. 1.49. Плотность распределения вероятности (Максвелла) для нормализован-
ной величины DGD - разности групповых запаздываний поляризационных мод
В заключение раздела оценим допустимую величину уширения
импульсов из-за ПМД. Конечная ширина импульса At представляет
собой сумму квадратов начальной ширины импульса Ato и среднего
значения DGD <Ат>:
At = (At20 + <Дт>2)1/2.
(1.33)
Таблица № 1.7. Максимальные расстояния передачи без компенсации PMD
Скорость передачи данных Битовый интервал Допустимая величина DGD Максимальное расстояние при PMD = 1 пс/км1/2 Максимальное расстояние при PMD = 0.1 пс/км1/2
2.5 Гбит/с STM-16 400 пс 40 пс 1600 км 160 000 км
10 Гбит/с STM-64 100 пс 10 пс 100 км 10 000 км
40 Гбит/с STM-256 25 пс 2.5 пс 6 км 625 км
68
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ
МОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ (ПМД)
Учитывая случайную природу поляризационной дисперсии, обыч-
но накладывают условие, чтобы вклад от среднего значения DGD был
настолько мал, чтобы им можно было пренебречь. Так как Ato и <Ат>
входят в (1.33) как сумма квадратов, то для этого достаточно того, что-
бы <Дт> было примерно в 3 раза меньше Д^. А так как Ato 1/(4В), то
это значит, что AtPMD должно быть примерно в 12 раз, т.е. на поря-
док меньше ширины битового интервала 1/В.
Оценки максимально допустимого расстояния между ретрансля-
торами без компенсации PMD приведены в таблице № 1.7.
Поляризационная дисперсия, как и хроматическая дисперсия, яв-
ляется линейным эффектом и в принципе может быть скомпенси-
рована. Однако так как флуктуации двулучепреломления в волокне,
возникающие под действием факторов окружающей среды, приводят
к флуктуациям ПМД, то ее трудно измерить и скомпенсировать. Хо-
тя устройства для компенсации ПМД в настоящее время интенсив-
но разрабатываются, но эти разработки еще далеки от завершения.
Оптические волокна для линий связи
69
2
СТАНДАРТНЫЕ
ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
§ 1. Введение
В настоящее время в линиях связи по всему миру уложено несколь-
ко сот миллионов километров оптических волокон. Причем около
90% из них приходится на долю стандартных одномодовых волокон
(Rec.G. 652). Для обозначения стандартных одномодовых волокон ис-
пользуют несколько различных сокращений: SF - Standard Fiber,
SSMF - Standard Single Mode Fiber, NDSF - No Dispersion Shifted Fiber.
Наиболее распространенное обозначение: SM - Single Mode.
Как уже обсуждалось ранее, потери и дисперсия являются основ-
ными оптическими характеристиками волокна. Так как в российских
линиях связи оптические усилители практически не используются и
скорость передачи данных, как правило, не превышает 2.5 Гбит/с, то
потери в SM волокнах являются основным фактором, ограничиваю-
щим длину ретрансляционного участка линии. В то же время, учиты-
вая большой (25 лет) планируемый срок жизни этих линий, необхо-
димо принимать во внимание и вторую важнейшую характеристи-
ку SM волокон - дисперсию. Спектр потерь в SM волокнах и их дис-
персионные характеристики приведены в I разделе.
Хотя SM волокна в соответствии с рекомендациями G.652 оптими-
зированы для работы на X = 1310 нм, но они могут применяться и
на более длинных волнах в системах уплотнения каналов по длинам
волн (WDM). На магистральных линиях связи и в сетях регионально-
го и городского масштаба применяются системы плотного спектраль-
ного уплотнения (Dense WDM), а в сетях доступа - системы с боль-
шим (20...25 нм) разносом частот (Coarse WDM). Во II разделе рассмо-
трены особенности применения SM волокон в таких системах, как
DWDM, так и CWDM.
Основные параметры оптических кабелей с SM волокнами опре-
делены в рекомендациях G.652 ITU-T. Ссылки на этот стандарт час-
70
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
то встречаются в литературе, сам стандарт практически недоступен
широкому кругу читателей. Для того чтобы восполнить этот пробел,
в III разделе приведены и снабжены комментариям основные поло-
жения Rec.G.652 ITU-T.
Раздел I
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ SM ВОЛОКОН
$ 2. Спектр потерь в SM волокнах
Потери в волокне. Потери в центрах окон прозрачности приве-
дены в первой строке таблицы № 2.1. Обычно в спецификациях при-
водится типовое значение потерь; по специальному заказу могут быть
поставлены SM волокна с меньшими потерями порядка 0.18...0.19
дБ/км на А = 1550 нм и 0.31. ..0.32 дБ/км на А = 1310 нм.
Таблица № 2.1. Потери в SMF- 28, м (Coming)
1. Спектр потерь Потери на А = 1310 нм на X = 1550 нм на X = 1383 ± 3 нм Прирост потерь в диапазонах: 1285...1330 нм и 1525...1575 нм 0.34 дБ/км 0.20 дБ/км <2.1 дБ/км 0.05 дБ/км
2. Потери на изгибе Приращение потерь при намотке 100 витков на оправку 0 75 мм на X = 1310 нм, на X = 1550 нм при намотке 1 витка на оправку 0 32 мм на X = 1550 нм < 0.05 дБ < 0.05 дБ < 0.5 дБ
3. Длина волны отсечки В волокне В кабеле 1150...1350 нм <1260 нм
В первой строке таблицы № 2.1 приведены значения потерь в пря-
мом волокне на нескольких длинах волн. При А < 1600 нм потери ог-
раничиваются в основном релеевским рассеянием и уменьшаются с
увеличением длины волны ~ 1/А4. Поэтому на А. = 1550 нм потери
меньше, чем на А. = 1310 нм.
Во второй строке таблицы № 2.1 приведены значения потерь, воз-
никающих при намотке волокна на оправку. Видно, что потери бы-
Оптические волокна для линий связи
71
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
стро увеличиваются с уменьшением радиуса намотки. Так, если при
намотке 100 витков на оправку диаметром 75 мм они не должны пре-
вышать 0.05 дБ (на X = 1550 нм), то при намотке только одного вит-
ка на оправку примерно вдвое меньшего диаметра (32 мм) допусти-
мая величина потерь уже на порядок больше (0.5 дБ).
Диаметры оправок и число витков выбраны неслучайно. Диаметр
намотки (75 мм) соответствует общепринятому минимальному ради-
усу изгиба, при котором еще не возникает повреждений из-за статиче-
ской усталости волокон, а число витков (100) примерно равно числу из-
гибов оптического кабеля на длине ретрансляционного участка. При
проведении рутинных (многократно повторяющихся) измерений удоб-
но использовать только один виток, но меньшего диаметра (32 мм).
Спектры потерь в изогнутых и «прямых» волокнах могут суще-
ственно различаться. Если в прямом волокне потери на X - 1550 нм
меньше, чем на X = 1310 нм, то для потерь, вносимых при изгибе
волокна, ситуации обратная. Происходит это потому, что чем боль-
ше длина волны, тем большая ее часть выходит в оболочку и тем
сильнее эта волна высвечивается при изгибе волокна. Поэтому
обеспечить условие того, чтобы приращение потерь при намотке на
оправку не превышало 0.05 дБ, труднее всего на более длинной вол-
не 1550 нм.
В третьей строке таблицы № 2.1 приведены значения длины вол-
ны отсечки в волокне в первичном покрытии и в волокне после его
укладки в оптический кабель. Длина волны отсечки волокна в кабе-
ле (< 1260 нм) выбрана в соответствии с рекомендациями G.652 (она
меньше самой короткой длины волны рабочего диапазона). При та-
ком выборе длины волны отсечки в кабеле одномодовый режим дол-
жен выполняться для всех рабочих длин волн.
Длина волны отсечки волокна в первичном покрытии может быть
и больше самой короткой длины волны рабочего диапазона. Предпо-
лагается, что после укладки в кабель она станет меньше 1260 нм. Ес-
тественно, это требует проверки.
Как видно из первой строки таблицы № 2.1, потери в пике погло-
щения примесей ОН (X = 1383 ± 3 нм) намного превышают потери на
X = 1310 нм и X = 1550 нм. В результате значительная часть диапазо-
на длин волн между 1310 нм и 1550 нм оказывается недоступной для
связи. В последних разработках SM волокон за счет улучшения тех-
нологи очистки от водяных паров удалось снизить потери в «водя-
ном» пике на X = 1383 ± 3 нм.
Волокна без «водяного» пика (LWPF — Low Water Peak Fiber) про-
изводятся несколькими компаниями: AllWave (Lucent Technologies, те-
72
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
перь OFS ), SMF-28e (Corning), SMR (PireUi). Потери в «водяном» пи-
ке уменьшены до величины 0.31 дБ/км, что меньше, чем потери во
втором окне прозрачности на А = 1310 нм (0.35 дБ/км) (рис. 2.1). В ре-
зультате появилась возможность создавать системы, работающие в
пятом окне (S) прозрачности (1480... 1520 нм), и в широком диапазо-
не длин волн (Е) находящимся между вторым и пятым окном про-
зрачности (1360... 1460 нм). Этот новый диапазон длин волн назва-
ли расширенным (Extended) и обозначают буквой Е.
Рис. 2.1. Спектр потерь в стандартных одномодовых волокнах:
— — — типовое SM волокно;
SM волокно улучшенной очистки от примеси водяных паров (ОН)
SM волокна без «водяного» пика поглощения на А = 1383 ± 3 нм
обладают следующими основными преимуществами:
• Становится доступным целиком весь диапазон длин волн от 1280 нм
до 1625 нм, что примерно на 50 % больше, чем с обычным SM во-
локном.
• Позволяет использовать рабочую длину волны вблизи 1400 нм, где
коэффициент дисперсии у SM волокна еще не слишком велик и не
ограничивает возможность передачи данных со скоростью 10 Гбит/с
(STM-64).
• Число каналов в системе CWDM (система спектрального уплотне-
ния с большим интервалом (20.. .25 нм) между каналами) может быть
увеличено на 33 % (до 16 каналов).
Интересно, что с LWPF волокнами связывают возможность изме-
нения концепции наращивания пропускной способности линии -
вместо резервирования «темного волокна» можно будет использовать
длину волны излучения в DWDM или CWDM системе.
Оптические волокна для линий связи
73
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Геометрические параметры. Величина полных потерь в линии
связи определяется не только потерями в волокне, но и потерями в
сростках волокон. Потери в сростках волокон тем меньше, чем мень-
ше допуски на геометрические параметры волокон и на диаметр мо-
дового пятна. Геометрические параметры и значения диаметров мо-
довых пятен для волокна SMF—28™ приведены в таблице № 2.2.
Таблица Ne 2.2. Геометрические параметры SMF-28™
Диаметр модового пятна: на X = 1310 нм на X = 1550 нм 9.2 ± 0.4 мкм 10.4 ± 0.8 мкм
Эксцентриситет сердцевины и оболочки < 0.5 мкм
Допуск на диаметр оболочки 125 ±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки < 1.0%
Собственный изгиб волокна >4.0 м
Как было показано в главе I, диаметр модового пятна w для SM во-
локон можно рассчитать с помощью простой формулы (1.3): w = 7 X.
С ее помощью находим значения диаметров модовых пятен на к =
1310нмиХ = 1550 нм: w - 9.1 мкм и w = 10.85. Сравнивая их со зна-
чениями, приведенными в первой строке таблицы № 2.2, видим, что
они совпадают в пределах допуска.
Чем больше допуск на диаметр модовых пятен, тем больше ве-
личина рассогласования диаметров модовых пятен соединяемых во-
локон и тем больше величина потерь в сварных соединениях. До-
пуск на диаметр модовых пятен в SMF - 28™ удовлетворяет требо-
ваниям Rec. G.652, так как укладывается в 10 % коридор. Исполь-
зуя значения, приведенные в первой строке таблицы № 2.2 и фор-
мулу (1.4) для величины потерь (а(дБ) = 4.34 (Aw/w)2), находим,
что эти потери не превышают 0.025 дБ. Напомним, что по требо-
ваниям Ростелекома потери в сварных соединениях волокон не
должны превышать 0.05 дБ.
Кроме того, как уже упоминалось в первой главе, для волокон, вы-
тянутых из одной заготовки (см. рис. 1.14), относительная флуктуа-
ция диаметра модового пятна волокна составляет всего лишь 1-2 %,
и в этом случае потери из-за рассогласования диаметров модовых пя-
тен свариваемых волокон будут пренебрежимо малы.
74
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
Во второй, третьей и четвертой строках таблицы № 2.2 приведе-
ны значения эксцентриситета сердцевины и оболочки, эллиптично-
сти оболочки и допуска на ее диаметр оболочки. Их величины при-
мерно в два раза меньше соответствующих значений, приведенных
в Rec. G.652. Эти параметры несовершенств волокон важны потому,
что они определяют величину смещения сердцевин волокон друг от-
носительно друга при соединении их с помощью адаптеров и меха-
нических соединителей, а также влияют на степень коррекции эксцен-
триситета свариваемых волокон.
В последней строке таблицы № 2.2 приведено значение радиуса соб-
ственного изгиба волокна. Собственный изгиб волокна влияет на ве-
личину потерь при одновременной сварке нескольких пар волокон. Ес-
ли радиус этого изгиба мал, то не удается одинаково хорошо сьюсти-
ровать все пары соединяемых волокон. У большинства фирм-изготови-
телей радиус кривизны собственного изгиба волокна не превышает 4 м.
$ 3. Дисперсионные характеристики SM волокон
Параметры хроматической дисперсии волокон зависят от формы
профиля показателя преломления. В SM волокнах форма профиля
показателя преломления ступенчатая с относительно большим диа-
метром сердцевины и малым скачком показателя преломления. Раз-
личают два типа таких ступенчатых профилей: с согласованной и с
депрессированной оболочкой (рис. 2.2). Сердцевина в обоих типах SM
волокон легирована германием (GeO2), однако в волокнах с депрес-
сированной оболочкой степень легирования ниже, так как в них по-
казатель преломления световедущей оболочки уменьшен за счет ле-
гирования фтором (F).
Рис. 2.2. Профили показателей преломления SM волокон
а) С согласованной (по показателю преломления) световедущей оболочкой
б) С депрессированной световедущей оболочкой
Оптические волокна для линий связи
75
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Так как разность показателей преломления между сердцевиной
и оболочкой в SM волокнах относительно невелика, то хроматиче-
ская дисперсия в них определяется в основном материальной дис-
персией. При этом длина волны нулевой дисперсии Xq попадает во
второе окно прозрачности. Хроматическая дисперсия выражается
через длину волны нулевой дисперсии и коэффициент наклона
дисперсии So на длине волны нулевой дисперсии интерполяцион-
ной формулой:
D(X) = S0(X-Xo4/X’)/4. (2.1)
Интерполяционная формула (2.1) специфицирована в Rec. G.652
для диапазона длин волн 1260.. .1360 нм. В диапазоне длин волн 1550
нм ее можно применять только для оценок. Рассчитанная с помощью
(2.1) зависимость D(X) при So = 0.092 пс/(нм2 км) и Хо = 1310 нм изо-
бражена на рис.2.3.
Рис.2.3. Хроматическая дисперсия D(k) как сумма материальной DM(k) и волновод-
ной дисперсий DB(k) в стандартном одномодовом волокне (SM)
Величина дисперсии SM волокон может изменяться в относитель-
но небольших пределах (рис. 2.4). Эти вариации (как и у Xq) вызва-
ны флуктуациями диаметра сердцевины волокна и разностью пока-
зателей преломления между сердцевиной и оболочкой. Особого прак-
тического значения эти вариации не имеют, так как их относительная
величина мала, а при компенсации полной дисперсии в линии ее все
равно приходится измерять.
76
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
<о
и
га
3000 ---1-
2500 -
2000 “
1500 *
1000 “
500 -
0 —L
13 14
Коэффициент хроматической
дисперсии на 1550 нм (пс/(нм км))
о
Рис. 2.4. Гистограмма распределения коэффициента дисперсии на длине волны 1550 нм
для SM волокна производства Hitachi
Коэффициент наклона дисперсии (S(X) ~ как видно из рис.
2.3, уменьшается с увеличением длины волны. Продифференцировав
по X выражение (2.1), получаем
S(X) = So (1 + 3 AoW)/4. (2.2)
Зависимость S(X) при So = 0.092 пс/(нм2-км) и Xq = 1310 нм изобра-
жена на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Зависимость наклона дисперсионной кривой от длины волны для SM
волокна (при Хо = 1310 нм uS0 = 0.092 пс/(нм2-км))
Оптические волокна для линий связи
77
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Дисперсионные параметры SMF-28™ приведены в таблице № 2.3.
Как видно из первых двух строк этой таблицы, диапазон возможных
изменений длины волны нулевой дисперсии и величина наклона ко-
эффициента дисперсии удовлетворяют требованиям Rec. G.652
(1300...1324 нм).
Таблица № 2.3. Дисперсионные параметры SMF-28™
Длина волны нулевой дисперсии 1301 нм < X. < 1321 нм
Наклон коэффициента дисперсии 0.092 пс/(нм2 км)
PMD 0.1..0.2 пс/км1/2
Поляризационная дисперсия (PMD) в «старых» SM волокнах, как
правило, велика (1...0.5 пс/км1/2), так как при скоростях передачи до
В = 2.5 Гбит/с (STM-16) и относительно коротких расстояниях меж-
ду ретрансляторами (L ~ 100 км) ее вклад в уширение импульсов мал.
Действительно, даже если коэффициент PMD равен 1 пс/км1/2, то на
расстоянии в 100 км он приведет к уширению импульса AtPMD = PMD
х L1/2 =10 пс, что на порядок меньше допустимой ширины импуль-
са At = 1/(4В) = 100 пс для STM-16.
Однако в последние годы скорость передачи возросла до В =
10 Гбит/с (STM-64), а расстояние между ретрансляторами увеличи-
лось до L ~ 1000 км. В этом случае уширение импульса AtPMD при
коэффициенте PMD, равном 1 пс/км1/2, будет равно 30 пс, что уже
больше допустимой ширины импульса At = 1/(4В) = 25 пс для
STM-64. Поэтому в «новых» SM волокнах PMD уменьшена в сред-
нем в 5 раз до уровня 0.2...0.1 пс/км1/2.
$ 4. SM волокно с большой площадью модового пятна
Возможность создания DWDM систем с большим числом спек-
тральных каналов (100...300) и пропускной способностью порядка
нескольких Тбит/с ограничивается нелинейными эффектами в во-
локне. Для уменьшения влияния нелинейных эффектов необходи-
мы волокна с большой площадью модового пятна. Кроме того, не-
обходимо, чтобы величина дисперсии и наклоны дисперсионной
характеристики у основного и компенсирующего волокна были со-
гласованы.
78
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
Для этих целей компания Hitachi создала SM волокно с большой
площадью модового пятна (LESMF - Large Effective Area Single Mode
Fiber) и DC волокно с специально подобранной величиной дисперсии
и наклона коэффициента дисперсии (DSCF - Dispersion and its Slope
Compensation Fiber) (см. таблица № 2.4).
Таблица № 2.4. Характеристики LESMF и DSCF волокон
Тип волокна LESMF DSCF
Потери на X = 1550 нм дБ/км 0.183 0.266
Длина волны отсечки в кабеле НМ 1370 1266
Потери при намотке на катушку 0 20 мм дБ/м 4.0 н/д
Коэффициент дисперсии на X = 1550 нм пс/(нм км) 20.0 -41.1
Наклон коэффициента дисперсии пс/(нм2 км) 0.064 -0.13
RDS (наклон/дисперсия) 1/нм 0.0032 0.0032
Диаметр модового пятна мкм 12 6.2
Площадь модового пятна мкм2 112 30
PMD пс/км1/2 0.022 0.043
Участок линии с LESMF и DSCF волокнами изображен на рис. 2.6.
На выходе усилителя для уменьшения влияния нелинейных эффек-
тов устанавливается 40 км SM волокна с большой эффективной пло-
щадью модового пятна. Его дисперсия компенсируется с помощью 20
км специально изготовленного DC волокна.
Так как площади модовых пятен соединяемых волокон сильно
различаются, то в месте их соединения возникают большие потери
(=0.9 дБ). Эти потери удалось уменьшить до 0.26 дБ, применив мос-
товую схему сварного соединения волокон (рис. 2.7). При этом в ка-
честве промежуточного волокна использовалось NZDS волокно с ди-
аметром модового пятна 8.3 мкм.
Оптические волокна для линий связи
79
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Рис. 2.6. DWDM система с большой пропускной способностью. Нелинейные эффек-
ты ослаблены за счет большой эффективной площади модового пятна волокна
LESMF
Рис. 2.7. Мостовая схема сварного соединения волокон LESMF с болыиой(112 мкм2)
и DSCF с малой (30 мкм2) площадью модовых пятен
§ 5. Потери и геометрические параметры SM волокон,
представленных на российском рынке
В большинстве российских линий связи длина ретрансляционного
участка ограничивается потерями (оптические усилители не использу-
ются). Потери в линии зависят не только от потерь в волокнах, уклады-
ваемых в линию, но и от потерь в сростках этих волокон. Сращивание
80
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
SM ВОЛОКОН
или сварка волокон, вероятно, является самой важной и самой дорого-
стоящей из всех операцией, которые приходится выполнять с волокном
в полевых условиях. Она требует дорогого оборудования, квалифици-
рованных операторов и периодических переделок.
Геометрические параметры волокон в значительной степени опре-
деляет возможность получения высококачественного сварного соеди-
нения. Поэтому не только потери в волокнах, но и допуски на их гео-
метрические параметры являются основными критериями, по которым
проводится сравнение SM волокон. Как видно из таблицы № 2.5, все
Таблица № 2.5. Потери и геометрические параметры SM волокон, представленных
на российском рынке
Параметры Cor- ning Lu- cent (OFS)* ** Sumi- tomo Hi- tachi Fuji- kura Furu- kawa (OFS) Pirelli Alca- tel
Потери дБ/км, X = 1310 нм X = 1550 нм 0.34 0.20 0.35 0.22 0.35 0.22 0.35 0.21 0.34 0.23 0.35 0.22 0.34 0.20 0.34 0.21
Диаметр намот- ки", мм 50 75 75 75 75 60 60
Допуск на диа- метр моды, мкм ±0.4 ±0.5 ±0.5 ±0.4 ±0.5 ±0.5 ±0.5 ±0.5
Эксцентриситет сердцевины, мкм 0.5 0.8 1.0 0.5 0.6 1.0 1.0 0.6
Радиус собствен- ного изгиба, м 4 2 4 4 4 4
Допуск на диаметр покрытия, мкм ±5 ± 10 ± 10 5 ±7.5 ± 10 10 ± 10
Перемотка с уд- линением, % 1 1 1.2 1 1 1 1 1
* Компания Lucent Technologies (США) продала в 2001 г. весь свой оптико-во-
локонный бизнес компаниям Furukawa Electric (Япония) и CommScope
(США). Новая компания теперь имеет название OFS - Optical Fiber Solution -
в переводе на русский это звучит как Оптико-Волоконные Решения.
** При намотке 100 витков волокна на этот диаметр потери на X = 1550 нм уве-
личиваются на 0.05 дБ.
Оптические волокна для линий связи
81
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
компании стремятся уменьшить потери во втором и третьем окнах
прозрачности и потери на изгибе волокон, а также снизить допуски
на диаметр модового пятна и на геометрические параметры волокон.
В своих спецификациях большинство компаний обычно приво-
дит максимальное значение потерь. Так, например, компания
Hitachi в своей спецификации на SM волокно в графе потери
на X = 1310 нм указывает: шах. 0.35...0.40 дБ/км, а на X = 1550 нм:
шах. 0.21... 0.25 дБ/км. В то же время, как видно из гистограмм,
приведенных на рис. 2.8, среднее значение потерь в этих волокнах
меньше: 0.33 дБ/км на X = 1310 нм и 0.2 дБ/км на X = 1550 нм.
Поэтому компании, производящие волокно по специальному зака-
зу, могут поставлять волокна с потерями меньшими, чем указыва-
ется в спецификациях (порядка 0.18..0.19 дБ/км на X = 1550 нм
и 0.31.. 0.32 дБ/км на X = 1310 нм).
3500 —
3000 ~
2500 “
2000 -
1500 “
1000 "
500 “
о *—
0.3
0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36
5000
4500
4000
3500
™ 3000
° 2500
л 2000
х 1500
Потери на X = 1310 нм, (дБ/км)
]“ Средн.: 0 195 дБ/км
— Ст. отк.: 0.004 дБ/км
1000
0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22
Потери на X. = 1 550 нм, (дБ/км)
Рис. 2.8. Гистограммы распределения потерь на длинах волн 1310 нм и 1550 нм 6SM
волокнах производства компании Hitachi
В заключение раздела приведем наиболее показательные графики,
иллюстрирующие прогнозы по инсталляции одномодовых волокон
(рис. 2.9). Как уже говорилось, основной объем приходится на долю
SM волокон. В России это почти исключительно SM волокна, а в США
и Японии заметную долю составляют NZDS волокна.
82
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
Рис. 2.9. Количество одномодовых волокон (миллионы километров), инсталлируе-
мых в линии связи (в России и по всему миру)
Раздел II
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
$ 6. Системы WDM
В настоящее время телекоммуникационная индустрия претерпе-
вает беспрецедентные изменения, связанные с переходом от голосо-
ориентированных систем к системам передачи данных, что является
следствием бурного развития Internet-технологий и разнообразных
сетевых приложений. Поэтому одним из основных требований,
предъявляемых к транспортным сетям для передачи данных, явля-
ется возможность быстрого увеличения их пропускной способности
в соответствии с ростом объемов трафика.
В транспортных сетях обычно выделяют три уровня: магистраль-
ный, распределения и доступа. Магистральный уровень характери-
зуется большой пропускной способностью и используется для пере-
дачи трафика в пределах региона или города. Для уровня распределе-
ния характерна меньшая пропускная способность, меньшие рассто-
яния и более сложная сетевая топология. Уровень доступа использу-
ется для подключения корпоративных сетей и характеризуется не-
большой пропускной способностью.
Оптические волокна для линий связи
83
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
К транспортным сетям нового поколения предъявляются различ-
ные требования. На уровне доступа - главное гибкость и экономич-
ность. На уровне распределения важна возможность объединения раз-
личных видов трафика и его диспетчеризации. На магистральном
уровне решающим становится возможность быстрого увеличения
пропускной способности сетей в соответствии со стремительным рос-
том трафика. Технологические решения, которые могут быть исполь-
зованы для наращивания пропускной способности транспортной се-
ти, приведены в таблице № 2.6.
Таблица № 2.6 Технологические решения, позволяющие наращивать пропускную спо-
собность транспортной сети
• Укладывать в линии связи новые оптические кабели.
Этот процесс в настоящее время ведется достаточно интен-
сивно, однако он сопряжен с необходимостью долгосроч-
ного планирования, больших капиталовложений и не все-
гда возможен.
• Использовать электронику с большим быстродействием
(10 Гбит/с, 40 Гбит/с, > 100 Гбит/с).
Такой подход подразумевает, что при выборе аппаратуры
придется исходить не из ее цены и качества, а стремиться ис-
пользовать самые последние технологические достижения.
• Перейти от электронных компонент к оптическим компо-
нентам (усилителям, фильтрам и т. д.).
Основное достоинство такого подхода состоит в том, что
в отличие от электронных компонент параметры боль-
шинства оптических компонент не зависят от скорости пе-
редачи данных и для них прирост цены с увеличением би-
товой скорости будет небольшим. Однако возможность его
реализации зависит от наличия необходимого набора оп-
тических компонент и их совместимости.
• Применить технологию уплотнения каналов по длинам
волн (WDM - Wavelength Division Multiplexing).
Во многих случаях для этого достаточно только заменить
терминалы в линии с оптическими усилителями.
Все эти технологические решения в определенной мере исполь-
зовались в процессе совершенствования магистральных линий свя-
зи (рис. 2.10). Оптические кабели начали применяться в магистраль-
ных линиях связи в конце 90-х годов, и пропускная способность пер-
84
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
вых таких линий составляла несколько сотен Мбит/с в одном волок-
не. В 1995 г. она возросла до 2.5(5.0) Гбит/с на одно волокно, и для
регенерации сигналов стали применяться эрбиевые усилители. При-
мерно к 1998 г. пропускная способность линий увеличилась до 10(20)
Гбит/с уже в пересчете не на одно волокно, а на одну длину волны в
системе WDM. В современных WDM системах емкость в одном во-
локне превысила 100 Гбит/с.
Рис. 2.10. Рост пропускной способности магистральных линий связи
Технология уплотнения каналов по длинам волн достаточно ста-
рая. В ней используется тот факт, что по одному волокну можно пе-
редавать одновременно сигналы на многих длинах волн, т. е. во мно-
гих спектральных каналах. Эта технология применялась еще в ранних
линиях связи для осуществления дуплексной передачи на двух дли-
нах волн 1310 нм и 1550 нм (таблица № 2.7).
Таблица № 2.7. Эволюция WDM систем
• Ранние системы WDM, STM 4 (625 МГц)
Две длины волны с широкой зоной разделения.
• Второе поколение WDM, STM-16 (2.5 Гбит/с)
Две/четыре длины волны в окне 1550 нм, интервал 400 ГГц
• Системы Dense WDM, STM-64 (10 Гбит/с)
8/96 длин волн в окне 1550 нм, интервал 50/100 ГГц
• Следующее поколение систем DWDM, STM-256 (40 Гбит/с)
100/200 длин волн в окне 1550 нм, интервал 25/50 ГГц
Оптические волокна для линий связи
85
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Выделяют три основных достоинства технологии WDM:
1. Пропускную способность транспортной сети с WDM можно нара-
щивать «просто», умножая число длин волн N, передаваемых по
одному волокну, на скорость передачи линии В на одной длине
волны.
С = N х В.
(2.3)
2. Транспортные сети, основанные на технологии WDM, обладают
большой гибкостью, так как, во-первых, каждый спектральный ка-
нал можно использовать независимо для передачи различных видов
трафика. Например, на одной длине волны можно передавать
Internet, на другой SONET или ATM. Во-вторых, можно не ограни-
чиваться использованием только физической топологии сети, а стро-
ить также различного рода виртуальные сети (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Система WDM с топологией
звезда при физически кольцевой топологии
3. Сигналы, передаваемые по одному волокну, во всех спектральных
каналах можно усиливать с помощью одного оптического усили-
теля (рис. 2.12). Этим оптические усилители выгодно отличают-
ся от ретрансляторов, где для каждого спектрального канала не-
обходимо использовать отдельный электрический усилитель.
Рис. 2.12. В WDM системе оптический усилитель усиливает одновременно сигна-
лы на всех длинах волн, передаваемых по волокну
86
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
При включении в линию передачи оптических усилителей рассто-
яние между ретрансляторами уже не лимитируется потерями в волок-
нах и практически не ограничено (до 1000 км в наземных линиях и
10 000 км в подводных линиях). Расстояние же между оптическими
усилителями ограничено длиной порядка 50... 150 км и определяет-
ся величиной потерь в волокне и допустимой величиной мощности
света, которую можно ввести в волокно. Величина этой мощности ог-
раничивается искажениями сигналов, возникающих из-за нелиней-
ных эффектов в волокне, накапливающихся на всей длине ретранс-
ляционного участка линии передачи.
Оптические усилители появились во втором поколении WDM си-
стем. В них использовались волокна, легированные эрбием (EDFA -
Erbium Doped Fiber Amplifier) и обеспечивающие усиление сигналов
в диапазоне длин волн 1525... 1565 нм. В этих системах для передачи
данных использовалось третье окно прозрачности с интервалом ча-
стот между каналами 400 ГГц. Дальнейшее развитие технологии уп-
лотнения каналов по длинам волн связано с расширением полосы
усиления оптических усилителей и уменьшением интервала частот
между спектральными каналами.
В зависимости от интервала частот между спектральными кана-
лами WDM системы делятся на два основных класса: системы плот-
ного спектрального уплотнения (dense-WDM (DWDM)) с числом ка-
налов в системе более 80 и системы редкого спектрального уплотне-
ния (coarse-WDM (CWDM)) или, как их еще иногда называют, wide
WDM (WWDM) с числом каналов менее 40. Однако со временем про-
гресс в технологии неизбежно сместит эту границу. Число каналов в
системах DWDM будет более 200 (а возможно, и 1000), а в системах
CWDM - более 40.
$ 7. Системы DWDM
Число каналов является важнейшим параметром DWDM систем,
обеспечивающим совместимость оборудования различных произво-
дителей. Сектор стандартизации Международного Союза Электросвя-
зи (ITU — International Telecommunication Union) выпустил стандарт
ITU Rec. G. 692, в котором рекомендован интервал частот 100 ГГц. В
третьем окне прозрачности (1530... 1560 нм), в соответствии с реко-
мендациями G. 692, помещается примерно 40 каналов (интервал ча-
стот в 100 ГГц соответствует интервалу длин волн в 0.8 нм).
В последнее время наметилась тенденция уменьшения частотно-
го интервала между спектральными каналами до 50 ГГц и даже до
Оптические волокна для линий связи
87
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОД НОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
25 ГГц и, соответственно, увеличения числа каналов в третьем окне
прозрачности до 80 и 160. А «плотные» WDM системы с интервалом
между каналами в 100 ГГц и менее стали называть DWDM система-
ми (Dense Wavelength Division Multiplexing).
В DWDM системах число каналов (N) и скорость передачи данных
в канале (В) уже нельзя полагать независимыми величинами. В каче-
стве примера рассмотрим два соседних канала с интервалом частот
между ними в 50 ГГц. Допустим, что в обоих каналах передаются ци-
фровые потоки уровня STM-64, т. е. потоки со скоростями 10 Гбит/с.
Предположим также, что спектр цифрового потока ограничен 1-й гар-
моникой тактовой частоты fc — 10 ГГц для STM-64 (хорошее прибли-
жение для реальной линии передачи). Тогда оптический спектр каж-
дого канала будет состоять из трех составляющих - центральной ча-
тоты fo и двух боковых fo + fc и fo - fc (рис. 2.13).
Рис. 2.13. Спектр сигналов в первом и втором каналах DWDM системы.
Скорость передачи данных 10 ГГц (STM-64), а интервал частот между каналами
50 ГГц = 0.05 ТГц
Как видно из рис. 2.13, при передаче цифровых потоков STM-64
(10 ГГц) частотный интервал между каналами (50 ГГц) превышает уд-
военную частоту модуляции оптического сигнала, т. е. в принципе ка-
налы разнесены достаточно далеко. В то же время для цифровых по-
токов следующей иерархии STM-256 (40 ГГц) это условие выполня-
ется уже только для интервалов частот 100 ГГц и выше. Однако до-
пустимую величину интервала частот между каналами DWDM систе-
мы удается уменьшить в два раза, сделав так, чтобы оптические не-
сущие в соседних каналах были поляризованы ортогонально. Тогда
для передачи цифровых потоков STM-256 (40 ГГц) становится воз-
можным использование интервалов между каналами в 50 ГГц.
88
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
Нелинейные эффекты в волокнах наиболее сильно проявляются
в DWDM системах, так как с увеличением числа длин волн, передава-
емых по волокну, увеличивается и передаваемая по нему суммарная
оптическая мощность. При этом, кроме явления фазовой самомодуля-
ции волн (SPM - Self Phase Modulation), наблюдающегося и при пере-
даче сигналов на одной длине волны начинают проявляться и нелиней-
ные эффекты, свойственные только многоволновым линиям переда-
чи: четырехволновое смешение (FWM - Four Wave Mixing) и перекре-
стная фазовая модуляция (ХРМ - Cross Phase Modulation).
SPM эффект наблюдается, когда мощность в одном спектральном
канале линии передачи достигает 10 дБм (10 мВт). А эффекты FWM
и ХРМ - когда суммарная оптическая мощность в спектральных ка-
налах достигает примерно той же величины. Наиболее вредным не-
линейным эффектом является эффект четырехволнового смешения,
так как при смешении сигналов, передаваемых на нескольких дли-
нах волн, в волокне возникают паразитные сигналы на новых дли-
нах волн. Некоторые из этих паразитных сигналов попадают в спек-
тральные каналы DWDM системы, что приводит к возникновению
перекрестных помех.
Появление сигналов на новых длинах волн можно объяснить тем,
что световые волны большой интенсивности создают в волокне бегу-
щие фазовые решетки (бегущие волны показателя преломления).
При взаимодействии световых волн с этими бегущими фазовыми ре-
шетками и возникают паразитные сигналы на новых длинах волн
(рис. 2.14).
Исходный спектр
Новые частоты
Число новых длин волн:
N2(N —1)/2, где N-
число исходных длин
волн
N2(N —1)/2
2
24
224
Рис. 2.14. Схема образования новых длин волн при смешении двух волн (с частотой
fi uf2)
Допустимая величина суммарной оптической мощности, вводи-
мой в волокно в системе DWDM, определяется стандартом G. 692 на
уровне +17 дБм (50 мВт). В последующих дополнениях к этому стан-
Оптические волокна для линий связи
89
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
дарту допустимая мощность была увеличена до + 23 дБм. Ограниче-
ния на величину допустимой мощности связаны в основном с дву-
мя факторами: допустимой величиной нелинейных эффектов в во-
локне и требованиями безопасности для обслуживающего персонала.
Эффективность четырехволнового смешения быстро уменьшает-
ся с увеличением разности групповых скоростей волн, распространя-
ющихся в каналах DWDM системы. Так, если длина волны нулевой
дисперсии волокна попадает между спектральными каналами DWDM
системы (как это происходит с DS волокнами), то соответствующие
этим каналам световые волны распространяются в волокне с одина-
ковой скоростью и имеют возможность взаимодействовать достаточ-
но длительное время. Уменьшить эффективность четырехволново-
го смешения можно, увеличив дисперсию волокна или расстояние
между каналами DWDM системы, а также разместив эти каналы неэк-
видистантно.
Положительная и отрицательная роли дисперсии. Большая дис-
персия SM волокон (16... 18 пс/(нм-км)) играет свою положительную
роль, так как обеспечивает эффективное подавление перекрестных
помех, возникающих как из-за FWM, так и из-за ХРМ эффекта. В ча-
стности, поэтому в DWDM системах с SM волокнами спектральные
каналы могут быть размещены на одинаковом расстоянии друг от
друга, что позволяет максимальным образом использовать всю поло-
су оптического усилителя.
Отрицательная роль дисперсии волокна в DWDM системах про-
является так же, как в системах, работающих на одной длине волны,
лимитируя максимально достижимую длину регенерационного уча-
стка (без компенсации дисперсии). Наименьшие искажения сигналов
в линии из-за дисперсии волокна возникают при использовании уз-
кополосного источника излучения и чисто амплитудной модуляции
сигнала (лазера с распределенной обратной связью (DFB - Distributed
Feedback Laser) с внешним модулятором). Тогда длина регенерацион-
ного участка Lm ограничивается только коэффициентом дисперсии
волокна и скоростью передачи сигнала В:
Lm = WB* D), (2.4)
где коэффициент дисперсии D измеряется в единицах [пс/(нм-км)],
а скорость передачи В — в единицах [Гбит/с].
Полагая D = 18 пс/(нм-км) при скорости передачи данных в
2.5 Гбит/с (STM-16), получаем: Lm ~ 1000 км. То есть при этой скоро-
сти передачи дисперсия SM волокон практически не ограничивает дли-
ну ретрансляционного участка линии. Однако при скорости передачи
90
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
данных в 10 Гбит/с (STM-64) получаем: 1^-60 км, что даже меньше ти-
пичной длины (~ 100 км) регенерационного участка линии, ограничен-
ного потерями в волокне (в линии без оптических усилителей).
Таким образом, при не слишком больших скоростях передачи дан-
ных (до 2.5 Гбит/с) дисперсия SM волокон является положительным
фактором, так как еще нет необходимости ее компенсировать, и в то
же время она обеспечивает эффективное подавление перекрестных
помех, возникающих из-за FWM и ХРМ эффектов. При этом про-
пускная способность DWDM системы может быть увеличена без су-
щественной модернизации системы путем уменьшения интервала ча-
стот между ее спектральными каналами.
Системы DWDM, выпускаемые промышленностью. В настоящее
время промышленностью выпускаются DWDM системы со скоростью
передачи данных в отдельном канале в 2.5 Гбит/с (STM-16). В них при-
меняются стандартные эрбиевые оптические усилители с шириной по-
лосы ~ 30 нм. Соответственно, при расстоянии между спектральными
каналами системы 0.8 нм (100 ГГц) число спектральных каналов N = 40,
а при расстоянии между спектральными каналами системы 0.4 нм
(50 ГГц), соответственно, в два раза больше: N = 80. При N = 40 пропу-
скная способность такой системы составляет 100 Гбит/с (40x2.5 Гбит/с),
а при N = 80 в два раза больше - 200 Гбит/с (80x2.5 Гбит/с).
Дальнейшее увеличение пропускной способности DWDM систем
возможно как за счет увеличения числа каналов N, так и за счет уве-
личения скорости передачи В в отдельном канале. Для увеличения
числа каналов N в DWDM системе необходимо заменить стандартные
оптические усилители, полоса усиления которых занимает диапазон
С (1525... 1565 нм), на более широкополосные оптические усилители,
с полосой усиления, охватывающей диапазоны С и L (1570...1620 нм).
Для увеличения скорости передачи В до следующего уровня STM-64
(10 Гбит/с) необходимо компенсировать полную дисперсию в линии
с SM волокнами. Последний путь экономически более целесообраз-
ный, так как не требует замены оптических усилителей.
Компенсация положительной дисперсии в линии с SM волокнами
осуществляется с помощью модулей для компенсации дисперсии, ко-
торые размещаются обычно в стойке рядом с оптическим усилителем.
Эти модули содержат бухты со специальными DC волокнами (DCF —
Dispersion Compensating Fiber) с большим отрицательным коэффи-
циентом дисперсии. Модули компенсации дисперсии с такими волок-
нами в настоящее время производятся несколькими компаниями, и
эта технология является достаточно зрелой. В то же время стоимость
DCF волокон достаточно высока, так как рынок их невелик.
Оптические волокна для линий связи
91
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Промышленностью освоены DWDM системы с 32 каналами и ско-
ростью передачи данных в канале в 10 Гбит/с (STM-64) и, соответст-
венно, с пропускной способностью С = N х В = 320 Гбит/с. Одна из та-
ких DWDM систем используется в России в магистральной линии
между Москвой и С.-Петербургом (совместный проект «Гигабит-Ин-
тернет» компаний «Раском» и «Метроком»), Первые подключения
клиентов были проведены в октябре 2001 г., и на первом этапе работ
была обеспечена пропускная способность в 1,2 Гбит/с (два канала
STM-4 (620 Мбит/с)). Также в октябре 2001 г. компания «Сонера-Рус»
объявила о запуске DWDM системы от С.-Петербурга до границы с
Финляндией с пропускной способностью в 20 Гбит/с.
Возможности увеличения пропускной способности линий переда-
чи при совместном использовании технологий DWDM и TDM (т. е.
увеличении и числа каналов, и скорости передачи в отдельном кана-
ле) далеко не исчерпаны. Особенно быстро увеличивается число ка-
налов в DWDM системах. Это происходит как за счет расширения по-
лосы усиления оптических усилителей в длинноволновую (L — диапа-
зон) и в коротковолновую сторону (S - диапазон), так и за счет ис-
пользования нового типа волокон - волокон с ненулевой смещенной
дисперсией.
Недостатки DWDM систем. В настоящее время технология плот-
ного спектрального уплотнения (DWDM) эффективно применяется
в магистральных транспортных сетях, где основным требованием яв-
ляется большая пропускная способность сети и возможность ее бы-
строго увеличения. Однако стоимость DWDM систем высока.
Обусловлена она тем, что спектральные каналы в DWDM систе-
ме расположены очень близко друг к другу (50/100 ГГц), и поэтому
к устройствам мультиплексирования и демультиплексирования
предъявляются очень высокие требования. Кроме того, для каждого
канала требуется свой лазер, настроенный на длину волны, соответ-
ствующую этому каналу, и каждый такой лазер должен быть стаби-
лизирован по температуре.
С высокой стоимостью DWDM систем можно еще мириться в ма-
гистральных транспортных сетях, где требуется передавать большие
объемы трафика на большие расстояния, но не в относительно корот-
ких распределительных транспортных сетях, где стоимость трансмит-
теров может превысить стоимость уложенного в линию оптическо-
го кабеля. Кроме того, требования к пропускной способности распре-
делительных транспортных сетей ниже, чем в магистральных сетях,
и для них более важна возможность диспетчеризации различных ви-
дов трафика.
92
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИМЕНЕНИЕ SM ВОЛОКОН В СИСТЕМАХ
СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ КАНАЛОВ
§ 8. Системы CWDM
Для распределительных транспортных сетей небольшой протя-
женностью (несколько десятков километров) более подходящей яв-
ляется технология неплотного спектрального уплотнения CWDM
(Coarse WDM). В отличие от DWDM систем в CWDM системах стре-
мятся добиться не максимальной плотности спектральных каналов, а
максимального отношения пропускной способности к стоимости ли-
нии. В CWDM системах спектральные каналы располагаются друг от
друга на большом расстоянии (20 нм и более), так, что становится воз-
можным использовать недорогие трансмиттеры и недорогую WDM
оптику. Для сравнения: в DWDM системах это расстояние более чем
на порядок меньше (рис. 2.15).
Рис. 2.15. В одном спектральном канале CWDM системы помещается около 20 ка-
налов DWDM системы шириной 100 Ггц
Достоинства CWDM систем. В WDM оптике основная стоимость
приходится на мультиплексоры и демультиплексоры. Причем, чем
ближе расположены спектральные каналы в системе, тем труднее из-
бежать появления в ней перекрестных помех. Известно несколько тех-
нологических решений, позволяющих создавать мультиплексоры и
демультиплексоры, пригодные для применения в DWDM системах,
но стоимость их высока.
Естественно, что при большом расстоянии между каналами избе-
жать перекрестных помех значительно проще. С помощью недоро-
гой технологии нанесения интерференционных покрытий достаточ-
но просто изготовить фильтр с единичным пропусканием в полосе
13 нм (вносимые потери 1 дБ) и уровнем подавления перекрестных
помех в 30 дБ на расстоянии в 20 нм (рис. 2.15).
Оптические волокна для линий связи
93
ГЛАВА 2
СТАНД АРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
В CWDM системах существенно снижаются и требования к ра-
бочей длине волны лазеров и температурной стабилизации лазера.
Разброс рабочих длин волн при производстве DFB лазеров состав-
ляет ± 2 нм, а температурный дрейф 0.09 нм на градус Цельсия. Для
CWDM систем это вполне допустимо, учитывая, что ширина поло-
сы фильтра порядка 13 нм.
В DWDM системах приходится использовать более дорогую тех-
нологию для изготовления лазеров с рабочей длиной волны, задан-
ной с высокой точностью. Кроме того, эти лазеры приходится уста-
навливать на термоэлектрические холодильники для того, чтобы под-
держивать их температуру с точностью порядка 2°С.
Число каналов в CWDM системах. Системы CWDM рассчитаны на
применение в относительно коротких линиях и без оптических усили-
телей. Поэтому число каналов в них зависит только от спектра потерь
в волокне и интервала между каналами. Наибольшее число каналов
можно получить с новыми «обезвоженными» SM волокнами, в которых
устранен пик поглощения на длине волны 1385 нм (рис. 2.16). Тогда при
расстоянии между каналами в 20 нм в интервале длин волн от 1280 нм
до 1620 нм помещается 16 каналов. В стандартных SM волокнах из-за
«водяного» пика поглощения исключается диапазон Е, и поэтому в этом
же интервале помещается только 12 каналов.
Рис. 2.16. Спектры потерь в SM волокнах (стандартных) и в (обезвоженных) SM во-
локнах (ZWPF), окна прозрачности и спектральные каналы CWDM систем
Способы применения. Можно выделить два основных способа
применения CWDM систем. В первом способе каждый канал исполь-
94
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
зуется самостоятельно. Максимальное расстояние передачи ограни-
чено потерями в волокне (так как оптические усилители не приме-
няются) и, как правило, не превышает 70 км. Передача же данных в
каждом спектральном канале осуществляется со скоростью 2.5 Гбит/с,
что позволяет использовать относительно недорогие DFB лазеры с
прямой модуляцией.
Совместное использование DWDM и CWDM технологий позволя-
ет за счет постепенного наращивания пропускной способности транс-
портной сети частично амортизировать стоимость установки дорого-
стоящей DWDM системы. При этом часто используется следующая
стратегия: сначала заполняются каналы CWDM системы, примыка-
ющие к диапазону С (1470, 1490, 1590 и 1610 нм), а затем 16 каналов
DWDM системы в С диапазоне.
Во втором способе высокочастотный цифровой сигнал разбивает-
ся на несколько низкочастотных составляющих, каждая из которых
передается отдельным спектральным каналом. Так поступают при пе-
редаче данных в стандарте 10 Gigabit Ethernet. В этом формате вход-
ной сигнал поступает в виде четырех потоков со скоростью
3.125 Гбит/с. Обычно эти четыре потока сначала объединяют в один
поток со скоростью 12.5 Гбит/с. Затем, применив новую схему коди-
рования, скорость суммарного потока уменьшают до 10 Гбит/с и пе-
редают по волокну (по одному спектральному каналу). В системе
CWDM каждый из этих четырех низкочастотных потоков передает-
ся отдельным спектральным каналом. Сюда же относится достаточно
старая идея об использовании CWDM системы для передачи потока
в 40 Гбит/с в виде четырех потоков по 10 Гбит/с.
Раздел III
СТАНДАРТЫ НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
$ 9. Основные положения Rec. G.652 ITU-T
Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами
Рекомендуется:
Одномодовое волокно для применений в линиях связи с длиной
волны нулевой дисперсии вблизи 1310 нм. Оно оптимизировано для
работы на длинах волн в районе 1310 нм, а также может быть исполь-
зовано для работы на длинах волн в районе 1550 нм (для которых оно
не оптимизировано).
Оптические волокна для линий связи
95
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Комментарий:
Волокно оптимизируется не только по длине волны нулевой диспер-
сии, но и по потерям. Волокно с длиной волны нулевой дисперсии вблизи
1310 нм будет оптимизировано по потерям для работы на длинах волн
в районе 1550 нм, если длину волны отсечки сместить в район 1550 нм.
Такое волокно соответствует Rec. G.654.
1. Характеристики волокон
1.1. Диаметр модового пятна
Номинальный диаметр модового пятна должен находиться в рай-
оне 9... 10 мкм. Вариации диаметра модового пятна не должны превы-
шать 10 % от его номинального значения.
Примечания:
1. Величина 10 мкм обычно используется для волокон с согласо-
ванной оболочкой, а величина 9 мкм — для в волокон с депрессиро-
ванной оболочкой. Однако при выборе специфицированной величи-
ны диаметра модового пятна нет необходимости руководствоваться
конструкцией волокна.
2. Средняя величина диаметра модового пятна может отличаться от его
номинальной величины, но не должна выходить за 10 %-ный интервал.
Комментарий:
Относительные флуктуации диаметра модового пятна волокна вы-
тянутого из одной заготовки, как правило, не превышает 1-2 %.
1.2. Диаметр оболочки
Рекомендуемая величина номинального диаметра оболочки 125 мкм.
Вариации диаметра оболочки не должны превышать ± 2 мкм.
Комментарий:
Практически у всех SM волокон эта величина не превышает ± 1 мкм.
1.3. Неконцентричность модового пятна
Рекомендуемая величина неконцентричности (эксцентриситета)
модового пятна не должна превышать 1 мкм.
1.4. Эллиптичность
1.4.1. Эллиптичность модового пятна
Эллиптичность модового пятна (номинально круглого), как пра-
вило, невелика, так что она практически не влияет на потери в во-
локнах и в местах их стыковки. Поэтому нет необходимости рекомен-
довать допустимую величину эллиптичности. Обычно нет и необ-
ходимости контролировать величину этой эллиптичности.
96
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
САРАНСККАБЕЛЬ-ОПТИКА
промзодстзо золоконно-огггичеыого кабеля
Завод основан в 1998 году и на сегодняшний день по объему производства
входит в первую пятерку российских производителей оптического кабеля.
Высокий уровень подготовки персонала, жесткий контроль
качества, применение современного производственной и измерительного
оборудования - слагаемые успеха «Сарансккабель-оптика».
Россия, республика Мордовия, 430001, г. Саранск, ул. Строительная, 3.
Тел./факс: (8342) 17-38-13,18-02-99,18-03-55
Интернет: www.sarko.ru
Новый оптический кабель расширяет возможности городских сетей.
Объем данных, передаваемых по внутригородским и междугородным каналам, стремительно увеличивается,
и городские концентраторы все чаще становятся узким местом Alcatel решил эту проблему, создав
оптический кабель TeraLight ТМ Metro. Используя его, операторы одновременно получают высокую
пропускную способность и минимальную стоимость трафика Кабель оптимизирован для скорости в 10 Гб/с и
выше - это позволяет операторам создавать городские оптические сети, ориентированные на будущее
Мировой лидер в области интеллектуальных оптоволоконных сетевых технологий, Alcatel, предлагает
готовые решения для городских сетевых узлов Metro Node. Эти решения не требуют больших инвестиций, но
отличаются высокой скоростью и простотой внедрения. TeraLight ТМ Metro - путь всегда свободен.
ARCHITECTS OF AN INTERNET WORLD
Оптические волокна
SMF-28™
SMF-28e™
LEAF®
MetroCor™
50/125
62,5/125
InfiniCor®
ООО "CORNING SNG"
103006, Москва,
Старопименовский пер. 13 стр.2
Продажи волокна:
т. (095) 745-5547
Техническая поддержка:
т. (095) 745-8899
ф (095) 777-2401
tvww.corning.com
CORNING
Discovering Beyond Imagination
Hitachi Cable
Опережая время
к технологиям
будущего
С момента своего учреждения в 1956 г. компаний
Н achi Cable, следуя требованиям времени,
последовательно занимается развитием
телекоммуникаций. В наши дни, когда началась
эпоха информационных технологий, для компании
Hitachi Cable пришло время развивать волоконно-
оптические линии передачи, беспроводную связь
и глобальные сетевые технологии.
Создавать новое и добиваться всемирного
признания — это не только дань нашим традициям,
но и наш фирменный знак.
^Hitachi Cable, Ltd.
Otemachl Building, 1-6-1 Otemacbi,
Chlyoda-ku, Tokyo ,00-8166, Japan
Tel:+81-3-3216-1611. Fax:+81-3-3214-5779
URL:http://www.hiuchl-cable.co.Jp
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Комментарий:
В «некачественных» волокнах эллиптичность модового пятна при-
водит к появлению потерь в сварных соединениях волокон. Эти поте-
ри можно уменьшить, выставив волокна так, чтобы оси эллиптич-
ных модовых пятен были параллельны между собой.
1.4.2. Эллиптичность оболочки
Эллиптичность оболочки должна быть меньше 2 %.
1.5. Длина волны отсечки
Различают два типа длины волны отсечки:
а) Длина волны отсечки в волокне Тс, измеренная в соответствии
с рекомендациями RTM метода (для важнейших параметров одномо-
довых волокон).
6) Длина волны отсечки в кабеле А,сс (волокна в кабеле) в развер-
нутом состоянии, измеренная в соответствии с рекомендациями RTM
метода (для важнейших параметров оптических кабелей).
Комментарий:
RTM (Reference Test Method Rec. G.650) —метод тестирования, в ко-
тором характеристики определенного класса оптических волокон или
оптических кабелей измеряются в строгом соответствии с определе-
нием этих характеристик. Измерения выполняются точным и воспро-
изводимым методом, имеющим непосредственное отношение к приме-
нению волокон или оптических кабелей.
Связь между значениями и Х,сс зависит от параметров волокна,
конструкции кабеля и условий измерений. Точное соотношение меж-
ду Х.с и А.сс рассчитать трудно, хотя можно утверждать, что обычно вы-
полняется условие А.сс < Хс. Правильный выбор значения или Хсс
должен гарантировать, что одномодовый режим выполнялся для ми-
нимальной рабочей длины волны и минимального расстояния меж-
ду соединениями оптического кабеля. Добиться выполнения этого ус-
ловия можно двумя альтернативными способами:
1) Потребовать, чтобы выполнялось условие: 1100 нм < \- < 1280 нм.
2) Потребовать, чтобы максимальная величина была порядка
1260-1270 нм.
Примечания:
1. Между минимальной рабочей длиной волны и максимально
возможной Х.сс должен быть достаточно большой пробел.
2. Чтобы избежать появления модовых шумов и быть уверенным,
что одномодовый режим в волокне выполняется для всех расстояний
между соединениями волокон, необходимо отобрать волокна с доста-
Оптические волокна для линий связи
97
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
точно малой длиной волны отсечки. Для выполнения этих условия
в самом худшем случае необходимо, чтобы измеренная RTM методом
(G.650) максимальная длина волны отсечки не превышала 1240 нм.
3. Необходимости, чтобы выполнялись одновременно оба эти ус-
ловия, нет. Более предпочтительно специфицирование по Хсс, так как
в этом случае уверенность, что для оптического кабеля выполняется
условие одномодовости больше. Если нет возможности измерить Хсс,
например, из-за того, что укладка оптического кабеля не удовлетво-
ряет требованиям, предъявляемым при измерении Хсс в RTM мето-
де, то длина волны отсечки в оптическом кабеле определяется по Хс.
Примечания:
1. Если длина волны отсечки определяется по ксс (как в пункте 2)),
то Хс может быть и больше 1240 нм.
2. Если длина волны отсечки определяется по Хс (как в пункте 1)),
то не требуется определять величину Х.сс.
3. Если длина волны отсечки определяется по ксс, то может быть
и больше минимальной рабочей длины волны. Так происходит пото-
му, что при укладке волокон в кабель и инсталлировании его в линию
связи длина отсечки уменьшается. Причем для самого короткого уча-
стка между соединениями волокон Х.сс уменьшается настолько, что
оказывается меньше минимальной рабочей длины волны.
4. Если пользователь выбирает спецификацию по Л.сс, то ему необ-
ходимо убедиться, что требования для Хсс выполнены.
Комментарий:
Проблемы с определением одномодового режима возникают потому,
что в качестве критерия используется не теоретическая, а эффектив-
ная длина волны отсечки. Теоретическая длина волны отсечки кт на-
ходится из условия, что параметр волокна V - (2к/к) a NA =2.4. При
к>кт выполняется условие V < 2.4: волокно любой длины поддержи-
вает только одну моду. Величина кт зависит только от радиуса серд-
цевины а и числовой апертуры волокна NA и не зависит от длины во-
локна и не меняется при укладке волокна в кабель.
Эффективная длина волны отсечки зависит от длины волокна и от
технологии укладки его в кабель. Этот более сложный критерий при-
меняют для того, чтобы уменьшить потери в основной моде. Эти по-
тери тем меньше, чем больше параметр V. Казалось бы, увеличивать
параметр V больше 2.4 нельзя, так как появится вторая мода. Одна-
ко у второй моды (при V ~ 2.4) диаметр модового пятна намного боль-
ше, чем у основной, вторая мода высвечивается на изгибах волокна, и в
достаточно длинном волокне остается только одна мода.
98
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
1. 6. Потери на длине волны 1550 нм
Для того чтобы быть уверенными в том, что волокно, оптимизи-
рованное для работы на длине волны 1310 нм, может применяться
при работе на длинах волн в районе 1550 нм, надо убедиться, что при-
ращение потерь на длине волны 1550 нм, при намотке 100 витков во-
локна на оправку радиусом 37.5 мм, не превышает 1.0 дБ.
Примечания:
1. 100 витков примерно соответствуют числу изгибов оптического
кабеля на длине ретрансляционного участка. Радиус намотки в 37.5 мм
соответствует общепринятому минимальному радиусу изгиба, при
котором еще не возникает повреждений из-за статической усталос-
ти волокон.
2. Если по каким-либо причинам число витков, намотанных при
тестировании, немного меньше 100 (но не меньше 40), то величина
потерь, используемая в качестве критерия, должна быть пропорци-
онально меньше.
3. Если радиус изгиба волокон в линии, например в местах соеди-
нений волокон меньше 37.5 мм (например, 30 мм), то критерий, что при
намотке 100 витков волокна на оправку потери не превышают 1.0 дБ,
должен применяться, соответственно, к меньшему радиусу.
4. Рекомендации на величину приращения потерь при изгибе во-
локна относятся к процессу инсталляции волокон. Приращение по-
терь в волокне из-за скрутки при их укладке в кабель учитывается при
соответствующей спецификации.
5. Для удобства проведения рутинных измерений вместо намот-
ки 100 витков можно ограничиться несколькими витками меньшего
радиуса. В этом случае при выборе диаметра петли и числа витков на-
до стремиться к приращению потерь около 1 дБ, как и при намотке
100 витков на оправку радиусом 37.5 мм.
Комментарий:
При укладке оптического кабеля в грунт с вечной мерзлотой он мо-
жет претерпеть столь сильные деформации, что сигнал на длине вол-
ны 1550 нм практически полностью затухнет. В таком случае следу-
ет использовать волокно, оптимизированное для работы на длине вол-
ны 1550 нм (Rec. G.654).
1.7. Требования к материалам для волокна
1.7.1. Материал волокна
Необходимо указать вещество, из которого сделано волокно.
Примечание: Необходимо быть осторожным при сварке волокон
из разных материалов. Как показывает опыт, высокая прочность и ма-
Оптические волокна для линий связи
99
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
лые потери в сварном соединении достигаются при сварке высоко-
качественных кварцевых волокон.
1.7.2. Материалы покрытий
Необходимо указать физические и химические свойства матери-
алов первичных покрытий и (если необходимо) наилучшие спосо-
бы их удаления.
1.7.3. Тест на прочность
Напряжение растяжения ор при тестировании волокна на проч-
ность должно достигать 0.35 ГПа (1 ГПа = 109 Па), что примерно
соответствует удлинению волокна на 0.5 %. Длительность испыта-
ния tp равно 1 с. Если длительность испытания другая, то и напря-
жение растяжения о должно быть другим в соответствии с форму-
лой:
О = Op (tp/t)''4. (2.5)
Величина динамического параметра прочности q определяется экс-
периментально. Если параметр q неизвестен (его часто обозначают
nd), то в Rec. G. 650 используется значение q = 20.
Для ряда применений, таких, как локальные сети или подводные
линии связи, желательно использовать большие значения напряже-
ния растяжения. Возможности использования таких значений напря-
жений, как 0.7 ГПа и 1.4 ГПа (или удлинения в 1 % и 2 %), находит-
ся в стадии исследований.
Комментарий:
Удлинение волокна AL/L связано с напряжением растяжения о фор-
мулой Юнга
(AL/L) Е = о, (2.6)
где Е = 70 ГПа - модуль Юнга для кварцевого стекла. Для относитель-
ного удлинения AL/L = 1&2 (1 %) получаема = 0.7ГПа.
В настоящее время у большинства производителей в тесте на проч-
ность напряжение растяжения составляет 0.7 ГПа.
Вероятность разрыва волокна дается распределением Вейбулла
F(L,c,t) = 1 - exp[-(L/Lo) (с /<зр)"> (t/tp)"], (2.7)
где L — длина волокна, Lo — длина испытываемого участка волокна. Ори-
ентировочно: т = 3 ± 1, п = 0.2 ± 0.05. Отсюда получаем, что q = т/п
= 15. Однако надо учитывать, что значения коэффициентов т, пи q
100
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
сильно зависят от качества волокна, и их надо определять эксперимен-
тально (IEC 60793-1-3, метод В2).
1.8. Профиль показателя преломления
В общем случае нет необходимости знать конкретную форму про-
филя показателя преломления. Если нужно, то его можно измерить
методом, описанным в Rec. G.651.
1.9. Однородность волокна в продольном направлении
Находится в стадии исследований.
2. Спецификации на строительную длину оптического кабеля
Поскольку геометрические и оптические характеристики волок-
на сильно зависят от технологии укладки волокна в кабель, будут
приведены только характеристики пропускания.
Параметры окружающей среды и условия испытаний указаны в
соответствующих руководствах по измерению.
2.1. Коэффициент затухания
Данная рекомендация применима к оптическим кабелям с потеря-
ми менее 1 дБ на длинах волн 1310 нм и менее 0.5 дБ на длинах волн
1500 нм.
Примечание:
Величина минимальных потерь зависит от волокна и конструкции
кабеля. На длине волны 1310 нм они могут составлять 0.3...0.4 дБ/км,
а на длине волны 1550 нм 0.15...0.25 дБ/км.
2.2. Коэффициент хроматической дисперсии
Коэффициент хроматической дисперсии специфицируется следую-
щими условиями:
— длина волны нулевой дисперсии должна находиться между Xomin
= 1300 нм и Хотах = 1324 нм;
— максимальная величина наклона коэффициента дисперсии на
длине волны нулевой дисперсии Somax = 0.093 пс/(нм2 км).
Коэффициент дисперсии в диапазоне длин волн 1260... 1360 нм ле-
жит в пределах
D, (X) = (Somax/4) (X - X<omin/X’), (2.8)
D,(X) = (Somax/4) (X - X<omax/X3). (2.9)
Оптические волокна для линий связи
101
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Примечание:
1. Примеры результатов расчетов максимального значения коэф-
фициента дисперсии даны в таблице.
Диапазон длин волн, мкм Максимальное значение коэффициента дисперсии, пс/нм км
1288-1339 3.5
1271-1360 5.3
1550 -20
2. Использовать эти уравнения в диапазоне 1550 нм можно толь-
ко для оценок.
3. Для систем с большой емкостью или большой длиной необхо-
димо специфицировать более узкий диапазон значений Хотах и X.omin
или, если возможно, меньшее значение Somax.
4. Нет необходимости в периодическом контроле коэффициента
дисперсии.
3. Элементарные кабельные участки
Элементарный кабельный участок обычно состоит из нескольких
сваренных между собой строительных длин оптического кабеля. Пол-
ные потери в нем определяются не только потерями в строительных
длинах оптического кабеля, но и в сварных соединениях волокон и
в разъемах. Причем эти потери имеют статистическую природу, что
необходимо учитывать при экономических расчетах.
A = EanLn + asx + acy (n=l....m). (2.10)
3.1. Потери
Величина полных потерь в элементарном кабельном участке оп-
ределяется с помощью следующих параметров:
On - коэффициент затухания n-го волокна
Ln - длина n-го волокна
m - число строительных длин
as - средняя величина потерь в сварных соединениях
х - число сварных соединений
ас - средняя величина потерь в разъемах
у - число разъемов
Необходимо иметь запас по потерям, учитывающий возможные
изменения (дополнительные сварные соединения, увеличение длины
участка, старение, температурные вариации и т. д.).
102
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Потери в разъемах подсоединяемого оборудования не учитыва-
ются.
При расчете бюджета потерь в системе необходимо учитывать не
только средние значения потерь, но и их стандартные отклонения.
3.2. Хроматическая дисперсия
Величина полной хроматической дисперсии (в пс/нм) определяет-
ся через значения коэффициентов дисперсии строительных длин ка-
белей (см. 2.2) выражением: Е Dn Ln, где n = 1.. .ш.
§10. Организации, устанавливающие стандарты
на оптические волокна
Зачем нужны стандарты. Хорошо разработанные и регулярно об-
новляемые стандарты обеспечивают защиту пользователя при проек-
тировании сетей связи от применения устройств, которые могут уста-
реть в ближайшем будущем. Соответствие стандартам обеспечивает так-
же возможность взаимодействия систем связи с оборудованием различ-
ных компаний. При этом, несмотря на то, что стандарты постоянно об-
новляются, каждое новое поколение стандартов является стабильной
средой для создания оборудования и систем с оптимальным на данный
момент сочетанием эксплуатационных качеств и характеристик.
Хороший пример — успех стандарта синхронных оптических сетей
SONET (Synchronous Optical Network) в Северной Америке и стандар-
та синхронной цифровой иерархии SDH (Synchronous Digital
Hierarchy) в Европе и Азии. Широкое распространение этих стандар-
тов позволяет сегодня непосредственно соединять сети связи, в ко-
торых используется оборудование различных производителей. К
стандартам SONET и SDH постепенно перешли практически все со-
здатели волоконно-оптических сетей.
Организации по стандартизации. Практически все ведущие госу-
дарства мира и крупнейшие корпорации имеют комитеты или инсти-
туты по стандартизации. Часть из них (они перечислены ниже) при-
знаны на международном уровне.
Основные организации, устанавливающие международные
стандарты. Международные стандарты в телекоммуникациях уста-
навливаются в основном двумя организациями: Международным те-
лекоммуникационным союзом - ITU (International Telecommunication
Union) и Международной электротехнической комиссией - IEC
(International Electrotechnical Commission). Причем IEC определяет
стандарты на оборудование, a ITU стандарты на применение обору-
Оптические волокна для линий связи
103
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
дования и технологий. Обе эти организации работают в тесном со-
трудничестве с общенациональными и региональными агентствами
по стандартизации.
Таблица № 2.8. Сокращенные наименования организаций по стандартизации,
признанных на международном уровне
1. ANSI Американский национальный институт стандартов
2. Bellcore Исследовательский центр в области связи компании Bell Telephone (США). Теперь это Telcordia Technologies
3. СЕСС Комитет электронных деталей Европейского комитета по стандартизации в области электротехники
4. ENELEC Европейский комитет по стандартизации в области электротехники
5. CEPT Европейская конференция управлений почтовой и дальней связи
6. DIN Немецкий институт стандартизации
7. EIA Ассоциация электронных отраслей промышленности
8. ETSI Европейский институт стандартизации в области дальней связи
9. FTZ Центральное ведомство связи (Германия)
10. IEC Международная электротехническая комиссия (МЭК)
11. IEEE Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике
12. ISO Международная организация по стандартизации (МОС)
13. ITU-T Международный союз электросвязи: сектор телекоммуникаций (МСЭ-Е)
14. NIST Национальный институт стандартов и технологий (США)
15. TIA Ассоциация телекоммуникационной промышленности
16. WTO Организация по международной торговле
Международный телекоммуникационный союз - ГШ занимается в ос-
новном стандартами на применение технологий и оборудования. Стан-
104
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
дарты ITU не являются обязательными, но широко поддерживаются,
так как облегчают взаимодействие между сетями и позволяют провай-
дерам предоставлять услуги по всему миру. ВITU имеются отделы ра-
диосвязи - ITU-R, стандартизации телекоммуникаций - ITU-T и раз-
вития телекоммуникаций - ITU-D. С волоконно-оптическими сетями в
наибольшей степени связан отдел стандартизации телекоммуникаций
ITU-T. В нем работают 14 исследовательских групп SG (Study Group),
в каждой из которых есть представители всех стран — членов ITU.
Таблица № 2.9. Организации, занимающиеся разработкой
международных стандартов
Применение технологии и оборудования Оборудование Уровень
ITU IEC Международный
ETSI CENELEC Европа
В США стандартизацией для ряда областей промышленности, в
том числе и для волоконно-оптических телекоммуникаций занима-
ется Ассоциация телекоммуникационной промышленности TIA
(Telecommunications Industry Association) и Telcordia Technologies (ра-
нее Bellcore). В Европе аналогичные функции выполняет Европейский
институт по телекоммуникационным стандартам — ETSI (European
Telecommunication Standard Institute).
Для работы над конкретными задачами в отделе ITU-T формиру-
ются специальные группы, которые распускаются после завершения
работ. Сейчас работают пятнадцать таких исследовательских групп,
включая группу SG 15 (Транспортные сети, системы и оборудование),
которая наиболее тесно связана с системами DWDM.
Группа SG 15 самая большая - в нее входит более 345 членов из
26 стран и 78 научных и промышленных организаций. Она состоит
из четырех рабочих команд - WP (Working Party): сети доступа
(Network Access), обработка сетевых сигналов (Network Signal Pro-
cessing), мультиплексирования (Multiplexing) и коммутации и переда-
чи данных (Switching and Transmission). Последняя из этих рабочих
команд WP 4/15 отвечает за все аспекты, связанные со стандартизаци-
ей сред и систем передачи данных, в том числе и оптических волокон.
В частности, рабочая команда WP 4/15 пересмотрела недавно ре-
комендации по тестированию оптических волокон и оптических ка-
Оптические волокна для линий связи
105
ГЛАВА 2
СТАНДАРТНЫЕ ОДНОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
белей, внесла в них изменения, связанные с появлением новых типов
волокон, и добавила новые методы тестирования нелинейностей и не-
однородностей волокон. Большое внимание WP 4/15 уделяет также
способам измерения хроматической и поляризационной дисперсии.
Важный участок деятельности WP 4/15 - разработка стандартов
для систем WDM. Рабочая команда WP 4/15 предложила сетку час-
тот с шагом 50 ГГц, совместимую с принятой сеткой с шагом 100 ГГц,
и соответствующие стандарты для систем с высокой (до 128 каналов)
и низкой плотностью каналов и систем с неравномерным расстояни-
ем между каналами. Исследуется возможность использования спек-
тральной области 1620... 1660 нм для мониторинга сетей связи.
Эта рабочая команда ведет разработку стандартов для TDM со
скоростью передачи данных более 10 Гбит/с, с учетом их вероятно-
го использования в сетях WDM. В частности, в настоящее время
изучаются основные технологии TDM со скоростью передачи дан-
ных 40 ГГб/с.
Таблица № 2.10. Стандарты ITU-T и IEC на оптические волокна
ITU-T Rec. G. 650 Методы тестирования основных параметров одномодовых оптических волокон (03.93.
ITU-T Rec. G. 651 Характеристики оптических кабелей с многомодовыми градиентными волокнами 50/125 мкм (03.93)
ITU-T Rec. G. 652 IEC В 1.1 Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами (03.93)
ITU-T Rec. G. 653 IEC В 2 Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами со смещенной дисперсией (03.93)
ITU-T Rec. G. 654 IEC В 1.2 Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами, оптимизированными на длину волны 1550 нм (03.93)
IEC В 3 Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами с нулевым наклоном дисперсионной характеристики
ITU-T Rec. G. 655 IEC В 4 Характеристики оптических кабелей с одномодовыми волокнами с ненулевой смещенной дисперсией (10.96)
106
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
СТАНДАРТЫ
НА ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Международная электротехническая комиссия - IEC разрабатыва-
ет стандарты для оборудования. Следование стандартам IEC является
добровольным, даже для стран - членов IEC (более 50 стран). IEC име-
ет официальные связи с ITU и другими международными организа-
циями в области стандартизации, такими, как Международная орга-
низация по стандартизации - ISO (International Organization for Stan-
dardization), Организация по международной торговле - WTO (World
Trade Organization), Европейский комитет по стандартизации в об-
ласти электротехники - CENELEC (European Committee for Electro-
technical Standardization). Наиболее активные в области телекоммуни-
каций члены TIA являются также и членами IEC.
Организационная структура IEC кроме управляющего комитета
включает в себя около 200 технических комитетов и подкомитетов и
более 700 рабочих групп. Всего же в разработке стандартов прини-
мают участие более 10 000 экспертов. Работы в области систем и ком-
понентов волоконно-оптической связи ведутся в техническом коми-
тете ТС 86 (волоконная оптика).
Интересы тех, кто разрабатывает стандарты для оборудования, в
целом совпадают с интересами тех, кто разрабатывает стандарты на
применение технологий и оборудования. Поэтому неудивительно,
что области деятельности технического комитета ТС 86IEC и ITU во
многом пересекаются. В частности, и ТС 86 IEC, и ITU работают од-
новременно по таким направлениям, как поляризационная модовая
дисперсия PMD, WDM, оптические усилители, технические требова-
ния к волокну.
Так, работы, проведенные в ITU по выбору эталонного метода из-
мерения PMD, позволили ТС 86 IEC разработать стандарты на изме-
рение PMD. Например, ТС 86IEC подготовил технический доклад IEC
61282-3 по вычислению PMD в волоконно-оптических системах. Сре-
ди опубликованных стандартов - «Методы измерения PMD в одно-
модовых оптических волокнах» (IEC 61941). В этом стандарте рассмо-
трены все практически доступные на сегодняшний день способы из-
мерения PMD в одномодовых волокнах. В настоящее время ведутся
работы по компенсации PMD в аналоговых и цифровых системах и
расчету влияния PMD на характеристики цифрового сигнала.
Оптические волокна для линий связи
107
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ
СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
$ 1. Введение
NZDS волокна (Non-Zero Dispersion Shifted) сконструированы спе-
циально для применения в DWDM системах и обладают дисперси-
ей, достаточной для того, чтобы подавить эффект четырехволново-
го смешения. В то же время дисперсия их достаточно мала - так, что
она не ограничивает возможность передачи на большие расстояния
сигналов со скоростью 10 Гбит/с (STM-64). Иначе говоря, NZDS во-
локна совместимы как с плотными DWDM системами, так и с высо-
коскоростными TDM (Time Domain Multiplication) системами и поз-
воляют увеличивать пропускную способность волокна не только за
счет увеличения числа передаваемых каналов, но и за счет увеличе-
ния скорости передачи в каждом канале (рис. 3.1).
NZDS волокна являются еще достаточно «молодым» типом волокон
и продолжают эволюционировать вместе с технологией DWDM. В на-
стоящее время на рынке представлено несколько типов NZDS волокон
как с положительной, так и с отрицательной дисперсией. В Европе ры-
нок NZDS волокон пока еще небольшой, а цена их достаточно высока
(в 2 - 3 раза больше, чем у SM волокон). В то же время в США на до-
лю NZDS волокон приходится около 50 % волокон, инсталлированных
в дальних линиях связи. В Европе также все больше операторов связи
начинают использовать этот тип волокон. Так что рынок NZDS воло-
кон расширяется, и цена на них должна постепенно снизиться.
Параметры NZDS волокон регламентируются Rec. G.655 ITU-T.
Ранние модели NZDS волокон отличались от DS волокон (G.653) все-
го лишь тем, что длина волны нулевой дисперсии у них не попада-
ла в полосу усиления эрбиевого оптического усилителя (рис. 3.2). По-
следние модели NZDS волокон обладают большей площадью модо-
вого пятна и меньшим наклоном коэффициента дисперсии, что поз-
воляет увеличить число каналов в DWDM системе и передавать боль-
108
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
Рис. 3.1. Пропускная способность магистральных линий передачи возрастает как
за счет роста числа спектральных каналов, так и за счет увеличения скорости
передачи в спектральных каналах
Рис. 3.2. Зависимость величины потерь и коэффициента дисперсии от длины вол-
ны для SM, DS и NZDS волокон
Оптические волокна для линий связи
109
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
ше мощности в каждом из каналов. Появление на рынке этих новых
моделей NZDS волокон требует внесения изменений в Rec. G.655, ко-
торые должны быть в скором времени проведены отделом стандар-
тизации телекоммуникаций ITU-T.
В идеале NZDS волокна должны обладать большой площадью мо-
дового пятна и нулевым наклоном дисперсионной характеристики.
Однако для используемых обычно форм профилей показателя пре-
ломления (рис. 3.3) удовлетворить этим требованиям одновременно
не удается.
Треугольник
на пьедестале
Трезубец (W) Четырехслойное
Рис. 3.3. Профили показателя преломления NZDS волокон
Зависимость наклона коэффициента дисперсии от диаметра мо-
дового пятна для NZDS волокна с четырехслойным профилем пока-
зателя преломления производства компании Hitachi приведена на
рис. 3.4.
Рис. 3.4. Зависимость наклона коэффициента дисперсии от диаметра модового
пятна для волокон компании Hitachi с четырехслойным профилем показателя
ПО
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ
СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Поэтому поиск оптимальной формы профиля показателя прелом-
ления для NZDS волокон продолжается и в настоящее время. Одно
направление этих поисков связано с исследованием популярных в се-
редине 80-х годов волокон с плоской дисперсионной характеристи-
кой. Другое направление - с попыткой создания волокон с отрица-
тельным знаком наклона коэффициента дисперсии. Устанавливая по-
следовательно NZDS волокна с противоположными знаками коэф-
фициента дисперсии, можно будет строить линии с постоянной в ши-
рокой полосе частот полной дисперсией. Интерес к таким волокнам
возникает в первую очередь при создании сверхдлинных подводных
магистральных линий передачи.
Еще одной причиной, которая может привести к обновлению
парка NZDS волокон, является прогресс в технологии оптических
усилителей. В настоящее время стали доступны оптические усили-
тели, работающие в диапазонах, соседних с диапазоном эрбиевого
оптического усилителя (1525...1565 нм), например: 1570...1610 нм,
1290...1310 нм, 1420...1500 нм и 1650...1700 нм. Таким образом, от-
крывается возможность освоения новых оптических диапазонов,
для чего потребуются и новые NZDS волокна.
Применение NZDS волокон. Наибольший интерес для примене-
ний в наземных линиях связи представляют новые модели NZDS
волокон с положительной дисперсией (+D NZDS) и большой пло-
щадью модового пятна. Они обладают малыми потерями, малой ве-
личиной PMD и хорошими геометрическими параметрами и иде-
ально подходят для DWDM систем, работающих в полосе эрбиево-
го усилителя (диапазон С). Более того, ряд моделей +D NZDS об-
ладает достаточно малым наклоном коэффициента дисперсии так,
что они могут применяться и в соседнем длинноволновом диапа-
зоне L (1570... 1620 нм).
Волокна с отрицательной дисперсией (-D NZDS) до недавнего вре-
мени применялись в основном в линиях дальней подводной связи.
Это связано в первую очередь с тем, что для компенсации полной дис-
персии в линии с -D NZDS волокнами можно использовать SM волок-
на, обладающие в диапазоне С достаточно большой (~ 17 пс/(нм км))
положительной дисперсией. Так как длина волны нулевой дисперсии
у -D NZDS волокон лежит в диапазоне L, то в этом диапазоне эти во-
локна не применяются.
В последнее время -D NZDS волокна стали достаточно широко
применяться и в наземных линях связи. Были разработаны волокна
с отрицательной дисперсией специально для городских сетей (MAN -
Metropolitan Area Network). Их применение позволяет не только обес-
Оптические волокна для линий связи
111
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
пенить высокую скорость передачи данных в таких сетях, но снизить
стоимость комплекта «оборудование + кабель».
Как показала практика, первые модели NZDS волокон не удовле-
творяют в полной мере требованиям, предъявляемым к ним в DWDM
системах при скоростях передачи сигналов 10 Гбит/с (STM-64). Пло-
щадь модового пятна у них слишком мала, а наклон коэффициента
дисперсии слишком велик. Это приводит к усилению эффекта пере-
крестной фазовой модуляции (ХРМ) и четырехволнового смешения
(FWM) и, соответственно, появлению перекрестных помех.
Применение NZDS волокон с большой (почти в 2 раза) площадью
модового пятна и малым наклоном коэффициента дисперсии позволя-
ет значительно уменьшить перекрестные помехи, вызванные ХРМ и
FWM эффектами. В частности, малый наклон коэффициента диспер-
сии облегчает компенсацию дисперсии, необходимую для передачи сиг-
налов со скоростью 10 Гбит/с (STM-64) на расстояние 300...400 км. При
наличии небольшой дисперсии перекрестные помехи из-за ХРМ эффек-
та проявляются сильнее, чем из-за FWM эффекта. Поэтому ХРМ эф-
фект является основным нелинейным эффектом для NZDS волокон.
В настоящее время промышленностью выпускаются DWDM с
пропускной способностью 1.6 Тбит/с (160x10 Гбит/с). На междуна-
родной выставке FOC-2001 сообщалось о DWDM системе с пропу-
скной способностью 10.92 Тбит/с (273x40 Гбит/с). Предельная же про-
пускная способность линии передачи на одном волокне при исполь-
зовании технологии DWDM составляет около 100 Тбит/с и ограничи-
вается нелинейными эффектами.
I раздел этой главы посвящен рассмотрению нелинейных эффек-
тов, проявление которых зависит от величины и знака дисперсии во-
локна. Эти эффекты обусловлены нелинейной зависимостью показа-
теля преломления от интенсивности волн, распространяющихся в во-
локне (эффект Керра). К ним относятся самовоздействие (SPM), вза-
имодействие (ХРМ), четырехволновое смешение (FWM)
и модуляционная нестабильность (MI).
Во II разделе рассмотрены волокна с положительной дисперси-
ей. В наземных линиях связи (где длина регенерационных участков,
как правило, меньше 1000 км) применяются волокна с положитель-
ной дисперсией (+D NZDS). Связано это в основном с тем, что в +D
NZDS волокнах импульс из-за SPM эффекта расширяется меньше,
чем в -D NZDS волокнах.
III раздел посвящен -D NZDS волокнам. Новые модели
-D NZDS волокон, предназначенные для применения в городских се-
тях (MAN), достаточно широко представлены на российском рынке.
112
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
Раздел I
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
$ 2. Эффективность нелинейных процессов в оптических волокнах
С появлением оптических усилителей нелинейные эффекты в оп-
тических волокнах стали одним из основных факторов, ограничива-
ющих длину ретрансляционного участка волоконных линий переда-
чи и их пропускную способность. Многие из возникших при этом во-
просов специфичны для волоконно-оптической связи и ранее в лите-
ратуре по нелинейной оптике не рассматривались или рассматрива-
лись под другим углом зрения.
Нелинейные эффекты проявляются, как известно, только при до-
статочно больших мощностях света. Первоначально, согласно Rec.
ITU-T G.662, величина мощности, вводимой в волокно, ограничива-
лась 17 дБм (на X = 1550 нм), а затем она была увеличена до 19 дБм.
В настоящее время ряд компаний (Siemens, Tyco) представили DWDM
системы, в которых уровень мощности увеличен до 30 дБм.
При малых мощностях взаимодействие света со средой пропорци-
онально первой степени от мощности света, т. е. представляет собой
линейный эффект. Хорошим примером линейного эффекта являет-
ся поглощение света в волокне: количество поглощенной мощности
прямо пропорционально мощности света распространяющейся в во-
локне. Нелинейные же эффекты пропорциональны более высоким
степеням от мощности света, и их вклад быстро увеличивается с рос-
том мощности (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Нелинейность проявляется при вы-
соком уровне мощности
По своим нелинейным свойствам кварцевое стекло существенно
(несколько порядков) уступает традиционным нелинейным оптиче-
Оптические волокна для линий связи
113
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
ским материалам. Однако эффективность нелинейных эффектов оп-
ределяется не только нелинейными коэффициентами, но и произве-
дением плотности мощности Р/Аэфф (интенсивности) на длину вза-
имодействия LB3:
М = Р МАзфф. (3.1)
В объемной среде длина взаимодействия LB3 ограничена (рис. 3.6а)
из-за дифракционной расходимости света величиной порядка Аэфф/А.
(релеевское расстояние).
LB3 = Аэфф/Х. (3.2)
Поэтому в объемной среде коэффициент М не зависит от степе-
ни концентрации света и примерно равен:
Мо6 = Р/Л X. (3.3)
Оптические волокна обладают двумя специфическими свойства-
ми, которые обусловливают высокую эффективность протекания в
них нелинейных процессов. Во-первых, свет сконцентрирован на ма-
лой площади вблизи сердцевины волокна. Во-вторых, такая высокая
концентрация света сохраняется на всей многокилометровой длине
волокна (рис. 3.66).
Рис. 3.6. Геометрия экспериментов для объемной неволноводной среды (а) и для оп-
тических волокон (6)
В волокне длина взаимодействия ограничена тем, что интенсив-
ность света уменьшается из-за потерь в волокне, и ее вклад в суммар-
ный нелинейный эффект существенен только на начальном участке.
Эффективная длина этого участка волокна определяется выражением:
Гэфф = [ 1 - ехр(- aL)]/a, (3.4)
где L — длина волокна, a — потери в волокне. Для типичной величи-
ны поглощения в волокне 0.22 дБ/км эффективная длина волокна со-
114
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
ставляет 20 км, что заметно меньше не только полной длины линии,
но и расстояния между оптическими усилителями.
В SM волокнах диаметр модового пятна w равен примерно 7Х. (гла-
ва I), и, соответственно, Аэфф = п w2 /4 = 12.5 п А2. Из (3.1), полагая
LB3 = Цфф, находим величину коэффициента М в волокне:
М„ = 0.1 РЬэфф/(лХ2). (3.5)
С помощью (3.5) и (3.3) находим величину отношения:
Мн/Моб^ОЛЕэфф/Х, (3.6)
что при Ьэфф = 20 км и 1 = 1.55 мкм составляет величину порядка 109.
Основные типы нелинейных эффектов в волокне наблюдаются
уже при мощности в каждом из спектральных каналов DWDM систе-
мы порядка несколько милливатт. Их можно разделить на неупру-
гие и упругие взаимодействия. К неупругим взаимодействиям отно-
сятся вынужденное (стимулированное) рассеяние Рамана (SRS - Stim-
ulated Raman Scattering) и вынужденное рассеяние Бриллюэна (SBS -
Stimulated Brillouin Scattering). Часто используют и другие обозначе-
ния: вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) и вынужденное
рассеяние Мандельштама - Бриллюэна (ВРМБ).
Явления вынужденного рассеяния SBS и SRS проявляются в том,
что лазерный сигнал рассеивается, соответственно, на звуковых вол-
нах, распространяющихся в волокне (акустических фононах) или на
молекулярных колебаниях волокна (оптических фононах), и смеща-
ется в область более длинных волн (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Спектры SBS и SRS
а) При вынужденном рассеянии Бриллюэна (SBS) спектр спонтанного излучения уз-
кий (30...60 МГц) и смещен в длинноволновую сторону на 11 ГГц
6) При вынужденном рассеянии Рамана (SRS) спектр спонтанного излучения широкий
(~7ТГц или 55 нм) и смещен в длинноволновую сторону на величину порядка 13 ТГц
Оптические волокна для линий связи
115
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Хотя явления SBS и SRS во многом схожи, можно выделить не-
сколько существенных отличий:
• SBS наблюдается только для встречной волны (рассеяние происхо-
дит только назад). SRS наблюдается не только для встречных волн, но
и для сонаправленных волн.
• При SRS спектр спонтанного излучения смещен значительно силь-
нее, и ширина его намного больше, чем при SBS.
• Пороговая мощность SBS намного меньше, чем SRS.
К упругим взаимодействиям относятся явления, обусловленные
зависимостью показателя преломления от интенсивности света (эф-
фектом Керра): фазовая самомодуляция волн (SPM — Self-Phase
Modulation), четырехволновое смешение (FWM - Four Wave Mixing),
перекрестная фазовая модуляция (ХРМ - Cross Phase Modulation), мо-
дуляционная нестабильность (MI — Modulation Instability). Явления,
обусловленные эффектом Керра, могут приводить, в зависимости от
величины и знака дисперсии волокна, к значительным изменениям
ширины и формы импульсов, а также к появлению перекрестных по-
мех, зависящих от числа каналов в DWDM системе (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Примерный вид зависимости максимальной мощности в спектральном ка-
нале от числа каналов
§ 3. Вынужденное рассеяние Бриллюэна (SBS)
Физическая причина явления вынужденного рассеяния Бриллю-
эна состоит в том, что интенсивная волна света, распространяющего-
116
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
ся в прямом направлении, и первоначально слабая волна рассеянно-
го назад света, а также тепловая упругая волна нелинейно взаимодей-
ствуют друг с другом (за счет явления электрострикции). В резуль-
тате такого взаимодействия в волокне возникают волны показателя
преломления, движущиеся со скоростью звука.
Часть распространяющегося в прямом направлении света рассе-
ивается на волнах показателя преломления назад со сдвигом часто-
ты (рис. 3.9). Это приводит не только к ослаблению сигнала, переда-
ваемого по волокну в прямом направлении, но и к появлению допол-
нительных вариаций частоты и амплитуды источника излучения при
попадании в него отраженного излучения.
Величина сдвига частоты зависит от того, как легирована сердце-
вина волокна. В SM волокне (G.652) рассеянная назад световая вол-
на смещена по частоте на 11 ГГц (+ 0.088 нм) при ширине полосы око-
ло AfB = 30 МГц. А в DS волокне (G.653) она смещена на 10.7 ГГц
(+ 0.085 нм) при ширине полосы около AfB = 60 МГц. Однако в лю-
бом случае линия спонтанного усиления узкая, а сдвиг частот много
меньше расстояния между спектральными каналами DWDM систе-
мы. Поэтому ограничение на величину мощности в канале не зави-
сит, как показано на рис. 3.8, от числа каналов.
Рис. 3.9. Рассеяние Бриллюэна на одной из генерируемых оптически акустических
волн как отражение от движущейся решетки Брэгга
Для расчета пороговой величин мощности Рв (при которой при-
мерно половина мощности рассеивается назад) обычно используют
следующее приближенное выражение:
Рв Цфф = (21 Аэфф/ён) (1 + Af„ /AfB) = 0.03 (1 + Af, /AfB) Вт км, (3.7)
где Af л - ширина полосы источника излучения. Коэффициент 0.03 Вт км
получен для gB = 5 1011 м/Вт - коэффициент усиления SBS (в макси-
муме) и Аэфф = 70 мкм2 (SM волокно).
Оптические волокна для линий связи
117
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Для узкополосного источника излучения (ДГЛ < 1 МГц) и типич-
ного значения Цфф = 20 км находим Рв = 1.5 мВт (это значение по-
казано на рис. 3.8). Для сравнения в DWDM типичное значение
мощности в одном спектральном канале 1...10 мВт, а при переда-
чи сигнала по волокну на одной длине волны или, например, в оп-
тическом рефлектометре она может уже достигать величины 100...
200 мВт.
Пороговую величину мощности можно увеличить, уменьшая эф-
фективную длину взаимодействия световой волны с акустической
волной. В оптическом рефлектометре она уменьшается «автомати-
чески», так как в нем используются импульсы с большой скважнос-
тью. Для одиночного импульса, как нетрудно видеть, эта эффектив-
ная длина равна половине длины импульса:
кфф = L„ = с т /(2 п), (3.8)
где т - длительность импульса, n s 1.5 - групповой показатель прелом-
ления волокна. Для типичного значения т = 1 мкс получаем Цфф = Ьи
= 0.1 км, что примерно на два порядка меньше значения эффективной
длины взаимодействия (Гэфф = 20 км) для узкополосного источника
излучения. Соответственно, в режиме таких одиночных импульсов ве-
личина пороговой мощности увеличивается примерно в 200 раз, т. е.
до 300 мВт.
В оптических системах с внешним амплитудным модулятором
пороговая мощность SBS увеличивается всего лишь в 2-4 раза (до
5 мВт), так как скважность передаваемых импульсов мала, и значи-
тельная часть мощности содержится в оптической несущей. Для
увеличения пороговой мощности таких систем обычно использу-
ют дополнительную фазовую модуляцию излучения лазера с часто-
той порядка 50 Гц и девиацией частоты порядка 1 ГГц. Полагая для
оценки в (3.7) величину Д£л = 1ГГц, получаем, что за счет расши-
рения полосы излучения пороговая мощность увеличивается при-
мерно в 30 раз (до 50 мВт).
В оптических системах при прямой модуляции лазера чирпинг эф-
фект приводит к уширению спектра излучения лазера (глава I) пропор-
ционально битовой скорости. Так, при скорости передачи 2.5 Гбит/с
(STM-16) в системах с прямой модуляцией лазера пороговая мощность
SBS достигает величины 100...200 мВт.
Таким образом, хотя при работе с монохроматическим источни-
ком излучения максимальная мощность в канале из-за SBS ограни-
чена (как показано на рис. 3.8), величиной порядка 1.5 мВт, в прак-
тических системах допустима гораздо большая величина мощности.
118
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
$ 4. Вынужденное рассеяние Рамана (SRS)
Физическая причина явления вынужденного рассеяния Рамана состоит
в поглощении фотона молекулой, использовании части энергии фотона на
возбуждение колебаний этой молекулы, а оставшейся части энергии - на
испускание фотона с более низкой частотой. Этот эффект используется д ля
усиления сигналов в спектральных каналах DWDM систем, так как он об-
ладает широкой полосой усиления (50... 100 нм, для разных типов воло-
кон), что даже шире полосы усиления эрбиевого усилителя (—40 нм).
Пороговая величина мощности PR (при которой примерно поло-
вина мощности преобразуется в сигнал более низкой частоты) опре-
деляется выражением
Pr Ьэфф = (16 Аэфф/gn) = 17 Вт км. (3.9)
При типичном значении Гдфф = 20 км (к -1550 нм) получаем PR н 1 Вт,
что заметно больше общей выходной мощности эрбиевого оптического
усилителя (~23 дБм). Более того, в DWDM системе мощность в спектраль-
ном канале еще меньше, так как общая выходная мощность оптическо-
го усилителя должна быть разделена между всеми каналами системы.
Таким образом, SRS, в отличие от SBS, не ограничивает непосред-
ственно величину мощности вводимой в волокно. Однако SRS игра-
ет важную роль в волоконной связи, так как обеспечивает возмож-
ность усиления сигналов в широкой полосе частот смещенной в
длинноволновую сторону относительно длины волны накачки на ве-
личину ~13 ТГц (100 нм). Примерный вид спектров усиления в основ-
ных типах кварцевых волокон показан на рис. 3.10.
Тип волокон:
--------DS
--------NZDS (TrueWave)
--------SM
--------Кварцевая сердцевина
Рис. 3.10. Спектры рамановского усиления в кварцевых волокнах
Оптические волокна для линий связи
119
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Рамановский усилитель. В отличие от оптических усилителей с
примесями редкоземельных элементов, рамановские усилители обес-
печивают усиление сигналов практически на любой длине волны, что
делает их особенно привлекательными в будущих широкополосных
системах DWDM. Кроме того, усиление в них распределено по дли-
не волокна (примерно на 20 км), и сигнал из-за потерь в волокне
уменьшается не так сильно, как при использовании обычных оптиче-
ских усилителей (рис. 3.11), что позволяет добиться лучшего отноше-
ния сигнал/шум. Конструктивно рамановский усилитель выглядит
просто, и для его создания необходим практически только источник
накачки на соответствующей длине волны.
Рис.3.11. Схема рамановского усиления сигнала в линии связи
Перекрестные помехи возникают, когда по волокну передаются
сигналы на двух или больше длинах волн. При этом сигналы на длин-
ных волнах усиливаются за счет ослабления сигналов на коротких
длинах волн. В DWDM системе со многими близко расположенными
спектральными каналами это приводит к появлению наклона в спе-
ктре передаваемой мощности (рис. 3.12), величина которого пропор-
Рис. 3.12. Разность коэффициентов усиления между 20 каналами в NZDS волокне
длиной 100 км и мощностью в каждом канале 1.5 мВт
120
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
циональна мощности в канале. Так как мощность в каналах системы
не должна сильно различаться (типичное значение запаса мощнос-
ти 0.5... 1 дБ), то SRS приводит к ограничению максимальной мощно-
сти в канале (обратно пропорциональной квадрату числа каналов).
§ 5. Фазовая самомодуляция волн (SPM)
Фазовая самомодуляция волн (SPM - Self-Phase Modulation) воз-
никает из-за зависимости показателя преломления от интенсивнос-
ти света (эффект Керра):
п = По + п2 (Р/Аэфф), (3.10)
где п0 - линейная часть показателя преломления (~ 1.46 для кварце-
вого стекла). Величина нелинейного коэффициента п2 в зависимос-
ти от типа волокна может изменяться в пределах 2.2...3.4 10-20 м2/Вт.
Главные особенности спектра импульса, прошедшего через такую
нелинейную среду, можно выяснить, анализируя его фазу
<р = wot - co0Ln/c = со0(t - Lno/c) - <pSPM, (3.11)
где
9spm = (2л/Л) n2 (Р/ А:(фф) Ьдфф = уР Цфф. (3.12)
Коэффициент нелинейности у = (2л/Х) (п2/ Аэфф) обратно пропор-
ционален площади модового пятна Аэфф, что и приводит в основ-
ном к различию коэффициентов нелинейности у разных типов воло-
кон (рис. 3.13).
Тип волокон Диаметр модового
пятна (Х= 1550нм).
SM волокна: 85 MKM2
NZDS волокна:
TrueWave RS (Lucent) 55 MKM2
TeraLight (Alcatel) 66 MKM2
LEAF (Corning) 72 MKM2
FreeLight (Pirelli) 72 MKM2
Рис. 3.13. Зависимость коэффициента нелинейности от диаметра модового пят-
на для волокон различных типов
Оптические волокна для линий связи
121
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Для объяснения SPM эффекта необходимо учесть, что мощность
в импульсе является функцией времени - на заднем фронте импуль-
са мощность увеличивается во времени, а на переднем фронте умень-
шается. В системе координат движущийся вместе с импульсом перед-
ний фронт импульса, так как он приходит раньше, лежит на отри-
цательной части оси времени (рис. 3.14).
Рис. 3.14. Появление сдвига частот вследствие SPM эффекта при изменении ин-
тенсивности в импульсе
Возникающий из-за SPM эффекта дополнительный набег фазы
также является функцией времени - на переднем фронте импульса
фазовый сдвиг увеличивается во времени, а на заднем уменьшает-
ся (в системе координат, связанной с импульсом). А так как часто-
та является производной фазы по времени, то импульс оказывает-
ся промодулированным не только по амплитуде, но и по частоте.
При этом частота несущей на заднем фронте импульса оказывает-
ся больше частоты несущей на переднем фронте импульса (рис.
1.34, глава I):
Дш = - dcpSPM/dt = - у (dP/dt) L^. (3.13)
Таким образом, SPM эффект приводит к появлению чирпинга
примерно так же, как и при распространении импульса в волокне
с дисперсией. Однако между этими явлениями имеются существен-
ные отличия. SPM эффект приводит к уширению спектра импуль-
са, но не меняет ширину импульса (рис. 1.34). Дисперсия же, наобо-
рот, приводит к изменению ширины импульса, но не меняет ши-
рину его спектра (рис. 1.30).
На рис. 3.15. изображена зависимость штрафа по мощности от
величины мощности, вводимой в NZDS волокна (марки True-
Wave) с положительной и отрицательной дисперсиями. Штраф по
мощности характеризует изменение ширины импульсов, обуслов-
122
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
ленное совместным воздействием на импульсы дисперсии волок-
на и SPM эффекта.
Рис. 3.15. Зависимости штрафа по мощности от мощности входного сигнала в ли-
нии с NZDS волокнами (TrueWave) с положительной и отрицательной дисперси-
ями. Длина линии 145 км, скорость передачи 10 Гбит/с, коэффициент битовых
ошибок 10s
При малой входной мощности излучения штраф по мощности по-
ложительный и примерно одинаковый для волокон как с положи-
тельной, так и отрицательной дисперсиями. Объясняется это тем, что
в линейном приближении импульсы без чирпинга (полученные от
DFB лазера с внешним модулятором) всегда уширяются, независи-
мо от знака дисперсии волокна.
При увеличении входной мощности излучения для волокна с от-
рицательной хроматической дисперсией штраф по мощности уве-
личивается. Происходит это потому, что благодаря SPM эффекту дли-
на волны несущей вблизи заднего фронта импульса оказывается ко-
роче длины волны несущей вблизи переднего фронта (отрицатель-
ный чирпинг). В волокне с отрицательной дисперсией скорость рас-
пространения волн увеличивается с увеличением длины волны. В ре-
зультате задний фронт импульса отстает от переднего фронта, и, та-
ким образом, ширина импульса увеличивается.
В волокне с положительной хроматической дисперсией при
увеличении мощности штраф по мощности вначале уменьшает-
ся. Волокно с положительной дисперсией ускоряет задний фронт
импульса (с более короткими волнами) и замедляет передний
фронт (с более длинными волнами), что и приводит к сжатию
импульса.
Оптические волокна для линий связи
123
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Сжатие импульса наблюдается при не слишком большой мощно-
сти, когда уширение спектра импульса из-за SPM эффекта еще ма-
ло, но импульс уже приобретает отрицательный чирпинг. При боль-
шой мощности уширение спектра импульса становится уже основ-
ным фактором, определяющим ширину импульса при его распрост-
ранении в волокне с дисперсией. Такой импульс будет уширяться не-
зависимо от знака дисперсии волокна, что и происходит, как видно
из рис. 3.15, при мощности больше 15 дБм.
Солитоны. При промежуточном значении мощности эффект сжа-
тия импульса (наблюдаемый при малой мощности) может в принци-
пе компенсировать эффект уширения импульса (наблюдаемый при
большой мощности), т. е. возможна такая ситуация, когда импульс
будет распространяться в волокне, не меняя своей ширины. Дейст-
вительно, как показывает более точный анализ, можно подобрать та-
кую мощность и форму импульса, что в волокне с положительной
дисперсией он будет распространяться, не меняя своей формы. Такие
импульсы называются солитонами. Их применение в оптической свя-
зи весьма перспективно и в настоящее время сдерживается только
стремительным развитием DWDM систем.
$ 6. Модуляционная нестабильность (MI)
Модуляционная нестабильность (MI - Modulation Instability) на-
блюдается только в волокнах с положительной дисперсией. Во вре-
менном представлении оно проявляется в виде пичков на импуль-
сах (рис. 3.16а), а в спектральном представлении - как уширение спе-
ктра импульса (рис. 3.166).
Рис. 3.16. Модуляционная нестабильность (а) и формирование боковых полос (б)
в потоке импульсов, следующих со скоростью 2.5 Гбит/с (мощность источни-
ка 9 дБм), после прохождения 600 км волокна с положительной дисперсией
(+ 3 пс/(нм км))
124
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ
В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
Появление пичков на импульсах связано с эффектом самовоз-
действия волн. Этот эффект приводит к тому, что длина волны на
заднем фронте импульса оказывается короче длины волны на пе-
реднем фронте. Волокно с положительной дисперсией ускоряет
волну заднего фронта сильнее, чем более длинную волну переднего
фронта. Когда задний фронт входит во взаимодействие с передним
фронтом, возникает интерференция, которая и служит причиной
образования пичков на передаваемых импульсах. После детектиро-
вания оптического сигнала и последующей электрической фильт-
рации амплитуда пичков уменьшается так, что они не оказывают
существенного влияния на работу систем протяженностью менее
1000 км.
$ 7. Перекрестная фазовая модуляция (ХРМ)
Изменение показателя преломления волокна возникает не
только из-за фазовой самомодуляции волн (SPM эффект), но и
из-за ХРМ (Cross Phase Modulation) эффекта - перекрестной фа-
зовой модуляции волн, возникающей при взаимодействии с вол-
нами, распространяющимися в других каналах DWDM системы.
Возникающий при этом дополнительный фазовый сдвиг в
i-ом канале аналогично, как в SPM эффекте (3.11), пропорцио-
нален коэффициенту нелинейности у и эффективной длине вза-
имодействия Ьэфф:
<Pi = yLxM> [Pi + 2Xm#iPm]. (3.14)
Так как мощность в каналах DWDM системы примерно одина-
кова, то, как видно из (3.14), ХРМ эффект увеличивает нелиней-
ный фазовый сдвиг, возникающий из-за SPM эффекта, пример-
но в 2 N раз, где N - число каналов в DWDM системе и приводит
к таким же искажениям импульсов, только более сильным. Для
того чтобы компенсировать увеличение нелинейного фазового
сдвига с ростом числа каналов, необходимо уменьшить или дис-
персию волокна, или мощность в канале (~ 1/N), как это показа-
но на рис. 3.8.
Перекрестная фазовая модуляция приводит также и к появлению
амплитудных искажений и временного джиттера (рис. 3.17). Эти ис-
кажения проявляются тем сильнее, чем выше скорость передачи сиг-
нала и меньше интервал частот между каналами. Исследования в этом
направлении стали интенсивно проводиться только в самое послед-
нее время.
Оптические волокна для линий связи
125
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Рис. 3.17. Схема, поясняющая появление амплитудных искажений и временного
джиттера при перекрестной фазовой модуляции импульсов (ХРМ эффект)
§ 8. Четырехволновое смешение (FWM)
Четырехволновое смешение (FWM — Four Wave Mixing) приво-
дит к появлению новых частот, часть из них попадает в каналы
DWDM системы и вызывает перекрестные помехи. Для появления
новых частот достаточно, чтобы в нелинейном взаимодействии уча-
ствовали по крайней мере две световые волны с близкими частота-
ми (f\ и f2). Тогда появившиеся при нелинейном взаимодействии
частоты (2fj - f2 и 2f2 - fj) будут близки к исходным (рис. 3.18).
Рис. 3.18. Схема образования новых длин волн при FWM эффекте
126
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
Для уменьшения перекрестных помех, возникающих из-за FWM
эффекта, необходимо, чтобы длина волны нулевой дисперсии волок-
на не попадала в рабочий диапазона длин волн. Так, в линии с NZDS
волокнами паразитные сигналы отсутствуют даже после прохождения
вдвое большего расстояния, чем в линии с DS волокнами (рис. 3.19).
Если же в нелинейном взаимодействии участвуют три световые
волны с близкими частотами (f;, Е и fk), то некоторые из вновь воз-
никших комбинационных частот f; ± fj ± fk также будут близки к ис-
ходным частотам и попадут в спектральные каналы DWDM системы.
Поэтому это явление принято называть четырехволновым смешени-
ем (частота появившейся новой четвертой волны близка к частотам
трех породивших ее волн).
Рис. 3.19. Спектры сигналов на выходе DWDM систем при мощности в каждом
канале ~ 3 дБм. а) Видны паразитные сигналы. 6) Паразитных сигналов нет
Уменьшение эффективности FWM при увеличении дисперсии во-
локна объясняется тем, что она приводит к нарушению фазового син-
хронизма смешиваемых волн и, следовательно, уменьшает длину их
взаимодействия. Зависимость эффективности подавления возникаю-
щих из-за FWM перекрестных помех от коэффициента дисперсии во-
локна изображена на рис. 3.20.
Раздел II
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ NZDS ВОЛОКОН
$ 9. Волокна с положительной дисперсией
Волокна с положительной ненулевой дисперсией (+ D NZDS - Non Zero
Dispersion Shifted) применяются в наземных линиях связи (где длина реге-
нерационных участков, как правило, меньше 1000 км), так как в них за счет
Оптические волокна для линий связи
127
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
SPM эффекта импульс расширяется меньше, чем в волокнах с отрицатель-
ной дисперсией. По своим характеристикам + D NZDS волокна занимают
промежуточное положение между SM и DS волокнами. В SM волокнах дли-
на волны нулевой дисперсии порядка 1310 нм, а в DS волокнах она смеще-
на на X = 1550 нм (примерно в середину полосы усиления EDFA). В + D
NZDS волокнах длина волны нулевой дисперсии смещена в длинноволно-
вую сторону (так же, как и в DS волокнах), но на меньшую величину так,
чтобы она не попадала в полосу усиления EDFA (1530... 1565 нм) (рис 3.21).
Рис. 3.20. Зависимость эффективности четырехволнового смешения от ширины
межканального интервала DWDM системы для SM и NZDS волокон
Длина волны, нм
Рис. 3.21. Хроматическая дисперсия D(k) как сумма материальной DM(k) и волно-
водной дисперсий DB(k) в + D NZDS волокнах, т. е. волокнах, обладающих неболь-
шой положительной дисперсией в третьем (С) окне прозрачности
128
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
Дисперсия, с одной стороны, должна быть достаточно малой, так
чтобы она не вызывала уширения импульсов. С другой стороны, для
подавления перекрестных помех, возникающих из-за FWM и ХРМ
эффектов, дисперсия должна быть достаточно большой (рис. 3.22).
Величина дисперсии NZDS волокон определяется требованиями Rec.
G. 655 и должна лежать в диапазоне 0.1.. ..6 пс/(нм км). Однако эти ре-
комендации не являются окончательными и должны быть существен-
но изменены для того, чтобы привести их в соответствие с характери-
стиками NZDS волокон новых марок.
Рис. 3.22. Зависимость эффективности четырехволнового смешения от интервала
длин волн между каналами DWDM системы. Типичные значения интервалов: 0.8 нм
(100 ГГц), 0.4 нм (50 ГГц), 0.2 нм (25 ГГц)
NZDS волокна не только эффективно уменьшают влияние FWM
и ХРМ эффектов в DWDM системах, но и обеспечивают возможность
передачи без компенсации дисперсии сигналов со скоростью 10 Гбит/с
(STM-64) на расстояние порядка 250 км (в SM волокнах оно ~60 км
(рис. 3.23)).
NZDS волокна появилось примерно в середине 90-х годов
(TrueWave™ компании Lucent). В третьем окне прозрачности (диа-
пазон С) TrueWave™ обладает дисперсией порядка 4...6 пс/(нм км) (у
SM волокон дисперсия порядка 16...20 пс/(нм км)) (рис. 3.24).
Интересно отметить, что в Японии в конце 80-х и начале 90-х го-
дов в линии связи в массовых количествах инсталлировались DS во-
локна. Позднее было установлено, что наилучшей стратегией, обес-
печивающей возможность передачи больших объемов информации,
является использование DWDM систем. В настоящее время эти сис-
Оптические волокна для линий связи
129
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
темы уже выпускаются промышленностью. При этом оказалось, что
использование DWDM систем с DS волокнами в диапазоне С (в по-
лосе усиления EDFA (1530... 1570 нм)), там, где эти волокна облада-
ют нулевой дисперсией, практически невозможно из-за больших пе-
рекрестных помех, возникающих вследствие FWM эффекта.
Рис. 3.23. Зависимость максимального расстояния передачи без компенсации дис-
персии от скорости передачи в SM и NZDS волокнах
Рис. 3.24. Дисперсионные характеристики оптических волокон для линий связи
Поэтому в дальнейшем разработчики линий связи в Японии со-
средоточили свои усилия на освоение диапазона L (1570...1610 нм), где
130
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
DS волокна обладают дисперсией порядка 2...4 пс/(нм км), достаточ-
ной для подавления негативного влияния FWM и ХРМ эффектов
(примерно такой же, как и NZDS волокна в диапазоне С).
С развитием DWDM систем потребовались NZDS волокна с улуч-
шенными дисперсионными и нелинейными характеристиками:
• Для работы в широкой полосе частот (включающей в себя третье
(С), четвертое (L) и пятое (S) окна прозрачности) необходимы волок-
на с малым наклоном дисперсионных кривых.
• Для уменьшения влияния нелинейных эффектов необходимы во-
локна с большей площадью модового пятна.
• Для систем со скоростью передачи данных 10 Гбит/с и более не-
обходимы волокна с малой величиной поляризационной модовой
дисперсии.
• Для очень плотных DWDM систем с большим числом каналов и
высокой скоростью передачи данных в каналах необходимы волок-
на с большой (~ 8 пс/(нм км)) дисперсией.
Новые модели NZDS волокон удовлетворяют большинству этих
требований. Они разделяются на три основные типа (рис. 3.25): во-
локна с большой площадью модового пятна (LEAF (Corning)), волок-
на с малым наклоном дисперсионной кривой (TrueWave RS (Lucent))
и волокна с большой дисперсией (TeraLight, Alcatel).
Рис. 3.25. Дисперсионные характеристики различного типа + D NZDS волокон
(G. 655)
Все эти типы выпускаются основными производителями волокон.
В литературе при упоминании какого-либо из этих типов волокна
Оптические волокна для линий связи
131
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
обычно ссылаются, как это сделано выше, на марку волокна, появив-
шуюся на рынке первой. Оптические характеристики трех основных
типов NZDS волокон представлены в таблице № 3.1.
Таблица № 3.1 Оптические параметры трех основных типов + D NZDS волокон
Параметры волокон на X = 1550 нм LEAF Corning TeraLight Alcatel TrueWave RS Lucent
Потери 0.25 дБ/км 0.25 дБ/км 0.22 дБ/км
Площадь модового пятна 72 мкм2. 66 мкм2. 55 мкм2.
Дисперсия 4.2 пс/(нм км) 8 пс/(нм км) 3.8 пс/(нм-км)
Наклон дисперсии 0.085 пс/(нм2км) 0.058 пс/(нм2 км) 0.045 пс/(нм2 км)
Длина волны ну- левой дисперсии 1500 нм 1440 нм 1450 нм
Коэффициент PMD <0.1 пс/км1/2 < 0.08 пс/км1/2 < 0.1 пс/км1/2
Волокна LEAF и TrueWave RS сконструированы так, что в середи-
не диапазона С коэффициент дисперсии у них оптимален (см. табли-
цу 3.1). Волокно LEAF обладает максимальной площадью модового
пятна (72 мкм2) и наилучшим образом подходит для работы в диа-
пазоне С. Недостаток LEAF - большой наклон дисперсионной харак-
теристики (0.085 пс/(нм2-км)), в результате чего оно не пригодно для
работы в диапазоне S (пятое окно), так как там коэффициент диспер-
сии обращается в нуль.
Компания Corning поставляет в Россию волокна LEAF с 1999 г.
Большая площадь модового пятна позволяет увеличить расстояние
между оптическими усилителями (рис. 3.26) и, соответственно, сни-
зить стоимость комплекта «оборудование + кабель» (на 30-40 %). В
настоящее время волокно LEAF широко используется Транстелеко-
мом при строительстве сети протяженностью более 45 тыс. км.
Наименьшим наклоном дисперсионной характеристики
(0.045 пс/(нм2-км)) обладают волокна TrueWave RS, что позволяет
применять их во всех трех диапазонах: С, L и S. Наклон дисперсион-
ной характеристики у TeraLight (0.058 пс/(нм2 км)) хотя меньше, чем
132
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
у LEAF, но достаточно большой - так, что уже в соседнем диапазоне
С волокно TeraLight обладает большой дисперсией порядка
8 пс/(нм-км). Такая большая дисперсия необходима, как уже говори-
лось, в системах DWDM, обладающих большой скоростью передачи
в отдельных спектральных каналах и большой плотностью каналов.
Рис. 3.26. Зависимость оптимального расстояния между оптическими усилителя-
ми от площади модового пятна в волокне
Погонные потери в NZDS волокнах (как видно таблицы № 3.1)
примерно на 10 % больше, чем в SM волокнах. В то же время разни-
ца между средним значением потерь в сростках NZDS волокон (таб-
лица № 3.2) и в сростках SM волокон значительно больше. Так, в сро-
стах волокон TrueWave RS (таблица № 3.2) среднее значение потерь
составляет 0.04 дБ, что в 2 раза больше среднего значения потерь в
сростках SM волокон (0.02 дБ).
§10 . Волокна с отрицательной дисперсией
В волокнах с отрицательной дисперсией ND (Negative
Dispersion, - D NZDS G. 655) длина волны нулевой дисперсии смеще-
на за длинноволновый край диапазона С (рис. 3.27). Величина диспер-
сии (по модулю) составляет 3-7 пс/(нм км) и достаточна для того, что-
бы устранить эффект четырехволнового смешения (FWM).
Волокна с отрицательной дисперсией применяются в подводных
линиях связи с большой длиной регенерационных участков (-1000 км),
так как в них отсутствует эффект модуляционной нестабильности.
Кроме того, отрицательную дисперсию можно скомпенсировать с по-
мощью положительной дисперсии SM волокон (рис. 3.28), внеся при
Оптические волокна для линий связи
133
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
этом в линию потерь значительно меньше, чем при компенсации по-
ложительной дисперсии с помощью модулей с DC волокнами.
Таблица № 3.2. Потери в сростках NZDS волокон
Типы свариваемых волокон Среднее значение потерь Стандартное отклонение Марка сварочного аппарата
TrueWave RS <-> TrueWave RS 0.037 дБ Sumitomo Туре 36
FreeLight <-> FreeLight 0.046 дБ 0.018 дБ
FreeLight <-> NZDS волокна разных производителей 0.053 дБ 0.011 дБ
NZDS волокна <-> SM волокна
TrueWave RS <-> Lucent VAD-MC TrueWave RS <-> Corning SMF28 TrueWave RS Corning SMF28 0.084 дБ 0.014 дБ Ericsson FSU 975
0.10 дБ 0.027 дБ Ericsson FSU 975
0.16 дБ 0.025 дБ Fujikura FSM30S
FreeLight <-> Pirelli SMF 0.097 дБ 0.011 дБ
Длина волны, нм
Рис. 3.27 Хроматическая дисперсия D(k) как сумма материальной DM(%) и волно-
водной дисперсий DB(k) в NZDS волокнах, обладающих отрицательной (- D NZDS)
дисперсией в третьем (С) окне прозрачности.
134
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
При подборе расстояния между оптическими усилителями в под-
водных и в наземных линиях связи имеется одно существенное отли-
чие. В наземных линиях связи стремятся разместить оптические уси-
лители как можно дальше друг от друга (~ 80 км) - так, чтобы умень-
шить стоимость системы. В подводных линиях связи стремятся до-
биться как можно большего расстояния между регенераторами, при
этом расстояние между оптическими усилителями с целью уменьше-
ния влияния нелинейных эффектов приходится уменьшать (~50 км).
Рис. 3.28. Типичная дисперсионная схема подводной линии связи с использованием
волокна с большой площадью модового пятна (LMF — Large-Mode Field), волокна с
малым наклоном дисперсионной характеристики (RSF - Reduce Slope Fiber) и стан-
дартного одномодового волокна (SM)
Другое важное применение волокна с отрицательной дисперсией на-
ходят в городских сетях и сетях средней дальности, где длины участ-
ков, как правило, не превышают 300 км. Для передачи данных со скоро-
стью до 2.5 Гбит/с (STM-16) в этих сетях можно использовать SM волок-
на и DFB лазеры с внешним модулятором. Однако при скорости пере-
дачи 10 Гбит/с (STM-64) в сети SM волокнами уже потребуется вклю-
чать модули для компенсации дисперсии. Это не только дорого, но и
представляет определенную техническую проблему, так как в кольце-
вых линиях направление маршрута данных и, соответственно, длина
компенсируемого участка волокна могут изменяться. Применение во-
локон с отрицательной дисперсией позволяет не только обеспечить вы-
Оптические волокна для линий связи
135
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
сокую скорость передачи данных в городских сетях и сетях средней
дальности, но и снизить стоимость комплекта «оборудование + кабель».
Экономический эффект достигается за счет того, что с -D NZDS
волокнами вместо DFB лазеров с внешним модулятором можно ис-
пользовать более мощные DFB лазеры с прямой модуляцией. При
этом стоимость передатчика при использовании DFB лазера с прямой
модуляцией получается примерно в 10 раз ниже (с учетом стоимос-
ти оптического усилителя). Возможность же передачи данных с вы-
сокой скоростью связана с тем, что при изменении тока через полу-
проводниковый лазер, кроме амплитудной модуляции, возникает
еще и частотная модуляция излучения - положительный чирпинг
(chirping) эффект. В волокне с отрицательным коэффициентом дис-
персии короткие волны движутся быстрее длинных волн. Поэтому
импульс с положительным чирпингом в таком волокне сжимается.
Результаты экспериментальных исследований изменения шири-
ны импульсов (при скорости передачи 2.5 Гбит/с) в SM волокне (по-
ложительная дисперсия) и в волокне MetroCore (отрицательная дис-
персия) представлены на рис 3.29. Изменение ширины импульсов ха-
рактеризуется штрафом по мощности: q = 10 log(At2/At!), где At2/At1 -
отношение ширины импульса в линии к ширине импульса на входе
в линию. Видно, что в SM волокне импульсы уширяются и достига-
ют уровня q = 2 дБ (At2/Atj = 1.6) на расстоянии порядка 150 км. В то
же время в волокне MetroCore по крайней мере до 400 км эти же им-
пульсы не уширяются.
Рис. 3.29. Зависимость штрафа по мощности от длины линии с прямой модуляцией
DFB лазера (k = 1557 нм) со скоростью 2.5 Гбит/с. Линия с волокном MetroCore дли-
ной 418 км содержит 4 эрбиевых оптических усилителя с выходной мощностью 3 дБм
136
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
Дисперсионные характеристики волокон с отрицательной диспер-
сией изображены (рис. 3.30). В подводных линиях используются во-
локна TrueWave XL (Lucent Technologies) и SMF-LS (Corning). В город-
ских сетях и сетях средней дальности - волокна MetroCore (Corning)
и WideLight (Pirelli).
Рис. 3.30. Зависимость коэффициента дисперсии от длины волны для различных
марок волокон с отрицательной дисперсией в диапазонах С (третье окно) и L (чет-
вертое окно)
§11 . Волокна с плоской дисперсионной характеристикой
Компенсация полной дисперсии в широкой полосе частот суще-
ственно упрощается в волокнах с плоской дисперсионной характери-
стикой. Они обладают сложным профилем показателя преломления,
и изготавливать их необходимо с высокой точностью. Это хорошо
видно из сравнения профилей заготовок для волокон с тремя различ-
ными значениями коэффициентов дисперсий (рис. 3.31). Видно, что
небольшого увеличения показателя преломления в верхней части
профиля достаточно для изменения знака коэффициента дисперсии.
В настоящее время волокна с плоской дисперсионной характеристи-
кой уже прошли стадию лабораторных исследований.
Дисперсионные характеристики волокна с оптимизированным про-
филем показателя преломления и волокна TrueWave RS (обладающе-
го наименьшим наклоном дисперсионной характеристики среди всех
промышленных NZDS волокон) приведены на рис. 3.32. Видно, что во-
локно с оптимизированным профилем показателя преломления обла-
Оптические волокна для линий связи
137
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
дает существенно более плоской дисперсионной характеристикой. Ос-
новные оптические параметры NZDS волокна с максимально плоской
дисперсионной характеристикой приведены в таблице № 3.3.
Рис. 3.31. Расчетные значения профилей показателя преломления для трех волокон
с максимально плоской дисперсионной характеристикой. Пунктирные кривые от-
носятся к волокнам с положительной дисперсией, а точечные — к волокнам с от-
рицательной дисперсией
Рис. 3.32. Спектральная зависимость хроматической дисперсии NZDS волокна с оп-
тимизированным профилем показателя преломления (сплошная кривая - расчет,
точки - измеренные значения) и волокна TrueWave RS (пунктир)
§12 . Области применения одномодовых волокон
Области применения одномодовых волокон приведены в табли-
це № 3.4. В первой строке таблицы рассматриваются стандартные од-
номодовые волокна (SM). Как уже говорилось, в настоящее время в
138
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
России применяются в основном волокна только этого типа. Они ох-
ватывают все области применения (локальные вычислительные сети
в меньшей степени, так как там сохранились многомодовые волокна).
Таблица № 3.3. Оптические параметры NZDS волокна с максимально плоской дис-
персионной характеристикой
Дисперсия на X = 1530 нм на X = 1550 нм на X = 1565 нм 3.94 пс/(нм км) 4.18 пс/(нм км) 4.34 пс/(нм-км)
Наклон дисперсионной кривой на X = 1550 нм 0.015 пс/(нм2 км)
Диаметр модового пятна 7.7 мкм
Длина волны отсечки <1100 нм
Дополнительные потери при намотке 1 витка на оправку 0 32 мм < 0.5 дБ
На российском рынке представлены SM волокна большинства ве-
дущих зарубежных компаний, таких, как Corning и Lucent (OFS)
(США), Sumitomo, Hitachi, Fujikura и Furukawa (Япония), Pirelli (Ита-
лия), Alcatel (Франция), и ряда других компаний (см. спецификации
в конце книги). Недавно на рынке появились также SM волокна с улуч-
шенной очисткой от примесей воды (ОН). Им присущи все достоин-
ства SM волокон, и, кроме того, они обладают оптимальной дисперси-
ей для DWDM систем, работающих в пятом (S) окне прозрачности.
Во второй и третьей строках таблицы № 3.4. рассматриваются
NZDS волокна. Они оптимальны для систем DWDM, работающих в
третьем (С) окне прозрачности. В наземных линиях передачи исполь-
зуются волокна с положительной дисперсией (+ D NZDS). Они об-
ладают тем преимуществом, что в них эффект нелинейного само-
воздействия волн приводит к меньшему уширению импульсов, чем
в волокнах с отрицательной дисперсией.
Основной недостаток современных моделей NZDS волокон - ма-
лый диаметр модового пятна (по сравнению с SM волокнами) и от-
носительно большой наклон коэффициента дисперсии. Малый на-
клон коэффициента дисперсии необходим для того, чтобы обеспечить
оптимальное значение коэффициента дисперсии ( - 4 пс/(нм км)) не
только в третьем (С) окне прозрачности, но в соседних окнах:
четвертом (L) и пятом (S).
Оптические волокна для линий связи
139
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
Таблица № 3.4. Области применения одномодовых волокон
Тип волокон Марки волокон и про- изводящие компании Область применения
Стандартные одномодовые волокна (SM) Стандартные волокна: SMF-28 и SMF-28 с Duraclad (Corning), VAD- МС (Lucent), а также SM волокна (Sumitomo, Hitachi, Fujikura, Furukawa, Pirelli, Alcatel). Магистральные, зональные, городские и абонентские сети связи, кабельное телевидение
SM волокна улучшенной очистки от примесей во- ды (ОН): AllWave (Lucent), SMF-28e (Corning), SMR (Pirelli). Городские и зональ- ные сети, локальные сети, кабельное телевидение
Волокна со смещенной ненулевой (положительной) дисперсией (+ D NZDS) + D NZDS волокна с большим диаметром модового пятна: LEAF (Corning), FreeLight (Pirelli), TeraLight (Alcatel) Высокоскоростные наземные системы дальней связи с большой пропускной способностью
+ D NZDS волокна с ма- лым наклоном коэффици- ента дисперсии: TrueWaveRS (Lucent), TeraLight (Alcatel)
Волокна со смещенной ненулевой (отрицательной) дисперсией (-D NZDS) - D NZDS волокна с опти- мальной дисперсией в третьем окне (С): TrueWaveXL (Lucent) и SMF-LS (Corning). Подводные системы дальней связи
- D NZDS волокна с опти- мальной дисперсией при использовании DFB лазе- ров с прямой модуляци- ей: MetroCore (Corning), WideLight (Pirelli). Недорогие сети средней дальности с большой пропускной способностью
Волокна для компенсации дисперсии (DC) Модули: DCM (Corning), DK (Lucent), P-DCFM (Sumitomo), 15DC и 15DSC (Fujikura) Высокоскоростные наземные системы дальней связи
140
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
Наибольшей площадью модового пятна (72 мкм2) обладают волок-
на марки LEAF (Corning) и FreeLight (Pirelli). Наименьшим наклоном
коэффициента дисперсии (0.045 пс/(нм2 км)) — волокно TrueWaveRS
(Lucent). У волокна TeraLight (Alcatel) площадь модового пятна и на-
клон коэффициента дисперсии больше, чем у TrueWaveRS, но мень-
ше, чем у LEAF и FreeLight, и оно обладает оптимальным значением
коэффициента дисперсии в пятом (S) окне прозрачности.
В подводных линиях передачи, где расстояние между ретрансля-
торами может достигать нескольких тысяч километров, используют-
ся NZDS волокна с отрицательной дисперсией (TrueWaveXL (Lucent)
и SMF-LS (Corning)). При таких больших расстояниях между ретран-
сляторами в волокнах с положительной дисперсией начинает прояв-
ляться модуляционная нестабильность, приводящая к появлению
пичков на импульсах. В волокнах с отрицательной дисперсией этот
паразитный эффект отсутствует.
Недавно компания Corning нашла еще одно перспективное при-
менение для волокон с отрицательной дисперсией, позволяющее пе-
редавать сигналы, полученные при прямой модуляцией лазера, на
расстояние более 300 км без использования модулей для компенсации
дисперсии. Специально для кольцевых линий (Metropolitan NetWork),
длина которых, как правило, не превышает 300 км, выпущены волок-
на с торговой маркой MetroCore (Corning) и WideLight (Pirelli). При-
менение волокон с отрицательной дисперсией позволяет не только
обеспечить высокую скорость передачи данных в городских сетях и
сетях средней дальности, но и существенно снизить стоимость ком-
плекта «оборудование + кабель».
Последняя, четвертая строка таблицы № 3.4. относится к волокнам
для компенсации дисперсии. DC волокна применяются при модерни-
зации линий с SM, когда возникает необходимость в увеличении ско-
рости передачи или при внедрении технологии уплотнения по дли-
нам волн (DWDM). Эти волокна обладают большой отрицательной
дисперсией и отрицательным наклоном дисперсионной характерис-
тики, что позволяет компенсировать полную дисперсию линии в ши-
роком диапазоне длин волн. Модули с DC волокнами размещаются
в стойках рядом с оптическим усилителем. Длина волокон в DCM мо-
дуле подобрана так, что позволяет компенсировать до нужного уров-
ня полную дисперсию участка волокна, расположенного между уси-
лителями.
Выбор волокна для использования в той или иной сети опреде-
ляется множеством факторов, и каждая производящая компания ис-
пользует свои собственные критерии. Компания Alcatel, основыва-
Оптические волокна для линий связи
141
ГЛАВА 3
ВОЛОКНА С НЕНУЛЕВОЙ СМЕЩЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (NZDS)
ясь на собственном опыте работы с оптическими технологиями, вы-
работала следующий ряд рекомендаций, представленных в таблице
№ 3.5, а также в примечаниях и комментариях к этой таблице.
Таблица № 3.5. Руководство по выбору типа волокна компании Alcatel
Комментарии:
• Стандартные одномодовые волокна (SMF или E-SMF), при усло-
вии компенсации полной дисперсии в линии, можно применять и
на расстояниях, превышающих те, что указаны выше. Однако в
этом случае увеличится общая сумма издержек и повысится слож-
ность сети.
142
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
NZDS ВОЛОКОН
• Стандартное одномодовое волокно (G.652) сконструировано спе-
циально для работы во втором окне прозрачности (диапазон О). Для
работы в этом диапазоне подходит также и волокно TeraLight™ Metro.
• Волокно типа Е-SMF (с уменьшенными потерями в области «во-
дяного» пика (Water Peak Area)) обеспечивает оптимальные рабочие
параметры во всех окнах прозрачности (включая диапазон Е) в систе-
мах с дальностью менее 70 км.
• Многомодовые волокна 50/125 мкм и 62.5/125 мкм предназначены
для использования в локальных сетях. ММ волокно с торговой мар-
кой Glight™ обеспечивает на расстоянии до 300 м пропускную способ-
ность 10 Гбит/с.
• Волокна SMF, Е-SMF и TeraLight™ обеспечивают оптимальные ра-
бочие параметры диапазонах С, L и S, однако волокна SMF и Е-SMF не
рекомендуется использовать на участках протяженностью более 70 км.
• Волокно TeraLight™ Ultra идеально подходит для применения в си-
стемах дальней и сверхдальней связи, обеспечивая пропускную спо-
собность до 10.2 Тбит/с на расстоянии 300 км.
Примечания:
• Metro - оптические системы с мультиплексированием каналов по
длинам волн, обеспечивающие передачу сигналов со скоростью
10 Гбит/с на расстояние порядка 100 км без компенсации дисперсии.
Отрицательная дисперсия волокна TeraLight™ Metro на длине волны
1310 нм позволяет использовать более дешевые и более мощные ла-
зеры с прямой модуляцией излучения (с положительным чирпин-
гом).
• Long haul - системы дальней связи (> 200 км) с высокой скоростью
передачи данных (10 и 40 Гбит/с), с плотным спектральным уплот-
нение каналов и с рамановским усилением. Волокно TeraLight™ Ultra
обладает малыми потерями и малой величиной ПМД, малым накло-
ном дисперсионной характеристики и большой площадью модово-
го пятна. На сегодняшний день оно обеспечивает оптической систе-
ме дальней связи самую низкую себестоимость в расчете на один бит
передаваемой информации.
Оптические волокна для линий связи
143
4
МНОГОМОДОВЫЕ
ВОЛОКНА
$ 1. Введение
Многомодовые волокна применяются в основном в локальных
вычислительных сетях и в линиях с низкой скоростью передачи дан-
ных. Стандартные многомодовые волокна были рассчитаны на при-
менение совместно со светодиодами - наиболее надежными и деше-
выми полупроводниковыми источниками излучения. Специально
для работы в стандарте Gigabit Ethernet были разработаны волокна с
более высоким коэффициентом широкополосности. Они использу-
ются совместно с лазерами, так как светодиоды не обладают быстро-
действием, необходимым для работы в стандарте Gigabit Ethernet. На
российском рынке представлены многомодовые волокна ведущих за-
рубежных компаний, таких, как Corning и Lucent (США), Alcatel
(Франция) и многих других.
Многомодовые волокна представляют собой достаточно «старый»
тип волокна, подробно описанный в литературе и в соответствующих
спецификациях. В большинстве случаев при его использовании не
требуется особых знаний по волоконной оптике. Пожалуй, основны-
ми вопросами, которые вызывают затруднения, являются понятия
моды и межмодовой дисперсии. Эти вопросы мы рассмотрим в I раз-
деле.
Во II разделе описаны методы изготовления оптических волокон с
малыми потерями. Многомодовые ступенчатые волокна были исто-
рически первым типом волокна, в котором был преодолен барьер в
20 дБ/км, после чего волоконно-оптическая связь стала экономичес-
ки целесообразной. Поэтому раздел по технологии волокон мы вклю-
чили в главу по многомодовым волокнам. Интерес к технологии из-
готовления оптических волокон в последнее время вновь возрос в свя-
зи началом строительства в России заводов по производству опти-
ческих волокон.
144
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
Раздел I
МЕЖМОДОВАЯ ДИСПЕРСИЯ
$ 2. Связь между понятиями луча и моды
Свет, распространяющийся в волокне, можно представить в виде
суммы элементарных составляющих (мод). Каждая мода распростра-
няется параллельно оси волокна со своим значением фазовой и груп-
повой скорости, поляризации и распределением амплитуды в попе-
речном сечении. Фазовый фронт у мод плоский, а нормаль к плос-
кости фазового фронта параллельна оси волокна (рис. 4.1). Основное
достоинство представления света в виде суммы мод состоит в том, что
при распространении в волокне мода не меняет своего распределения
амплитуды и фазы в поперечном сечении.
Рис. 4.1. Распределение амплитуды и фазы для первых двух мод волокна. Первая мо-
да симметричная, вторая асимметричная. Фазовый фронт плоский и перпенди-
кулярен оси волокна
В то же время каждую моду можно представить в виде суммы пло-
ских волн, изображаемых в виде лучей, образующих конус. Причем
чем выше номер моды, тем больше угол раствора лучей, образующих
этот конус (рис. 4.2). Хотя моду можно представить только полным
набором таких лучей, ее часто изображают одним лучом. При этом
подразумевается, что чем больше угол наклона луча, тем выше номер
моды.
В цифровых линиях передачи свет распространяется в волокне в
виде последовательности импульсов. Эта последовательность им-
пульсов переносится одновременно всеми модами и, соответственно,
образующими их лучами. Так как угол наклона лучей, образующих
Оптические волокна для линий связи
145
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
более высокую моду, больше, чем у лучей, образующих более низкую
моду, то импульсы, передаваемые высшими модами, запаздывают
сильнее. Поэтому в многомодовом волокне импульсы, передаваемые
разными модами, испытывают разную задержку и могут наклады-
ваться друг на друга. Этот механизм уширения импульсов называ-
ют межмодовой дисперсией (рис. 4.3).
Первая мода
Вторая мода
Рис. 4.2. Лучи, формирующие первую и вторую моды волокна. Угол наклона лучей во
второй моде больше, чем в первой моде, и они глубже проникают в кварцевую обо-
лочку
Рис. 4.3. Межмодовая дисперсия в многомодовом волокне
146
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕЖМОДОВАЯ
ДИСПЕРСИЯ
$ 3. Градиентное волокно
Хотя лучи проходят в волокне разное расстояние, можно подо-
брать такую форму профиля показателя преломления (близкую к па-
раболической), что все лучи будут запаздывать почти на одно и то же
время. Волокна с таким профилем показателя преломления называ-
ются градиентными.
Траектории меридиональных лучей (лучей, проходящих через ось
волокна) в градиентном волокне изображены на рис. 4.4. Лучи, со-
ответствующие основной (первой) моде волокна, проходят кратчай-
шим путем, но с наименьшей скоростью, так как распространяются
вблизи оси волокна, где показатель преломления сердцевины макси-
мален. Лучи, соответствующие высшим модам, проходят по более
длинным траекториям, но с большей скоростью, так как их траекто-
рии удалены дальше от оси волокна. В результате, несмотря на раз-
ную длину траекторий, лучи проходят их за одинаковое время.
Рис. 4.4. Траектории меридиональных лучей в градиентном волокне. Числовая апер-
тура NA = sin а
$ 4. Дифференциальная модовая задержка
Как известно, светодиоды являются наиболее надежными и деше-
выми полупроводниковыми источниками излучения. Однако свето-
диоды являются многомодовыми источниками излучения, и для пе-
редачи их излучения необходимо использовать многомодовые волок-
на. В основном по этой причине, а также из-за большей надежности
соединений в таких волокнах они сохранились в локальных вычис-
лительных сетях (несмотря на то, что стоимость многомодовых во-
локон больше, чем у одномодовых).
Оптические волокна для линий связи
147
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Однако светодиоды из-за их невысокого быстродействия (~ 200
МГц) не пригодны для использования в качестве передатчиков в стан-
дарте Gigabit Ethernet. Поэтому в этом стандарте было регламентиро-
вано использование совместно с многомодовым волокном лазерных
источников излучения. В частности - плоскостных полупроводни-
ковых лазеров с вертикальным резонатором VCSEL (Vertial Cavity
Surface Emitting Laser), работающих в диапазоне 850 мкм. Лазеры с та-
кой структурой в последнее время интенсивно производятся, и по
своей стоимости они приближаются к стоимости светодиодов.
Казалось бы, при согласовании лазера с многомодовым волокном
не должно возникать особых проблем - свет от лазера должен, прак-
тически полностью, вводиться в многомодовое волокно, возбуждая в
нем несколько низших мод. Однако типовые многомодовые волок-
на обладают небольшим технологическим дефектом в виде провала
в середине профиля показателя преломления (рис. 4.5). Возникает
этот провал из-за частичного испарения примеси GeO2 в процессе
схлопывания заготовки для волокна.
Рис. 4.5. Профиль показателя преломления градиентного волокна. Провал в сере-
дине профиля возникает из-за частичного испарения примеси GeO2 в процессе схло-
пывания заготовки для волокна
Наличие провала в середине приводит к тому, что в волокне воз-
буждаются одновременно моды и наиболее низкого, и наиболее вы-
сокого порядка. Так как эти группы мод распространяются с разны-
ми скоростями, то возникает так называемый эффект дифференци-
альной модовой задержки, приводящий к расщеплению импульсов.
Устранить это расщепление импульсов можно, сместив на 10-20 мкм
место ввода излучения от оси волокна. Это смещение осуществляет-
ся с помощью специальных шнуров МСР (Mode Conduction Patch-
148
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕЖМОДОВАЯ
ДИСПЕРСИЯ
cord) при работе с волокнами старых типов. Волокна нового типа (без
провала в середине профиля показателя преломления), такие, как
InfiniCore CL компании Corning, соединяются с лазером непосредст-
венно без использования шнуров МСР.
В линиях связи с лазерными источниками излучения естественно
использовать и одномодовое волокно, тем более что стоит оно дешев-
ле. Однако из-за меньшей стоимости оконечной аппаратуры и мон-
тажа линии с многомодовыми волокнами ценовое преимущество од-
номодового волокна начинает сказываться только при длинах линии
больше 1.5 км (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Зависимость стоимости ВОЛСЛВС Fast Ethernet от длины тракта с мно-
гомодовыми и одномодовыми волокнами
$ 5. Спектры коэффициентов широкополосности
Для осуществления передачи сигналов в стандарте Gigabit Ethernet по-
требовались не только быстродействующие передатчики, но также и во-
локна, способные поддерживать скорость передачи порядка 1 Гбит/с. Ча-
стотная характеристика многомодовых волокон, как уже говорилось,
сильно зависит от формы профиля показателя преломления (рис. 4.7).
Как видно из этого рисунка, в градиентных волокнах с оптималь-
ной формой (а ~ 2) коэффициент широкополосности почти на три
порядка больше, чем в ступенчатых многомодовых волокнах. В по-
следних моделях градиентных волокон за счет тщательного контро-
ля профиля коэффициент широкополосности увеличен в несколь-
ко раз (таблица № 4.1).
Однако так как форма профиля сама зависит от длины волны, то
максимальное значение коэффициента широкополосности может
Оптические волокна для линий связи
149
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
быть достигнуто только на какой-то одной длине волны. В стандарт-
ных многомодовых волокнах форма профиля оптимизировалась на
длине волны 1300 нм (вблизи нуля коэффициента материальной дис-
персии волокна). При производстве новых типов волокон коорди-
нату максимума сдвигают в сторону коротких волн (рис. 4.8), что при-
водит не только к увеличению коэффициента широкополосности во-
локон в первом окне прозрачности, но и делает тракт более универ-
сальным, выравнивая значения этих коэффициентов в первом и
втором окнах прозрачности.
Рис. 4.7. Зависимость межмодовой дисперсии от параметра профиля показателя
преломления а, где п(г) - профиль показателя преломления, и, и п2- показатели
преломления сердцевины (г = 0) и оболочки, а — радиус сердцевины, V = (щ — п2) /
Рис. 4.8. Спектральные характеристики коэффициента широкополосности гради-
ентных волокон. А - стандартное волокно, В — широкополосное волокно
150
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕЖМОДОВАЯ
ДИСПЕРСИЯ
Наиболее совершенные модели градиентных волокон обеспечива-
ют необходимую по протоколу Gigabit Ethernet скорость передачи 1
Гбит в секунду на расстояниях 1-2 км. Для таких волокон расстояние
указывается непосредственно на марках (в метрах). Оптические па-
раметры градиентных волокон компании Corning с улучшенными ха-
рактеристиками представлены в таблице № 4.1. Максимальные рассто-
яния, на которых обеспечивается скорость передачи Гбит в секунду в
волокнах GLight компании Alcatel, приведены в диаграмме на рис. 4.9.
Таблица №4.1. Оптические параметры градиентных волокон компании Corning
Тип волокна Диаметр жилы, мкм Числовая апертура, NA Потери 850/1300 нм, дБ/км Коэффи- циент широкопо- лосное™, МГ ц-км Гарант, дальность (м) для Gigabit Ethernet
62/5/125 CPG6 62.5 0.275 3/0.7 200/400
50/125 СРС6 50 0.20 2.5/0.8 400/1000
InfiniCor- 300 62.5 0.275 3/0.7 300
InfiniCor- 600 50 0.20 2.5/0.8 600
InfiniCor CL-1000 62.5 0.275 3/0.7 1000
InfiniCor CL-2000 50 0.20 2.5/0.8 2000
Из таблицы видно, что у волокон 50/125 не только диаметр сердце-
вины, но и числовая апертура меньше, чем у волокон 62.5/125, и, соот-
ветственно, волокна 50/125 направляют меньшее число мод. У волокон
с меньшим числом мод легче добиться большего коэффициента широ-
кополосности, да и стоит оно меньше. Учитывая, что эффективность
ввода излучения от лазерных источников не зависит от числа мод, во-
локна 50/125 часто используются при строительстве ЛВС, несмотря на
то, что действующая редакция стандарта TIA/EIA-568-A не рекоменду-
ет их применение.
Оптические волокна для линий связи
151
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Рис. 4.9. Максимальное расстояние (в метрах) при скорости передачи 1 Гбит для
волокна GLight 62.5 (Alcatel)
Стандарты на ММ волокна. Наиболее важными параметрами ММ
волокон являются потери и коэффициент широкополосности. Оба
эти параметра определяются в стандартах для длин волн 850 нм и 1300
нм, на которых работает большая часть сетевого оборудования.
В таблице № 4.2. представлены спецификации на ММ волокно,
содержащиеся в соответствующих стандартах на структурирован-
ную кабельную систему (СКС): ISO/IEC 11801 и TIA/EIA 568. Этих
характеристик вполне достаточно для обеспечения таких приложе-
ний, как Fast Ethernet, FDDI и ATM, необходимой полосой пропус-
кания при любых стандартных длинах линий. Согласно существу-
ющим стандартам, максимальная длина кабельной линии для ММ
волокна равна 2000 м. Однако пропускную способность, достаточ-
ную для передачи более широкополосных сигналов Gigabit Ethernet,
стандартное ММ волокно обеспечивает только на меньших длинах
линий - только до 500 м.
Таблица № 4.2. Стандартные спецификации градиентного ММ волокна
Диаметр сердцеви- ны, мкм Потери, дБ/км Коэффициент широкополосности, МГц км
X = 850 нм X = 1300 нм X = 850 нм X = 1300 нм
62.5 Не более 3.5 Не более 1.5 Не менее 200 Не менее 500
50 Не более 3.5 Не более 1.5 Не менее 500 Не менее 500
152
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
МЕЖМОДОВАЯ
ДИСПЕРСИЯ
Учитывая требования технологии Gigabit Ethernet, Международ-
ная организация по стандартизации (ISO) подготовила новые специ-
фикации на три класса ММ волокон: ОМ1, ОМ2 и ОМЗ. Эти классы
дифференцируются по затуханию и коэффициенту широкополосно-
сти. Согласно новому (второе издание) стандарту ISO/IEC 11801, пре-
дельно допустимое затухание в волокнах классов ОМ1, ОМ2 и ОМЗ
на длинах волн 850 и 1300 нм составляет 3.5 и 1.5 дБ/км. Определен-
ный тем же стандартом минимальный коэффициент широкополос-
ности представлен в таблице № 4.3.
Таблица Ns 4.3. Минимальный коэффициент широкополосности ММ волокон
Класс волокна Диаметр сердцевины, мкм Коэффициент широкополосности при насыщающем возбуждении, МГцхкм Коэффициент широкополосности при возбуждении с помощью VCSEL, МГцхкм
X = 850 нм 1 = 1300 нм X = 850 нм
ОМ1 50 или 62.5 200 500 н/д
ОМ2 50 500 500 н/д
ОМЗ 50 1500 500 2000
В заключение раздела приведем графики, иллюстрирующие прогно-
зы по инсталляции многомодовых волокон.
Рис. 4.10. Количество многомодовых волокон, инсталлируемых в России и по всему
миру.
Оптические волокна для линий связи
153
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Раздел II
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ волокон
$ 6. Методы изготовления волокон с малыми потерями
Методы изготовления оптических волокон с малыми потерями
можно разделить на две большие группы: традиционные стекольные
(метод двойного тигля и метод разделения фаз) и новые методы (ос-
нованные на процессе химического парафазного осаждения (CVD -
Chemical Vapor Deposition)). Традиционные стекольные методы не
обеспечивают необходимого уровня чистоты материалов, и изготов-
ленные с их помощью оптические волокна обладают слишком боль-
шими потерями (1000... 100 дБ/км). Новые методы позволяют созда-
вать материалы чрезвычайно высокой чистоты (CVD процесс приме-
няется и в полупроводниковой промышленности), и изготовленные
с их помощью оптические волокна обладают предельно малыми по-
терями (~ 0.2 дБ/км на X — 1550 нм).
В новых методах производство волокон разделяется на две основ-
ные стадии: изготовление заготовки и вытяжка волокна из заготовки.
Для вытяжки волокон используется практически одинаковая техно-
логия и оборудование, и все различия в методах изготовления воло-
кон проявляются только на стадии изготовления заготовки. Эти раз-
личия обусловлены в основном тем, что для массового производст-
ва волокон необходимы заготовки большого размера. Изготавливать
их, учитывая относительно небольшие скорости процесса химичес-
кого парафазного осаждения, достаточно сложно.
Оценим типичный размер и вес заготовки, исходя из длины отрез-
ка волокна (до 250 км), который наматывается на раздаточную катуш-
ку (длина волокон на транспортировочных катушках 50 км и меньше).
Диаметр кварцевой оболочки волокна равен 125 мкм, а плотность квар-
цевого стекла 2.2 г/см3. Отсюда получаем, что кварцевое стекло в от-
резке волокна длиной 250 км занимает объем 3125 см3 и весит 6875 г.
Заготовка, естественно, должна быть немного больше (ее еще надо
закрепить в установке для вытяжки). Положим для оценки, что она ве-
сит 7 кг. При длине 1 м диаметр такой заготовки будет равен пример-
но 6.3 см (рис. 4.11). Для справки: самая большая заготовка (изготовлен-
ная методом VAD - Vapor Axial Deposition) весит около 80 кг (длина 2
м, диаметр 15 см), а общий вес всех заготовок, учитывая, что в линии
связи уложено около 100 миллионов километров волокон, составляет
около трех тысяч тонн. Скорость же вытяжки достигает 1.2 км/мин, и,
соответственно, 250 км волокна можно вытянуть за 3.5 часа.
154
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
6.3 см
100 см
200 см
Рис. 4.11. Размеры заготовок для телекоммуникационных волокон
а) Заготовка весом в 7 кг, из которой можно вытянуть 250 км волокна за 3.5 часа
6) Самая большая заготовка (изготовленная методом VAD) весом в 80 кг. Из нее
можно вытянуть 3000 км волокна
16 СМ
Время, затрачиваемое на изготовление заготовок, как правило, ве-
лико и ограничено в основном низкой скоростью осаждения слоев
кварцевого стекла
t = М/ voc = (TtD23/4) L3 p/v^, (4.1)
где M = (nD23/4) L3 р - масса осажденного стекла (D3 - диаметр заго-
товки, L3 - длина заготовки, р = 2.2 г/см3 - плотность стекла), voc - ско-
рость осаждения слоев.
В различных вариантах CVD процессов скорость осаждения сло-
ев изменяется в достаточно широких пределах от 0.5 г/мин до 6 г/мин.
Для того чтобы изготовить рассмотренную нами выше заготовку мас-
сой в 7 кг, даже при самой высокой скорости осаждения ( ~ 6 г/мин)
потребуется весьма значительное время (~ 20 часов). Если скорость
осаждения будет заметно ниже, то изготовить такую большую заго-
товку только путем осаждения нереально. В этом случае использу-
ют комбинированный метод. Сердцевину заготовки из сверхчисто-
го кварцевого стекла изготавливают с помощью CVD процесса, а за-
тем на нее надевают кварцевую трубку (жакетируют) или каким-ли-
бо другим путем осаждают слой кварцевого стекла.
В настоящее время при производстве телекоммуникационных во-
локон применяются три основных варианта CVD процесса:
• Внутреннее парафазное осаждение (IVD - Inside Vapor Deposition),
его часто обозначают как MCVD - Modified Chemical Vapor Deposition
- модифицированное химическое парафазное осаждение.
Оптические волокна для линий связи
155
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
• Внешнее парафазное осаждение (OVD - Outside Vapor Deposition).
• Осевое парафазное осаждение (VAD - Vapor Axial Deposition).
Далее мы рассмотрим кратко все эти варианты, но вначале опи-
шем CVD процесс, с которого началась разработка кварцевых опти-
ческих волокон. В нем уже содержались все принципиальные реше-
ния, обеспечившие успех новым методам изготовления оптических
волокон с малыми потерями.
$ 7. CVD процесс, разработанный впервые в компании Coming
Впервые CVD процесс для производства оптических волокон при-
менил Дональд Кек в компании Corning. С помощью этого процес-
са в конце 1960-х годов ему удалось получить волокна с рекордно ма-
лыми потерями (около 20 дБ/км). Этот был прорыв, так как после
преодоления барьера в 20 дБ/км волоконно-оптическая связь стано-
вилась экономически целесообразной. После этого многие компании
по всему миру включились в разработку телекоммуникационных во-
локон.
Вариант CVD процесса, который использовала компания Corning,
в дальнейшем стали называть «внутренний». В нем в качестве квар-
цевой подложки использовалась опорная трубка, на внутреннюю по-
верхность которой осаждались слои стеклообразующего окисла SiO2
и легирующего окисла GeO2, образовывавшиеся в результате гидро-
лиза в пламени. Для этого в горелку подавали смесь тетрахлорида
кремния (SiCl4) и легирующего хлорида (GeCl4) с кислородом О2 и го-
рючим газом (рис.4.12).
Рис. 4.12. Схема процесса внутреннего химического парафазного осаждения, при-
мененного в компании Corning при изготовлении заготовок оптического волокна
Продукты гидролиза в пламени прокачивались через опорную
трубку, нагретую в печи до температуры, необходимой для стекло-
вания осаждаемых на нее слоев белой сажи. Меняя концентрацию ле-
156
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
гирующих хлоридов, можно было менять величину показателя пре-
ломления наносимых слоев и создавать заготовки с заданным профи-
лем. После нанесения нужного числа слоев опорная трубка нагрева-
лась до температуры плавления кварцевого стекла и схлопывалась под
действием сил поверхностного натяжения в сплошную заготовку
(рис. 4.13).
Таким образом, были решены две, казалось бы, противоречивые
задачи: создание заготовки из сверхчистого кварцевого стекла и одно-
временно легирование этого стекла примесями для формирования в
ней соответствующего профиля показателя преломления.
Возможность получения сверхчистого кварцевого стекла в CVD
процессе обусловлена тем, что тетрахлорид кремния хорошо очища-
ется и кипит при низкой температуре (58°С). Поэтому примеси, ко-
торые приводят к дополнительным потерям в рабочем диапазоне
длин волн (в основном это примеси тяжелых металлов), остаются
преимущественно в жидком состоянии. Напомним, что в полупро-
водниковой промышленности похожий процесс (реакция паров те-
трахлорида кремния с водородом) используется для массового про-
изводства сверхчистого кремния. На начальной стадии разработки по-
тери возникали так же из-за рассеяния света на пузырях, образующих-
ся в слоях кварцевого стекла. От этих пузырей удалось избавиться за
счет откачки паров из зоны реакции.
Вторую часть задачи удалось решить, подобрав легирующие при-
меси (германий, бор, фосфор, фтор), которые не вносят заметных по-
терь в рабочих диапазонах длин волн (0.6-1.6 мкм). Легирование
кварцевого стекла может как повышать, так и понижать его показа-
тель преломления. Наиболее распространенной примесью является
германий. Именно его используют для повышения показателя пре-
ломления сердцевины SM волокон. Примеси фосфора также приво-
Оптические волокна для линий связи
157
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
дят к увеличению показателя преломления, а примеси бора и фтора -
к его уменьшению. Так, в SM волокнах с депрессированной оболоч-
кой примесь фтора используется для понижения показателя прелом-
ления световедущей оболочки (часть оболочки, примыкающая непо-
средственно к сердцевине).
Хотя метод, запатентованный компанией Corning (в 1973 г.),
был, безусловно, успешным, но он обладал низкой производитель-
ностью. Диаметр опорной трубки был меньше дюйма (при длине
около метра), а на осаждение нужного числа слоев тратился целый
рабочий день. После схлопывания опорной трубки получалась за-
готовка диаметром около 10 мм и длиной около метра. Из такой за-
готовки можно вытянуть всего лишь 5... 10 км волокна. Для сравне-
ния - строительная длина оптического кабеля в наземных линиях
достигает 5 км, а в подводных еще в несколько раз больше. Кроме
того, этот метод мог быть легко скопирован конкурентами, так как
слишком уж напоминал известный в электронике процесс получе-
ния чистого кремния.
Метод внутреннего парафазного осаждения (IVD) обладает тре-
мя основными недостатками:
• Малый диаметр заготовки (~ 1 см) и низкая скорость осаждения
(0.1...0.5 г/мин) ограничивают возможность применения этого мето-
да для массового производства волокон.
• Для изготовления заготовки необходимо использовать прецизи-
онную опорную трубку.
• Излишки паров воды, образующиеся в процессе гидролиза в пла-
мени, приводили к увеличению потерь (наиболее сильный пик на
Х= 1.37 мкм).
$ 8. Внешнее осаждение (OVD метод)
В конце 1977 г. компания Corning начала разработку метода
внешнего парафазного осаждения (OVD), альтернативного методу
внутреннего парафазного осаждения (IVD). В нем также использу-
ется процесс гидролиза в пламени, но вместо опорной трубки при-
меняется затравочный керамический стержень диаметром 5... 10 мм,
закрепленный в тепломеханическом станке на расстоянии около 15
см от горелки (рис. 4.14). На этот стержень направляется поток на-
гретых порошкообразных частиц стекла и легирующих окислов,
образующийся в пламени многосопловой горелки. Частицы стекла
прилипают к стержню в виде белой сажи и формируют многослой-
ную микропористую заготовку. Неосевшие порошкообразные час-
158
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
тицы стекла и газообразные побочные продукты гидролиза в пла-
мени удаляются через вытяжную трубу. Таким образом, в методе
OVD отпадает необходимость в прецизионной сверхчистой кварце-
вой трубке, и, более того, эти трубки часто и изготавливают с помо-
щью OVD метода.
Рис. 4.14. Схема внешнего химического парафазного осаждения (OVD)
После осаждения частиц микропористая заготовка легко снима-
ется с многократно используемого затравочного стержня (коэффи-
циент температурного расширения керамики много больше, чем у
кварца). Затем она помещается в печь с инертным газом (например,
гелием), где остекловывается (при температуре порядка 1500° С) и де-
газуется через поры (рис. 4.15). Газы, вытесняемые из заготовки во
время остекловывания, выходят через микропоры и не захватывают-
ся в виде пузырьков в полностью остеклованной заготовке.
Остеклованная
часть заготовки
Микропористая
часть заготовки
Рис. 4.15. Остекловывание и схлопывание заготовки в методе OVD
Оптические волокна для линий связи
159
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Продукты сгорания горючего газа, образующиеся во время осаж-
дения стеклянных микрочастиц, могут внести в заготовку примеси
гидроксила ОН (ответственные за пик поглощения на А. — 1.37 мкм).
Практически все примеси гидроксила удаляются за счет обработки за-
готовки газообразным хлором в процессе ее остекловывания.
В современной модификации метода OVD - методе внешнего
плазменного осаждения (метод PVD - Plasma Outside Deposition) вме-
сто кислородно-водородной горелки применяют плазменную горел-
ку. Это позволяет не только избавиться от появления продуктов сго-
рания горючего газа, но и существенно повысить рабочую темпера-
туру. При этом если выходящий из кислородно-водородной горел-
ки факел состоит из частиц двуокиси кремния, осаждаемых на по-
верхности в виде белой сажи, то факел, выходящий из плазменной го-
релки, состоит в основном из частиц моноокиси кремния и атомар-
ного кислорода. Эти частицы соединяются, образуя двуокись крем-
ния, и осаждаются на поверхность заготовки уже непосредственно в
остеклованном виде.
На последней стадии изготовления заготовки она нагревается до тем-
пературы размягчения (~ 2000° С), центральное отверстие в заготовке
затягивается (схлопывается) и образуется сплошная заготовка. В про-
цессе схлопывания опорной заготовки могут возникнуть два основных
типа дефекта. Первый дефект заключается в том, что при схлопыва-
нии заготовка стремится деформироваться в стержень эллиптическо-
го сечения. Второй дефект проявляется в виде провала в профиле по-
казателя преломления. Этот провал появляется из-за того, что высокая
температура, необходимая для размягчения опорной трубки, способ-
ствует усилению диффузии легирующей примеси к поверхности сло-
ев и их испарению во внутреннее пространство трубки.
Оба эти дефекта - эллиптичность и провал в профиле показателя
преломления - передаются волокну в процессе его вытяжки. Провал в
профиле показателя преломления одномодового волокна практически
не влияет на его дисперсионные характеристики, так как занимает ма-
лую часть модового пятна и действие эффективно усредняется.
В то же время провал в профиле показателя преломления много-
модового (градиентного) волокна (за счет эффекта дифференциаль-
ной модовой задержки (Глава 4, $ 4)) существенно ограничивает ши-
рокополосность волокна при работе с лазерным источником излу-
чения. Эллиптичность волокна, наоборот, ухудшает в основном ха-
рактеристики одномодовых волокон (например, увеличивает PMD
и потери в сварных соединениях) и практически не влияет на харак-
теристики многомодовых волокон.
160
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
♦ SUMITOMO ELECTRIC
Sumitomo Electric Industries Ltd., (SEI) является одним из ведущих
мировых производителей оптических волокон и кабелей,
сварочных аппаратов и фотонной продукции. С начала своего
создания сто лет назад, компания следовала стратегии активного
развития инженерных исследований и совершенствования технологии.
Поощряя развитие отечественной технологии, и успешно развивая
бизнес в этой области, SEI заняла ключевые позиции в происходящих в настоящее время
глобальных информационных преобразованиях.
Оптические волокна Sumitomo
e-mail: info-foe-ml@ml.sei.co.jp
website:ttp://www.sei.co.jp/fbr-prdcts/flash.htm
Оптические волокна компании Sumitomo открывают новые
возможности для оптических телекоммуникационных сетей.
Все волоконные изделия изготавливаются с помощью
сложного, но эффективного производственного процесса VAD
(Vapor Phase Axial Deposition).
Оптические волокна Sumitomo
SMF Лучшее в мире высококачественное G.652 SMF
PureBand SMF без водяного пика для городских сетей
PureMetro NZDSF для городских DWDM и CWDM сетей
PureGuide NZDSF для сверхдлинных DWDM сетей
Z-Fiber Волокно с сердцевиной из чистого кварца
Z-PLUS-Fiber Улучшенное Z-Fiber
PureCouple Волокно с сбалансированной дисперсией
Ribbon Ленточное волокно с числом волокон 4-24
Сварочные аппараты
e-mail: jfusion@comm.sei.co.jp
website: http://www.sei.co.jp/welcome s.html
SEI МИРОВОЙ ЛИДЕР В РАЗРАБОТКЕ СВАРОЧНЫХ АППАРАТОВ
TYPE-37
Лидер нового поколения высокоточных сварочных аппаратов.
• Самый лёгкий и компактный
(Размеры: 150 х 150 х 176 мм Вес: 4.1 кг)
•Двухосная оптическая система новейшей разработки
с большим (340х)увеличением
•Система (APDS) автоматического определения типа волокна
•Сертификат соответствия №ОС/1-ОК-366
TYPE-65
Компактный аппарат для массовой сварки волокон сварки
волокон с системой FFES*
•Одинаковая фокусировка для всех волокон
• В разработанной нами недавно оптической системе высшего
качества изображения всех волокон выводятся на на экран
одновременно с одинаковым увеличением
SAMSUNG DIGITall)
everyone's Invited»
*010104040.04
Компания Samsung начала выпуск оптоволоконной продукции
в 1983 году и с тех пор сосредоточила свои усилия в направлении
разработки самых совершенных технологических решений.
В настоящее время Samsung разрабатывает, производит и предлагает
своим партнерам весь спектр продукции от волокна, кабеля
и соединителей до различных типов оптических компонентов и модулей,
используемых при создании современных оптоволоконных сетей связи
и передачи данных. Высокое качество продукции Samsung
позволяет нашим партнерам во всем мире создавать сети
и предлагать клиентам услуги высочайшего качества.
Подразделение систем связи
Московского представительства Samsung
Тел: +7(095) 797-2442
Факс: +7(095) 797-2443/44
E-mail: telecom@samsung.ru
AMSUN
Yangtze Optical Fibre and Gable Company Ltd.
Высокие технологии и вековые традиции
Компания Yangtze Optical Fibre and Cable
Company I td. (YOFC) была организована
бывшим министерством Почты и
Гелскомму пиканий Китая, муниципальным
управлением Юхана и Нидерландским
О1дслснием компании Philips в 1998 г, для
работы в области высоких гехнологий. В
настоящее время она управляется совместно
China Telecommunications (Group) Corporation,
Wuhan Changjiang telecommunications Indus-
trial Group Corporation Ltd. и Нидерландской
компанией Draka I folding N.V
YOI-C владеет полным набором технологий,
оборудования и мощностями необходимыми
I ля изготовления преформ, вытяжки волокна
и сто клонирования и не имеет себе равных в
Китае по объему иротводства и продаж
оптических волокон и кабеля. Она снабжает
своими изделиями не только провинции
Китая, но и поставляв! их на рынки США,
Японии, Южной Кореи, Сингапура, Таиланда,
Австралии, Европы, Среднего Востока,
Индии. Колумбии и г.д.
Адрес
Телефон
Интернет
E-mail
: 4# Guanshan Er Road, Wuhan 430073 China
: +86 27 87802541 Fax +86 27 87802536
: www.yofcfiber.com
: yanchangkun@yofc.com
lijun_mkt@yofc.com
YANGTZE OPTICAL
FIBRE AND CABLE
COMPANY LTD.
ofs
Верный путь в Светлое Будущее™
A Proven Path to a Brilliant Future™
Leading Optical Innovations
Начав свое лидерство с первого коммерческого применения
оптического волокна в 1977 г, OFS всегда находились на переднем
фронте оптико-волоконных технологий связи. OFS первыми
создали оптоволокно новых поколений, включая волокно TrueWave1
RS с ненулевой смещенной дисперсией для дальних линий, волокно
All Wave - решение для зоновой и городской сети. Эти традиции
находят свое продолжение в новых разработках оптического волокна-
TrueWave Reach для магистральных линий большой протяженности,
UltraWave™ для трансокеанских линий и наземных магистралей,
LaserWave™ для локальных и внутриобъектовых сетей.
Начиная от протяженных трансокеанских и дальних наземных
линий связи, включая зоновые, городские и местные линии, и
заканчивая локальными и внутриобъектовыми линиями оптико-
волоконной связи. OFS поставляет надежное, проверенное оптическое
волокно для любых применений.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
В методе OVD устранены все основные недостатки, которыми об-
ладал метод IVD, впервые примененный Corning:
• Высокая скорость осаждения (3...4 г/мин) в сочетании с возмож-
ностью значительного увеличения размеров заготовки делает пер-
спективным его применение для массового производства телекомму-
никационных волокон.
• Заготовки производятся без использования опорных трубок, и,
кроме того, метод OVD позволяет изготавливать прецизионные квар-
цевые трубки.
• Примеси гидроксильных ионов (ОН) удаляются в процессе остек-
ловывания заготовки путем обработки ее хлором.
§ 9. Осевое осаждение (VAD метод)
Японские компании (Sumitomo, Hitachi, Fujikura, Furukawa) сосредо-
точили свои усилия на разработке метода осевого (аксиального) па-
рафазного осаждения (VAD) как наиболее подходящего для массо-
вого производства телекоммуникационных волокон. Этот метод, на-
зываемый также методом Вернейля, позволят в принципе изготав-
ливать заготовки неограниченной длины. Заготовка растет в осевом
направлении, а профиль показателя преломления задается путем из-
менения концентрации примесей по радиусу (рис. 4.16).
Для формирования заготовки используется несколько кислород-
но-водородных горелок - таких же, как и в методе OVD. Соответст-
венно повышается и производительность метода (до 4.. .6 г/мин). Од-
на горелка осаждает продукты гидролиза в пламени на торцевую по-
верхность затравочного стержня, формируя сердцевину заготовки.
Тут же, непосредственно после образования микропористой сердце-
вины заготовки с помощью дополнительных горелок, формируется
и оболочка заготовки (рис. 4.17). Далее микропористая заготовка на-
гревается в печи примерно до 1600°С, и в результате стеклования по-
лучается прозрачная заготовка.
Так как в методе VAD отсутствует операция схлопывания заго-
товки, то отсутствует и провал в профиле показателя преломле-
ния. Основное же достоинство этого метода - в его высокой про-
изводительности: более 25 % волокон, уложенных в линии связи
по всему миру, изготовлены с помощью метода VAD. В то же вре-
мя его широкому промышленному внедрению препятствует слож-
ность автоматизированной системы управления, обусловленная
многочисленностью параметров, подлежащих контролю и регули-
рованию.
Оптические волокна для линий связи
161
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Рис. 4.16. Схема изготовления заготовки методом VAD
Рис. 4.17. Схема нанесения слоев на заготовку в VAD методе
§10 . Внутреннее осаждение (MCVD метод)
В Bell Laboratory кварцевые оптические волокна создавались (с 1972 г.)
специалистами, хорошо знакомыми с технологией парафазного осаж-
дения кремниевых пленок в полупроводниках. В Bell Laboratory, так
же как и в Corning, начали с разработки внутреннего метода CVD, но
в этом методе им удалось продвинуться немного дальше и создать бо-
лее совершенный вариант, который принято называть модифици-
рованное химическое парафазное осаждение MCVD. Причем детали
технологии MCVD были опубликованы в открытой печати (в 1974 г.).
162
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
В MCVD методе газовая горелка находится снаружи (рис. 4.18), и
пары воды, образующиеся в ее пламени, не попадают в слои стекла,
осаждающиеся за счет теплового окисления внутри опорной трубки.
Напомним, что в варианте внутреннего метода, применявшегося в
Corning, использовался процесс гидролиза в пламени и не была реше-
на проблема удалении излишков паров воды, попадавших в слои
осажденного стекла из пламени горелки.
Рис. 4.18. Схема модифицированного химического парафазного осаждения (MCVD)
Однородность геометрических параметров заготовки в значи-
тельной степени определяется однородностью геометрических пара-
метров опорной трубки. Поэтому изготовление заготовки начина-
ется с отбора опорных трубок (допускаются: вариации диаметра
< 2 %, эллиптичность < 1 %, изгиб < 1 мм/м). Отобранная опор-
ная трубка промывается плавиковой кислотой и дистиллированной
водой, высушивается и закрепляется горизонтально в патронах теп-
ломеханического станка. Вдоль вращающейся опорной трубки
(60 об/мин) со скоростью 20 см/мин перемещается кислородно-во-
дородная горелка, обеспечивающая температуру нагревания труб-
ки в горячей зоне 1500°-1700°С, достаточной для осаждения на нее
слоев SiO2 и GeO2. Вращение трубки обеспечивает ее равномерный
прогрев по сечению и осесимметричное осаждение окислов на ее
внутренней поверхности.
Процесс начинается с полировки опорной трубки в пламени го-
релки. Затем в трубку подается парогазовая смесь, образующаяся при
прокачке кислорода через смесители, заполненные жидкими галоида-
ми кремния, германия и т. д. Закон изменения смеси во времени за-
висит от типа изготовляемого волокна. В горячей зоне происходит
осаждение окислов SiO2 и GeO2 и др. в виде ультрачистого мелкоди-
сперсного порошка (белой сажи). При повторном движении горел-
Оптические волокна для линий связи
163
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
ки вдоль трубки порошок проплавляется, превращаясь в слой стек-
ла толщиной 1... 10 мкм.
После осаждения заданного программой числа слоев температу-
ра горячей зоны увеличивается до 1900...2100° С (за счет замедления
скорости движения горелки), опорная трубка размягчается и схлопы-
вается под действием поверхностных сил в сплошной стеклянный ци-
линдр - заготовку. В сечении заготовка представляет собой увеличен-
ную в сотни раз структуру оптического волокна с соответствующим
профилем показателя преломления. Чем больше диаметр заготовки,
тем труднее поддерживать аксиальную симметрию заготовки в про-
цессе ее схлопывания и тем больше требуется на это времени. На
схлопывание опорной трубки диаметром 2 см и длиной 1 м затрачи-
вается примерно 30 мин.
Размер заготовок и время, затрачиваемое на их изготовление.
Максимальная скорость осаждения слоев стекла в MCVD почти на по-
рядок меньше, чем в методах VAD и OVD, и составляет всего лишь
0.5... 1 г/мин. Это слишком маленькая скорость для того, чтобы мож-
но было волокно изготавливать целиком с помощью CVD процесса.
Для оценки: один километр волокна (без покрытия) весит около
27 граммов, и для того, чтобы осадить такое количество стекла при
скорости осаждения 0.5 г/мин, потребуется почти час. Такие времен-
ные затраты может быть еще и допустимы при изготовлении мно-
гомодовых волокон, но неприемлемы при изготовлении одномодо-
вых волокон, где счет идет на многие десятки километров.
Однако так как свет распространяется в основном в сердцевине во-
локна, то на самом деле нет необходимости изготавливать волокно
целиком из сверхчистого кварцевого стекла. Достаточно с помощью
CVD процесса изготовить только сердцевину и световедущую обо-
лочку волокна (часть оболочки, куда частично проникает свет, рас-
пространяющийся в сердцевине). А остальную часть волокна, кото-
рая определяет только геометрические и механические характеристи-
ки волокна, образовать из опорной трубки.
У SM волокон и диаметр сердцевины (Dcep = 8..9 мкм), и диметр
световедущей оболочки (Dc о ~ 30 мкм) существенно меньше диаме-
тра кварцевой оболочки (Do = 125 мкм). У градиентных волокон ди-
аметр сердцевины (Dcep = 50/62.5 мкм) сравним с диаметром свето-
ведущей оболочки и всего лишь в два раза меньше диаметра квар-
цевой оболочки волокна Do (рис. 4.19).
Так как основное время при изготовлении заготовки MCVD ме-
тодом тратится на осаждение слоев стекла, то, соответственно, на
изготовление заготовок для SM волокон требуется намного меньше
164
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
времени, чем на изготовление заготовок (с тем же диаметром) для
ММ волокон. Диаметр же заготовки (для одного и того же типа во-
локон) получается тем больше, чем больше опорная трубка, из ко-
торой изготавливают эту заготовку. Типичные размеры опорных
трубок: внешний диаметр 20...25 мм, внутренний 16...20 мм, дли-
на около 1м.
Рис. 4Л9. Поперечные сечения ММ и SM волокон
Рассчитаем параметры заготовки для градиентного волокна
(125/50), полученной из опорной трубки с внешним диаметром
В] = 25 мм и внутренним диаметром В2 = 20 мм (рис. 4.20). Для это-
го запишем условие сохранения объема стекла в опорной трубке:
(л/4) (do2 - dc.o2) = (Л/4) (Bj2 - В22) (4.2)
и условие того, что профиль показателя преломления заготовки от-
личается от профиля показателя преломления вытягиваемого из нее
волокна только масштабом:
Ф.о/ do = Dco/Do = 0.56. (4.3)
Диаметр заготовки do определяет длину волокна L, которое мож-
но вытянуть из этой заготовки, а диаметр световедущей оболочки за-
готовки dc о - время, затрачиваемое на осаждение кварцевого стекла:
L = (d0/D0)2 L3 (4.4)
t = (л/4) dc о2 L3 p/v^. (4.5)
Из первых двух уравнений находим величину диаметра заготовки
do = 18 мм и диаметра световедущей оболочки заготовки dc o = 10 мм.
Подставив эти значения в третье и четвертое уравнения, находим
(при L3 = 1 м) длину вытянутого волокна L = 21 км и время, затра-
Оппгические волокна для линий связи
165
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
чиваемое на изготовления заготовки t = 6 часов (при voc = 0.5 г/мин).
Таким образом, возможность увеличения диаметра заготовки для ММ
волокон ограничивается в первую очередь временем, затрачиваемым
на осаждение световедущей оболочки и сердцевины волокна.
Рис. 4.20. Опорная трубка и образованная с ее помощью заготовка для ММ волок-
на (50/125)
Аналогично рассчитываются параметры заготовки для SM волок-
на. Отличие только в том, что во втором уравнении отношение ди-
аметров оболочек будет примерно в два раза меньше:
dco / do = Dc о I Do - 0.24. При такой же опорной трубке, как и в пре-
дыдущем примере (Bj — 25 мм и В2 = 20 мм), диаметр заготовки для
SM волокон (do) получается равным 16.4 мм, и из нее можно вытя-
нуть примерно 17 км SM волокна (при L3 = 1 м). Диаметр же свето-
ведущей оболочки (dco = 0.24 do = 3.9 мм) при этом будет сущест-
венно меньше диаметра световедущей оболочки заготовки для ММ
волокна (рис. 4.21). Соответственно, на осаждение слоев стекла для со-
здания световедущей оболочки в заготовке для SM потребуется зна-
чительно меньше времени (1 час при voc = 0.5 г/мин).
Диаметр заготовки и, соответственно, длина вытянутого волокна
быстро уменьшаются с уменьшением диаметра опорной трубки и
толщины ее стенок. Так, при использовании опорной трубки с внеш-
ним диаметром В] = 20 мм и внутренним В2 = 16 мм диаметр заготов-
ки для SM волокна получится равным 10 мм, и из нее можно будет
вытянуть только около 6 км волокна (при L3 = 1 м).
Жакетирование заготовок. Как видно из рис. 4.21, большая часть
заготовки для SM волокна образуется из опорной трубки. При этом
время, затрачиваемое на осаждение стекла (~ 1 часа), не слишком ве-
166
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
лико, и, следовательно, имеется возможность увеличить диаметр за-
готовки. Например, так как диаметр заготовки получился меньше
внутреннего диаметра опорной трубки, то можно вставить заготов-
ку в такую же опорную трубку и затем схлопнуть (жакетировать)
опорную трубку на эту заготовку. При этом, конечно, необходимо
увеличить толщину осажденных в заготовке слоев стекла так, чтобы
получить необходимое соотношение между диаметром конечной за-
готовки и диаметром ее световедущей оболочки.
Рис. 4.21. Опорная трубка и образованная с ее помощью заготовка для SM волокна.
Увеличение диаметра заготовки за счет нанесения дополнительно-
го кварцевого покрытия (жакетирования) позволяет значительно со-
кратить время изготовления больших заготовок. Диаметр заготовки
обычно увеличивают, схлопывая на нее кварцевую трубку или осаж-
дая снаружи слои кварцевого стекла, аналогично тому, как это дела-
ется при изготовлении заготовок методом OVD (рис. 4.22).
Опорная трубка
Опорная трубка с
нанесенными слоями
Заготовка
(первичная)
Внешнее
осаждение
Рис. 4.22. Схема увеличения диаметра первичной заготовки путем ее жакетиро-
вания
Оптические волокна для линий связи
167
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Метод MCVD позволяет изготавливать заготовки высшего качест-
ва для волокон всех типов. Поэтому, а также потому, что информа-
ция с самого начала была общедоступной, MCVD был доведен до про-
мышленного уровня и используется во всем мире для массового про-
изводства оптических волокон.
§11 . Плазменное внутреннее осаждение (PCVD метод)
Введение. Наиболее перспективным методом изготовления загото-
вок, по всей видимости, является плазменный метод внутреннего
осаждения (PCVD - Plasma Chemical Vapor Deposition). Он позволя-
ет формировать профиль показателя преломления волокон с точно-
стью, недостижимой другими методами, мало подвержен влиянию
окружающей среды и хорошо подходит для промышленного произ-
водства оптических волокон всех типов.
Особый интерес PCVD метод представляет при производстве во-
локон, обладающих сложной формой профиля показателя преломле-
ния, например NZDS волокон. В настоящее время PCVD метод при-
меняется в компании YOFC (Yangtze Optical Fiber and Cable Company
Ltd, Китай) для производства практически всех известных типов во-
локон. Схематически процесс изготовления волокна изображен на
рис. 4.23.
PCVD процесс И Схлопывание опорной трубки * Жакетирование заготовки й Вытягивание волокна
Рис. 4.23. Основные стадии изготовления волокна с использованием метода PCVD
PCVD метод. В PCVD методе для активации процесса внутренне-
го химического осаждения используется неизотермическая плазма
низкого давления (~ 10 мбар = 10 3 атм). Плазма образуется с помо-
щью СВЧ резонатора в смеси паров SiCl4, GeCl4, C2F6 (фреон) и О2,
прокачиваемых через опорную трубку (рис. 4.24). На возбуждение
плазмы затрачивается мощность порядка нескольких киловатт, излу-
чаемая магнетроном на частоте около 2.5 ГГц.
Тетрахлорид кремния (SiCl4), взаимодействуя при высокой темпера-
туре с кислородом, образует сверхчистое кварцевое стекло (SiO2). В ре-
акции галоидов германия (GeCl4) с кислородом образуется примесь дву-
окиси германия (GeO2), увеличивающая показатель преломления серд-
168
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
цевины волокна. Для понижения показателя световедущей оболочки ис-
пользуется фтор, образующийся при окислении фреона.
В неизотермической плазме температура электронов (~ 10000°С)
значительно превышает температуру ионов (~ 1200°С), которая близ-
ка к температуре опорной трубки, нагреваемой с помощью печки. Об-
разующиеся в плазме частицы моноокиси кремния, атомарного кис-
лорода и примесей галоидов диффундируют к стенке опорной труб-
ки и осаждаются на ее поверхности. Скорость осаждения порядка
1...2 г/мин, т. е. примерно в 3 раза выше, чем в MCVD методе.
При воссоединении частиц на стенке опорной трубки выделяет-
ся дополнительное тепло, поэтому реакция окисления идет сразу с об-
разованием стеклянных слоев, минуя порошковую стадию. При этом
скорость движения горячей зоны можно увеличить до 10 м/мин (в
MCVD методе она порядка 20 см/мин) и, соответственно, увеличить
число осажденных слоев.
Число осажденных слоев во многих случаях является важнейшим
параметром, характеризующим качество заготовки. Для волокон со
ступенчатым профилем показателя преломления оно не так сущест-
венно. Однако для того, чтобы изготовить волокна с более сложной
формой профиля показателя преломления (градиентные многомодо-
вые волокна или NZDS волокна с треугольным профилем), число
осажденных слоев должно быть достаточно велико.
Оптические волокна для линий связи
169
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Число осажденных слоев прямо пропорционально скорости дви-
жения горячей зоны v3 и времени осаждения слоев t:
N = t v3 / L3. (4.6)
В MCVD методе при изготовлении одномодового волокна (без жа-
кетирования) на осаждение слоев затрачивается примерно 1 час. За
это время, при скорости движения горячей зоны v3 = 20 см/мин и дли-
не заготовки L3 = 1 м, можно осадить 12 слоев кварцевого стекла. При
больших объемах производства заготовка обычно жакетируется. В
этом случае объем осажденных слоев, время осаждения и число сло-
ев увеличиваются в несколько раз.
Однако радикально увеличить число осажденных слоев можно,
только снизив существенно скорость перемещения горячей зоны. В
PCVD методе энергия передается непосредственно реагирующим га-
зам, минуя стадию передачи тепла через стенки опорной трубки. В ре-
зультате, как уже говорилось, скорость движения горячей зоны уве-
личивается до 10 м/мин. При такой скорости за 5 часов можно оса-
дить около 3000 слоев, что позволяет создавать профили показателя
преломления с точностью, недостижимой другими методами.
Схлопывание опорной трубки. Следующая стадия состоит в пре-
образовании опорной трубки вместе с осажденными в ней слоями в
сплошной стеклянный стержень (рис. 4.25).
Схлопывание опорной трубки происходит под действием сил по-
верхностного натяжения. Для этого она нагревается, с помощью гра-
фитовой печки, до температуры размягчения кварцевого стекла
(~ 2200°С). При перемещении печки вдоль оси опорной трубки си-
лы поверхностного натяжения постепенно сжимают размягченную
трубку в сплошной стеклянный стержень.
Основное преимущество графитовой печки (по сравнению с кис-
лородно-водородной горелкой) состоит в том, что она создает в зо-
не нагрева аксиально-симметричное распределение температуры. Для
получения симметричного распределения температуры не только сна-
ружи, но и внутри опорной трубки она вращается вокруг своей оси.
Кроме того, давление внутри трубки в процессе схлопывания регули-
руется с помощью компьютера. Таким образом, удается получать за-
готовки с достаточно малой величиной эллиптичности оболочки и
эксцентриситета сердцевины.
Нагревание опорной трубки до температуры плавления кварцево-
го стекла в процессе ее схлопывания приводит к появлению еще од-
ного негативного эффекта - провалу в центре профиля показателя
преломления. Происходит это из-за того, что последние слои, обра-
170
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
зующие сердцевину заготовки, частично испаряются. А так как ско-
рость испарения GeO2 выше, чем у SiO2, то показатель преломления
вблизи оси заготовки понижается. Для того чтобы ослабить влияние
этого негативного эффекта, внутренняя часть опорной трубки в про-
цессе схлопывания заполняется смесью фреона с кислородом. В ре-
зультате провал в профиле показателя преломления становится ме-
нее глубоким и более плавным.
Жакетирование заготовок. В одномодовых волокнах сердцевина
и окружающая ее часть световедущей оболочки занимают всего
лишь несколько процентов от всего объема волокна. Основная же
часть оболочки определяет только механические свойства волокна.
Поэтому увеличение объема преформ путем их жакетирования поз-
воляет значительно увеличить производительность процесса изго-
товления одномодовых волокон. При этом только световедущая
часть заготовки, где предъявляются наиболее высокие требования
к чистоте материала, изготавливается с помощью CVD процесса
(рис. 4.26).
Оптические волокна для линий связи
171
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Рис. 4.26. Поперечные сечения волокна и заготовок, изготовленных с применением
операции макетирования и без этой операции
Схема изготовления преформы RIT (Rod In Tube) — стержень в
трубке изображена на рис. 4.27. Преформа, полученная после схлопы-
вания опорной трубки, помещается в высококачественную кварцевую
трубку, изготовленную OVD (Outer Vapor Deposition) методом. Такой
способ изготовления заготовок принято называть синтетической
кварцевой технологией. Она сочетает в себе достоинства как внутрен-
него PCVD, так и внешнего OVD метода осаждения слоев сверхчисто-
го кварцевого стекла.
Для того чтобы избежать появления эксцентриситета сердцеви-
ны относительно оболочки в процессе вытяжки волокна, производит-
ся юстировка внутреннего стержня RIT преформы относительно его
жакетирующей оболочки. В печку вытяжной колонки устанавливает-
ся еще несхлопнутая RIT преформа, внутри которой поддерживает-
ся вакуум. При вытяжке волокна внутренний стержень юстируется
172
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
так, чтобы обеспечить постоянство зазора между ним и жакетирую-
щей оболочкой. Таким образом, удается добиться хороших геометри-
ческих характеристик волокна, т. е. малой эллиптичности оболочки и
малого эксцентриситета сердцевины относительно оболочки.
Вытяжка волокон. Принцип вытяжки волокон достаточно прост -
конец заготовки нагревают до температуры плавления кварцевого стек-
ла, а затем из него вытягивают тонкую нить. Охлаждаясь на воздухе,
тонкая кварцевая нить быстро стеклуется и перестает удлиняться, что
и обеспечивает возможность получения волокон с постоянным по дли-
не диаметром. Температура подбирается так, чтобы можно было про-
изводить принудительную вытяжку. В этом случае форма профиля по-
казателя преломления волокна получается близкой к форме профиля
показателя преломления исходной заготовки.
Для нагревания конца заготовки в настоящее время применяются в
основном циркониевые печи с индукционным нагревателем. Нагреть
конец кварцевой заготовки до нужной температуры можно также с по-
мощью более доступных источников тепла: кислородно-водородного
пламени или графитовой печи. Однако при нагреве с помощью кис-
лородно-водородного пламени нестабильность пламени увеличивает
флуктуации диаметра оболочки волокна, а образующаяся как побоч-
ный продукт вода ухудшает состояние поверхности волокна.
Нагрев кварцевых заготовок с помощью графитовой печи также
может приводить к их загрязнению, так как температура, необходи-
мая для размягчения кварца, настолько высока, что способна вызвать
взаимодействие SiO2 с углеродом. Циркониевые же печи с индукци-
онным нагревателем, как и графитовые печи, обладают теплотворной
способностью, достаточной для вытягивания волокон из больших за-
готовок, но приводят к меньшему загрязнению волокон.
Преформа устанавливается на вершине колонки для вытяжки во-
локон и медленно вдвигается в печку, разогретую до температуры по-
рядка 2100°С. Нижний конец преформы размягчается так, что из не-
го можно вытягивать нити нужного диаметра (125 мкм). При этом
форма профиля показателя преломления сохраняется, несмотря на
огромное изменение масштаба в поперечном направлении.
На выходе из печки установлено лазерное устройство, с помощью
которого измеряется диаметр кварцевой оболочки волокна (рис. 4.28).
Сигнал с выхода этого устройства используется для коррекции ско-
рости вытяжки волокна.
Сразу после измерения диаметра кварцевой оболочки на волокно на-
носится двухслойное покрытие, отверждаемое УФ-излучением. Первый
слой покрытия мягкий, а второй более твердый. Такое двухслойное по-
Оптические волокна для линий связи
173
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
крытие препятствует появлению в волокне микроизгибов в широком
диапазоне температур. Концентричность наносимых на волокно покры-
тий контролируется по картине дифракции излучения He-Ne лазера.
Преформа —
Печка -----
Измерение диаметра
оболочки ------------
Нанесение покрытия —
Измерение концентричности
покрытия ---------------
Измерение концентричности
покрытия -----------------
Источник УФ --------
Измерение
толщины
покрытия
Нанесение покрытия ----
Источник УФ
Измерение диаметра
покрытия
Приемная катушка
Рис. 4.28. Схема установки для вытяжки волокон компании YOFC
174
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Таблица № 4.4. Типы волокон, изготавливаемых PCVD методом
Тип волокна Стандарт на волокно
Стандартное одномодовое волокон (SM) с согласованной оболочкой (matched cladding) ITU-T Rec. G.652 IEC 793-2, В. 1.1
Многомодовое градиентное волокно 50/125 мкм (ММ) IEC 793-2, А1а
Многомодовое градиентное волокно 62.5/125 мкм (ММ) IEC 793-2, A1b
Волокно со смещенной дисперсией (DS) ITU-T Rec. G.653
Волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDS) ITU-T Rec. G.655
$ 12. Внутреннее осаждение и плазменное жакетирование
(APVD метод)
Компания Alcatel разработала вариант метода внутреннего осаж-
дения, предназначенного специально для создания больших загото-
вок. Его принято называть методом APVD (Advanced Plasma and Vapor
Deposition). В APVD методе небольшая первичная заготовка изготав-
ливается MCVD методом, а затем внешним плазменным осаждени-
ем кварцевого стекла она преобразуется в большую заготовку. Ком-
пания Alcatel имеет заводы по производству волокна не только во
Франции, но также в США, Германии, Бразилии и Швейцарии. Пла-
нируется строительство такого завода и в России.
На рис. 4.29 изображен профиль показателя преломления SM во-
локна, изготовленного APVD методом. Из рисунка видно, что боль-
шая часть волокна (~ 90 %) получена плазменным осаждением, а из
опорной трубки образована лишь малая часть волокна порядка не-
скольких процентов. При этом хотя диаметр первичной заготовки
(полученной MCVD методом) примерно в три раза меньше диаметра
конечной заготовки, но все равно основное время тратится на ее из-
готовление. Поэтому для того, чтобы разгрузить установку для вну-
треннего осаждения стекла, схлопывание первичной заготовки осу-
ществляется на отдельной установке (рис. 4.30).
Нагревание опорной трубки в этой установке осуществляется с по-
мощью индукционного нагревателя. Такой нагреватель обеспечивает
более осесимметричное распределение температуры в зоне нагрева,
Оптические волокна для линий связи
175
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
чем кислородно-водородная горелка, что наряду с прецизионной ре-
гулировкой давления инертного газа внутри опорной трубки обес-
печивает получение заготовок с малой эллиптичностью.
Рис. 4.29. Профиль показателя преломления SM волокна, изготовленного методом
APVD
Рис. 4.30. Схлопывание опорной трубки в заготовку с помощью индукционного на-
гревателя
Для нанесения дополнительного кварцевого покрытия на первич-
ную заготовку используется кварцевый порошок - недорогой и про-
стой в обращении материал. Он осаждается с помощью плазменной
горелки с температурой в плазменном сгустке порядка 10 000°С, что
обеспечивает высокую скорость осаждения (рис. 4.31). Таким спосо-
бом удается создавать заготовки с внешним диаметром до 70 мм.
176
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Из заготовки длиной 1 м и диаметром 70 мм можно вытянуть око-
ло 300 км волокна.
Рис. 4.31. Осаждение кварцевого стекла на заготовку с помощью плазменной го-
релки
Преимущества метода APVD наиболее отчетливо проявляются
при производстве заготовок для SM волокон. Как уже отмечалось вы-
ше, в заготовках для SM волокон на световедущую оболочку прихо-
дится менее 10 % от всего объема заготовки, и, следовательно, толь-
ко эту часть заготовки необходимо изготавливать с помощью CVD
процесса. Остальные же 90 % объема заготовки определяют только ге-
ометрические и механические характеристики волокна, и при изго-
товлении этой части заготовки можно использовать более произво-
дительные методы, например плазменное оплавление кварцевого по-
рошка, как это делает Alcatel.
Установка для вытяжки волокна схематически изображена на
рис. 4.32. Масштаб на рисунке сильно искажен, реально высота уста-
новки значительно превышает ширину ее основания. Такие установ-
ки обычно размещают на нескольких этажах здания.
Волокно вытягивается из разогретого до 19ОО...21ОО°С нижнего
конца заготовки в виде расплавленной стеклянной луковицы. Темпе-
ратура стабилизируется микроконтроллером, управляющим печью.
Механизм ввода заготовки в печь обеспечивает юстировку заготов-
ки по поперечным координатам и ее подачу сверху вниз по мере вы-
тяжки волокна.
При вытяжке волокна необходимо решить две основные задачи:
добиться высокой однородности диаметра волокна (допуск на диа-
метр ±1 мкм) и защитить поверхность кварцевой оболочки от появ-
Оптические волокна для линий связи
177
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
ления на ней дефектов (царапин, пылинок и т. д.). В процессе вы-
тяжки диаметр волокна измеряется с высокой точностью с помощью
датчика диаметра (по картине дифракции лазерного излучения). По
сигналам от датчика диаметра микроконтроллеры управляют при-
водом подачи заготовки, скоростью вытяжки и скоростью намотки
волокна в приемно-намоточном устройстве.
Заготовка
Циркониевая печь
Охлаждение волокна
Измерение диаметра
Нанесение первичного покрытия
Источник УФ-излучения
Рис. 4.32. Схема установки для вытяжки волокна
Прочность кварцевой нити сильно зависит от состояния ее поверх-
ности. В отсутствие дефектов на поверхности кварцевой нити ее проч-
ность выше, чем у стальной проволоки такого же диаметра. Однако
если на поверхности кварцевой нити имеется царапина, то при по-
падании на нее воды и наличия небольшого натяжения, такая нить
может самопроизвольно разрушиться. Поэтому на кварцевую по-
верхность волокна нужно нанести защитное покрытие еще до того,
как она придет в соприкосновение с роликами в приемно-намоточ-
ном устройстве.
Обычно на поверхность волокна наносится акрилатный лак, от-
верждаемый УФ-излучением. Причем, чтобы уменьшить деформа-
ции волокна при его изгибах, покрытие делают двухслойным: первый
слой мягкий, а второй более жесткий. Скорость отвердения покрытия
играет весьма существенную роль, так как именно ей ограничивает-
ся скорость вытяжки волокна (~ 1.2 км/мин).
178
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Одной из отличительных особенностей технологии, применяемой
в компании Alcatel, является то, что на волокно наносится уже окра-
шенное вторичное покрытие (технология ColorLock). Такйм образом,
отпадает необходимость окрашивать уже готовое волокно, и, кроме
того, такая окраска значительно более прочная и долговечная. Нема-
ловажно также, что тест на прочность проходит уже окрашенное во-
локно, т. е. испытание проходит уже конечный продукт.
§13. Механическая прочность оптических волокон
Теоретическая прочность волокна. Кварцевое стекло подчиняется
закону Гука в широком интервале напряжений (почти до разрушения)
о = Е е (4.7)
где о — напряжение, вызывающее относительное удлинение образца
£, а Е - модуль Юнга (для кварцевого стекла Е = 72 000 Н/мм2).
Модуль Юнга определяет также и величину теоретической проч-
ности кварцевого стекла от, полученной на основании расчетов проч-
ности разрыва атомных связей (Si - О)
От = 18 000 Н/мм2 = (1/4) Е. (4.8)
При о - от = (1/4) Е, как видно из (4.7), относительное удлинение об-
разца Е,. — 25 %. Сила, которая вызывает 25 %-ное удлинение волок-
на диаметром D = 125 мкм, равна:
Ро = (л/4) D2 от = (0.012 мм2) От = 200 Н = 20 кгс. (4.9)
Прочность коротких волокон. На практике короткие отрезки во-
локон (~ 1 м) разрушаются при величине растягивающего усилия
примерно в 5...6 кгс (е ~ 7 %). Такое заметное уменьшение прочнос-
ти волокна объясняется наличием различных поверхностных и объ-
емных дефектов (например, микротрещин, пузырей, свилей, посто-
ронних включений и т. д.).
Дефекты на поверхности волокна могут возникнуть уже в процес-
се его вытяжки при соприкосновении волокна с роликами или катуш-
кой или частицами пыли в воздухе. Их появления удается в значитель-
ной степени избежать, нанося на волокно защитные полимерные по-
крытия и производя работы в обеспыленном помещении. Другой при-
чиной появления дефектов являются инородные частицы и микротре-
щины в опорных трубках, используемых для изготовления заготовок.
Сильное уменьшение прочности волокна из-за дефектов обуслов-
лено низкой текучестью кварцевого стекла. В хрупком, не проявля-
Оптические волокна для линий связи
179
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
ющем пластичности при деформации материале воздействие растя-
гивающей нагрузки приводит к возникновению локальных напряже-
ний в области дефекта, которые не могут релаксировать за счет пла-
стической деформации. Причем эти напряжения могут оказаться в
десятки или даже сотни раз выше, чем средние по объему.
Само по себе снижение прочности в коротких кусках волокон еще
не является проблемой. Как уже говорилось, короткие куски воло-
кон (~ 1 м) могут удлиняться, не разрушаясь, на значительную ве-
личину порядка 7 % и обладают прочностью около 5000 Н/мм2. По
прочности волокно превосходит стальную нить такого же диаметра.
Прочность длинных волокон. На многокилометровых длинах во-
локон возможно появление отдельных дефектов, снижающих проч-
ность до 500 Н/мм2 и ниже. Для их обнаружения осуществляется пе-
ремотка волокна под нагрузкой. При этом волокно проходит через
специальное приспособление (рис. 4.33), где в течение примерно 1 сек
создается требуемая нагрузка (~ 1000 Н/мм2). Перемотка под нагруз-
кой позволяет получать волокна длиной несколько десятков кило-
метров, с прочностью порядка 1000 Н/мм2 (е = 1.4 %), что вполне до-
статочно для практических применений.
Рис. 4.33. Схема установки для контроля прочности (proof-test) волокна
Статическая усталость. Согласно теории Гриффита, образец стек-
ла может находиться под нагрузкой бесконечно долго, если он не раз-
рушился в момент нагружения. Однако многочисленные эксперимен-
тальные данные показывают, что при приложении к образцу нагруз-
ки меньше критической он через некоторое время разрушится. Вре-
мя до разрушения зависит от величины приложенной нагрузки, раз-
мера дефектов и окружающих условий.
180
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Это явление, называемое статической усталостью стекла или за-
медленным разрушением, объясняется совместным действием напря-
жения и молекул веществ, попадающих в трещину из окружающей
среды (в первую очередь молекулами воды) и активирующих разрыв
химических связей в вершине трещины.
Инертная прочность. Для описания изменения прочности волок-
на под действием статической нагрузки вводится понятие инертной
прочности образца S. То есть прочности того же образца при условии
отсутствия роста в нем трещин. Качественный характер изменения
инертной прочности волокна в процессе перемотки волокна под на-
грузкой и при его эксплуатации изображен на рис. 4.34.
Рис. 4.34. Схема изменения инертной прочности волокна S под действием напряже-
ния О„ в процессе перемотки под нагрузкой и напряжения при эксплуатации во-
локна G,
Как видно из рис. 4.34, до перемотки инертная прочность S не за-
висит от времени. В процессе перемотки она снижается до Sn, но ос-
тается выше напряжения оп, при котором производится перемотка
волокна. В процессе эксплуатации при статическом напряжении оэ
(меньшем, чем значение инертной прочности Sn в начале эксплуа-
тации) инертная прочность постепенно уменьшается. Когда она
сравнивается со значением статического напряжения оэ, волокно
разрушается.
Долговечность волокон. Как уже говорилось, напряженное волок-
но при наличии паров воды обязательно рано или поздно разрушит-
ся (независимо от величины приложенного напряжения). От величи-
ны натяжения в волокне и характера в нем дефектов зависит толь-
Оптические волокна для линий связи
181
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
ко, разрушится ли волокно почти мгновенно или через многие десят-
ки лет. Номинальный срок службы волокон порядка 25 лет, и дать до-
стоверный прогноз на такой большой срок достаточно сложно.
Дефектов в волокне много, и они изменяются вдоль волокна слу-
чайным образом. Поэтому их влияние может быть учтено только ста-
тистически, и о сроке службы волокна можно что-либо утверждать
только с определенной долей вероятности. Для практических расче-
тов срока службы волокна обычно используется выражение:
Т(е) = А (Е„/е)"
А = [1 - (l/LNtl) ln(l - F)](n + 1)/ni tn (4.10)
где F - вероятность разрушения волокна в процессе эксплуатации, L -
длина волокна, Nn - число обрывов волокна на единицу длины при
его перемотке, £ - относительное удлинение волокна в процессе экс-
плуатации, £п - относительное удлинение волокна в процессе пере-
мотки, m - статистический параметр Вейбулла, п — параметр, харак-
теризующий скорость роста трещины (физический смысл парамет-
ров тип мы обсудим позже), tn - время действия нагрузки при пе-
ремотке.
Зависимость срока службы от относительного удлинения волок-
на Е приведена на рис. 4.35. При расчете использовались значения:
L = 100 км, Nn = 1/20 км1, F = 0.001, m = 40, п = 20, tn = 1 сек,
Еп = 1 %. Видно, что при уменьшении £ кривая идет вверх очень
круто. Поэтому нет смысла говорить о конкретной величине срока
службы волокна, а можно лишь определить величину удлинения
волокна, при котором (в рамках рассматриваемой модели) волок-
но еще не разрушается.
Сильная зависимость срока службы от £ обусловлена большой ве-
личиной показателя степени п при £ в выражении (4.10). В Rec. G 652.
рекомендуется значение п ~ 20, и при этом отмечается, что значения
параметров шип для каждой конкретной партии волокна должны
определяться экспериментально. Схема экспериментальной установ-
ки для нахождения параметров тип изображена на рис. 4.36.
Параметр Вейбулла ш. Величина параметра Вейбулла m находит-
ся по зависимости вероятности разрушения коротких отрезков волок-
на от величины приложенной нагрузки (или удлинения волокна). Ре-
зультаты измерений вероятности разрушения для образцов волокна
(из спецификации на SM волокно компании Hitachi) приведены на
рис. 4.37. Длина образцов 0.5 м, количество образцов 20, скорость уд-
линения 20 мм/мин. Как видно из рис 4.37, волокно имеет прочность
около 5.8 кгс с очень узким разбросом значений. Сила в 5.8 кгс, как
182
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
следует из (4.9), приводит к удлинению порядка 7.5 %. При скоро-
сти 20 мм/мин образец волокна длиной 0.5 м удлинится на 7.5 %
(37.5 мм) примерно за 2 мин.
Рис. 4.35. Зависимость срока службы волокна от величины его относительного уд-
линения
Рис. 4.36. Схема установки для измерения прочности волокна
При расчетах интегральной вероятности разрушения волокна под
действием нагрузки обычно используется эмпирическая формула
Вейбулла
F = 1 - ехр[- (e/eo)m] = 1 - ехр[- (P/Po)mJ (4.11)
где Ро и ео — наиболее вероятные значения силы и величины относи-
тельного удлинения волокна при его разрушении.
Значения вероятности разрушения волокна, рассчитанные с помо-
щью формулы Вейбулла при m = 40 и Ро = 5.8 кгс, приведены на
рис 4.38.
Оптические волокна для линий связи
183
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
Сила приложенная к волокну Р [кгс]
Рис. 4.37. Зависимость вероятности разрушения SM волокна компании Hitachi от
величины приложенной нагрузки
Сила приложенная к волокну Р [кгс]
Рис. 4.38. Зависимость вероятности разрушения волокна, от величины приложен-
ной нагрузки при т = 40 и Рв = 5.8 кгс
Параметр Вейбулла m характеризует величину разброса значений
силы Р, при которой происходит разрушение волокна относительно
наиболее вероятного значения этой силы Ро. Это лучше видно по рас-
пределению плотности вероятности, т. е. производной от интеграль-
ной вероятности: f (е/ео) = dF/d(P/Po)
f(P/ Ро) = m (Р/ Po)m-1 ехр[-(Р/ Ро)т]. (4.12)
184
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Графики плотности распределения вероятности Вейбулла для не-
скольких значений параметра m в зависимости от величины прило-
женной силы приведены на рис. 4.39. Видно, что разброс значений раз-
рывной прочности тем меньше, чем больше величина параметра т.
Сила приложенная к волокну Р [кгс]
Рис. 4.39. Плотность распределения вероятности Вейбулла при Ро = 5.8 кгс
и т = 40 и 20
Для более точного определения величины параметра m напряже-
ние разрыва (или удлинение волокна) откладывают в логарифмиче-
ском масштабе по оси абсцисс, а вероятность разрыва F - по оси ор-
динат в масштабе: log ln[ 1/( 1 — F)]. Однако основная погрешность в
определении срока службы волокна обусловлена ошибкой в опреде-
лении величины параметра п. Погрешность возникает как из-за то-
го, что напряжение разрыва слабо зависит от времени, так и из-за
большой величины этого параметра (~ 20), входящего в показатель
степени при Е в выражении (4.10).
Параметр п находится обычно по результатам динамических ис-
пытаний прочности волокна на растяжение с помощью промышлен-
ных установок для измерения прочности материалов на разрыв. Схе-
ма такой установки изображена на рис. 4.36. Экспериментальная за-
висимость напряжения разрыва волокна от скорости вытяжки (из
спецификации на SM волокно компании Hitachi) приведена на
рис. 4.40. Длина образцов 0.5 м, количество образцов 20, измеренное
значение параметра п = 20.3.
При расчете используется выражение, связывающее динамичес-
кую прочность волокна Рд со скоростью вытяжки v:
Оптические волокна для линий связи
185
ГЛАВА 4
МНОГОМОДОВЫЕ ВОЛОКНА
v/vo=(Pn/P„,o)n+l. (4ЛЗ)
Как видно из (4.13), разрывная прочность Рд зависит от скорости
нагружения образца. Это явление, называемое динамической уста-
лостью (по аналогии со статической усталостью), имеет простое
объяснение. При постепенном увеличении нагрузки начинается
рост исходных дефектов в образце, активированный молекулами
воды или других веществ из окружающей среды. Причем, чем мед-
леннее скорость нагружения, тем до большей величины вырастут
дефекты и тем меньше будет величина разрывной прочности. Про-
логарифмировав (4.13), получаем
In Рд = [1/(п + 1)] In v + const. (4.14)
Таким образом, на графике In Рд от In v результаты динамических
испытаний прочности волокна должны лежать на прямой с наклоном
1/(п + 1).
Рис. 4.40. Результаты динамических испытаний прочности SM волокна компа-
нии Hitachi
Старение оптических волокон в реальных условиях. Оптические
волокна разрабатываются и изготавливаются так, чтобы они могли
прослужить срок порядка 40 лет - при условии, что прокладка и мон-
таж оптического кабеля произведены в строгом соответствии с реко-
мендуемыми процедурами. Однако для измерения долговечности во-
локон используются методы ускоренного старения, т. е. методы, ко-
торые не могут с достаточно полной достоверностью воспроизвести
условия долговременной эксплуатации волокон.
186
А. В. Листвин, В. Н. Листвин, Д. В. Швырков
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Чтобы получить более достоверную информацию о прочности оп-
тических волокон, подвергшихся старению при их долговременной
эксплуатации, сотрудники компании Corning провели исследование
волокон, извлеченных из оптического кабеля. Кабель был изготовлен
за девять лет до этих испытаний и находился в эксплуатации на про-
тяжении 5 лет. Подвергнутый испытаниям отрезок кабеля представ-
лял собой излишек, образовавшийся вследствие реконфигурации се-
ти. Подземный кабельный канал находился в 150 м от реки, и кабель
нередко затапливался водой.
Параллельно с волокнами, подвергшимися старению внутри кабе-
ля («волокна из кабеля»), исследовались и образцы других волокон. Три
образца волокна были изготовлены примерно тогда же, когда волокна
в исследуемом кабеле («волокна из архива»). Эти волокна были намо-
таны на транспортировочные катушки и хранились на складе, где тем-
пература и влажность не регулировались. Результаты испытаний обоих
типов волокон сравнивались с результатами испытаний вновь изготов-
ленного волокна с таким же типом покрытия («новые волокна»).
Исследования старения волокон можно разделить на два типа: изме-
рение прочности собственно стекловолокна и проверка наличия изме-
нений в его покрытии. Первый тип измерений позволяет не только по-
лучить результаты прямых измерений прочности волокон, подвергших-
ся старению в реальных условиях, но проверить также положение о том,
что в отсутствие натяжений прочность волокна не уменьшается. Вто-
рой тип измерений важен потому, что деградация покрытия может при-
вести к тому, что оно будет отслаиваться от оболочки волокна, и техни-
кам придется зачищать участки большей длины на концах кабеля.
Основные результаты:
• Средняя шероховатость поверхности кварцевой оболочки воло-
кон (измерения с помощью атомного силового микроскопа): у «воло-
кон из кабеля» - 0.26 нм, у «волокон из архива» - 0.29 нм, у «новых
волокон» - 0.1....2 нм.
• Прочность на разрыв у всех типов волокон около 5.5 кгс.
• Среднее значение силы снятия покрытия у всех типов волокон
удовлетворяет требованиям Bellcore (0.5...3 кгс/м).
• Температура стеклования покрытия (~ 5° С) после старения не из-
менилась.
Основные выводы:
• Долговременная эксплуатация волокон в реальных условиях не
привела к ухудшению их прочностных характеристик.
• Старение волокон при отсутствии натяжения не уменьшает их
прочности.
Оптические волокна для линий связи
187
ЛИТЕРАТУРА
1. Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир. 1974. 576 с.
2. Унгер Х.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир. 1977.656 с.
3. Волоконно-оптическая связь. Приборы, схемы и системы: Под. ред. М. Дж. Хауэ-
са и Д. В. Моргана. М.: «Радио и связь», 1982. 270 с.
4. Казане А., Флере Ж., Мэтр Г.,Руссо М. Оптика и связь. Оптическая передача и об-
работка информации. М.: Мир. 1984. 502 с.
5. Agraval G.P. Fiber-Optic Communication Systems. John Wiley, New York, 1992. 541 c.
6. Волоконно-оптические системы передачи. Под. ред. В.И. Гомзина. М.: «Радио и
связь». 1992. 416 с.
7. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика: Пер. с англ. / Под ред. П. В. Мамыше-
ва. М.: Мир, 1996. 324 с.
8. Семенов С. Л. Физические процессы, определяющие прочность и долговечность во-
локонных световодов. Канд. дисс. ИОФАН, 1997.
9. Иванов А. Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. М.:
Изд. Syrus. Systems. 1999,672 с.
10. Briks Т.А., Mogilevtsev D„ Knight J.C., Russel P. Dispersion Compensation Using Single-
Material Fibers, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 11, № 6, pp. 674-676, 1999.
11. Убайдуллаев P. P. Волоконно-оптические сети. M.: Эко-Трендз. 2000. 267 с.
12. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы. / Сб. статей
под ред. Дмитриева С.А., Слепова Н.Н. М.: Изд. «Connect», 2000. 367 с.
13. Tsujikawa К, Tajima К, Ohashi М. Rayleigh Scattering Reduction Method for Silica-
Based Optical Fiber, J. Lightwave. Technol., Vol. 18, № 11, pp. 1528-1531,2000.
14. Мальке Г., Гессинг П. Волоконно-оптические кабели. Основы. Проектирования ка-
белей. Планирование систем. Coming Cable Systems. 2001. 351 с.
15. Жирар А. Руководство по технологии и тестированию систем WDM. / Пер. с англ. Под
ред. А. М. Бортникова., У. У. Убайдуллаева, А. В. Шмалько. М.: EXFO. 2001.194 с.
16. Lee J., SongH., Раек U., Seo У. Design and Fabrication of a Nonzero-Dispersion Fiber with
a Maximally Flat Dispersion spectrum, IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 13, № 4,
pp. 317-319, 2001.
17. Mitra P.P., Stark J. B. Nonlinear Limits to the Information Capacity of Optical Fiber
Communications, Nature, Vol., 411,28 June, pp. 1027-1030,2001.
18. Optical Fiber Telecommunications, Vol. IVA,B, ed. By I.P. Kaminow and Li Tingye,
Academic Press, 2002. 876 p., 1022 p.
188
А. В. Листвин, В. H. Листвин, Д. В. Швырков
ПРИЛОЖЕНИЕ
Спецификации на оптические
волокна
Компания Alcatel
Компания Alcatel - мировой лидер в области телекоммуникаций проектирует,
разрабатывает и строит инновационные сети связи, позволяющие операторам,
поставщикам услуг и корпоративным пользователям передавать информацию любого
вида, будь то речь, данные или мультимедиа, любому из своих клиентов, в какой бы
точке мира он ни находился. Имея в своем распоряжении полную гамму передовых
технологий и решений от компании Alcatel, включающую комплексные оптические
инфраструктуры, фиксированные и мобильные сети связи и системы широкополосного
доступа, заказчики компании могут сосредоточиться на оптимизации своих услуг
и источников доходов. Объем продаж Alcatel в 2001 году составил 25 миллиардов евро.
Компания Alcatel осуществляет свою деятельность в более чем 130 странах мира.
На российском рынке телекоммуникаций компания Alcatel осуществляет свою
деятельность через предприятие ЗАО «Алкатель», штат сотрудников которого
насчитывает более 300 человек. Офисы ЗАО «Алкатель» расположены в 6 городах
России, включая головной офис в Москве и собственное производство
коммутационного оборудования в Санкт-Петербурге
В России Alcatel предлагает целый спектр интегрированных решений в области
современных средств связи, включая решения для транспортных сетей и сетей
передачи данных, решения для высокоскоростного доступа в Интернет и сетей сотовой
подвижной связи, сетевые приложения и мобильные телефоны стандарта GSM,
полезную нагрузку для космических систем связи и различные типы волоконно-
оптического кабеля на основе волокна TeraLight™ для организации внутригородских,
длинных и сверхдлинных магистральных сетей связи.
Сегодня оборудование компании Alcatel успешно эксплуатируется в более чем половине
регионов Российской Федерации. Компания Alcatel занимает лидирующее положение
по целому ряду технологий, включая оборудование систем фиксированной коммутации,
системы передачи SDH, оборудование для сетей сотовой подвижной связи
стандарта GSM.
Крупными заказчиками Alcatel в России стали такие компании, как Центральный банк
Российской Федерации, оператор связи «Эквант», группа компаний «Вымпелком»,
оператор мобильной связи МТС, Ростелеком, ГАЗПРОМ, московский оператор АМТ,
региональные операторы «УралСвязьИнформ», «Сибирь Телеком» и многие другие.
В Москве на базе Московского технического университета связи и информатики создан
и работает Центр обучения Alcatel, где получают профессиональную подготовку
российские специалисты связи. На сегодняшний день обучение прошли
более 2000 специалистов.
На своем заводе в Санкт-Петербурге компания Alcatel производит коммутационное
оборудование. В 1999 году решением Государственного комитета
по телекоммуникациям РФ компании был присвоен статус российского производителя
коммутационного оборудования связи.
В июне 2001 года компания Alcatel была названа победителем в номинации
«предприятия, обеспечивающие основную деятельность отрасли связи» конкурса,
проводимого Министерством Российской Федерации по связи и информатизации
в области качества производства средств связи и предоставления услуг связи.
103031, Москва,
ул.Петровка 5, строение 5
Тел.: (+7 095)9370900/01
Факс: (+7 095) 9370909/08
E-mail: mail@alcatel.ru
http://www.alcatel.ru
190
Alcatel 6900. Одномодовое волокно
На сегодняшний день в волоконно-оптических сетях наиболее распространены кабели с одномодовыми
волокнами. Одномодовое волокно компании Alcatel обеспечивает большую информационную емкость
и высокую скорость передачи данных в различных приложениях.
Компания Alcatel, являясь одним из крупнейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами, достаточными
для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах, кабелях и системах.
Одномодовое волокно Alcatel сконструировано
так, чтобы обеспечить оптимальные
характеристики на длинах волн 1310 нм
и 1550 нм, при малой дисперсии в диапазоне
1310 нм. Одномодовое волокно Alcatel может
применяться в кабелях со свободной укладкой
модулей, в кабелях с плотно наложенной
оболочкой и в кабелях с ленточными волокнами.
Хотя одномодовые волокна применяются
в основном для передачи сигналов на большие
расстояния, Одномодовое Волокно Alcatel
оптимальным образом подходит при передаче
данных с высокой скоростью в сетях доступа
и в промышленности.
Все типы волокон компании Alcatel
усовершенствованы за счет применения
запатентованного покрытия Alcatel Fiber Coating
(AFC™), изготавливаемого по технологии
Colorlock™.
Применение этой патентованной технологии
делает волокно полностью совершенным,
так как обеспечивает ему высокую надежность
и долговечность даже при эксплуатации в суровых
условиях. Кроме того, волокна компании Alcatel
изготавливаются с помощью запатентованного
процесса APVD (Advanced Plasma and Vapor
Deposition). Применение APVD процесса
обеспечивает волокнам Alcatel высокое качество
и чистоту.
Характеристики Поеимущества
> Малое затухание и малая дисперсия, высокая эффективность в рабочих диапазонах 13’0 нм и 1550 нм > Превосходные характеристики идеальны для применений в сетях доступа и в промышленности
> Полностью совместимо с передающим, соединительным и инсталляционным оборудованием > Стандарт, подходящий для использования во всем мире
> Покрытие легко снимается с помощью механических и тепловых стрипперов > Соединяется легко, быстро и надежи'
> Изготовлено с помощью запатентованного Alcatel процесса APVD (Advanced Plasma and Vapor Deposition) > Гарантирована прекрасная геометрия и однородность, а также высокая чистота
> Ис. .эпьзовано уникальное покрытие Alcatel - AFC™ > Повышена надежность и долговечность, и в результате снижена стоимость монтажа и ремонта
> Цвет волокна является одной из составляющих покрытия за счет применения запатентованного процесса Colorlock™ > Окраска волокна стойкая и хорошо различимая волокно эластичное, и с ним легко работать
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1993 г Внедрен запатентованный Alcatel проце с нанесения покрытия AFC™ обладающчп
прекраснс й долговечностью.
> 1994 г. - Внедрен загтатент.ванный Alcatel процесс APVD (Aovanced Plasma and Vapor Deposnrant
обеспечивающим высокое качество изготовпеття волокон
> 1996 г. - Разработан и внедрен процесс Coloriock™ лучшающии надежность волокон и их
идентификацию.
191
Alcatel 6900. Одномодовое волокно
1 Оптические спецификации |
Затухание Затухание на 1310 нм < 0.34 дБ/км
Затухание на 1550 нм < 0.24 дБ/км
Затухание на 1383 нм Однородность затухания < 1.5 дБ/км
Отсутствуют ступеньки, превышающие 0.1 дБ.
на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.
Зависимость затухания от длины волны Максимальное изменение затухания в окне
Длина волны (нм) Затухание (дБ/км)
1285-1310 <0.035
1310-1330 <0.03
1525-1550 <0.03
1575-1550 <0.03
Затухание при изгибе 100 витков, 60 мм диаметр на 1550 и 1620 нм: < 0.05 дБ
1 виток, 32 мм диаметр на 1550 и 1620 нм: < 0.5 дБ
Длины волн Длина волны отсечки (в кабеле) <1260 нм
Длина волны нулевой дисперсии 1310 ± 10 нм
Наклон дисперсии Наклон при нулевой дисперсии: < 0.092 пс/нм2 км
ПМД Среднеквадратичное значение ПМД: < 0.1 псЛ’км
I Геометоические спецификации [
Диаметр модового пятна на 1310 нм: 9.0 ± 0.5 мкм
Диаметр модового пятна на 1550 нм: 10.2 ± 1.0 мкм
Диаметр оболочки: 125 мкм ± 1.0 мкм
Эксцентриситет сердцевины/оболочки: < 0.6 мкм
Эллиптичность оболочки: < 1 %
Диаметр окрашенного покрытия: 242 ± 7 мкм
Эксцентриситет оболочки/покрытия: < 12 мкм
Радиус собственного изгиба волокна: > 4 м
Механические спецификации
Тест на прочность с покрытием AFC™ Colorfock™
Все волокно перемотано с натяжением > 100 kpsi
(0.7 ГН/м2), что эквивалентно удлинению на 1%
Прочность не растяжение
Динамическая прочность (образцы длиной 0.5 м) состарен-
ные* и несостаренные: среднее > 550 kpsi (3.8 ГН/м2)
Параметры динамической и статической усталости
Параметры динамической усталости:
(растяжение, состаренные* и несостаренные) Ц, £ 20
(изгиб в 2 т., состаренные* и несостаренные) Nd > 20
Параметр статической усталости:
(состаренные при 85°С и 85% влажности) Ns £ 20
Характеристики покрытия
Сила снятия покрытия: 2.0 IW (8.9 Н>—0.31Ы (1.3 Н)
2Э°С, 0°С, 45°С
Старение: 30 дней при 85°С, 85% относительной влажности
и погружение в воду на 14 дней при 23°С
Старение: 30 дней в струе брызг воды при 85°С (Telecordia)
Без изменений
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Прирост затухания на 1550 нм (дБ/км)
При циклическом изменении температуры:
(-60°С ... + 85°С) S 0.05
При циклическом изменении температуры и влажности:
(-10сС ... + 85°С, 4-98% RH): < 0.05
Погружение в воду (23°С): < 0.05
Старение в тепле (85°С): < 0.05
Типичные параметры
Одномодовое Волокно Alcatel полностью
удовлетворяет требованиям ITU G.652, IEC60793-1
и Telcordia GR-20-CORE.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Номинальная длина волны нулевой дисперсии: 1310 нм
Номинальный наклон дисперсии: < 0.086 пс/нм2 км
Эффективный групповой показатель преломления
на 1310 нм: 1.4640
на 1550 нм: 1.4645
Коэффициент обратного рассеяния на 1310 нм: -76.7 дБ
Коэффициент обратного рассеяния на 1550 нм: -81.7 дБ
Типичный диаметр сердцевины: 8.8 мкм
Динамическая прочность (состаренное* волокно, 0.5 м):
средняя 750 kpsi (5.26 ГН/м2)
Параметр динамической усталости (состаренное*): Nd = 22
Параметр статической усталости (состаренное*): Ns > 25
Дисперсия на 1285-1330 нм: < 2.7 пс/нм км
Дисперсия на 1550 нм: <17 пс/нм км
‘Старение в течение 30 дней при 85°С и 85%
относительной влажности (RH).
192
Волокно в кабеле 6901. Улучшенное одномодовое волокно
В настоящее время наиболее распространены одномодовые волокна. Применение Alcatel E-SMF
улучшает характеристики всех типов систем с SMF волокнами.
Компания Alcatel, являясь одним из крупнейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами, достаточными
для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах, кабелях и системах.
Улучшенное Одномодовое волокно (E-SMF)
увеличило содержание портфеля ценной продукции
компании Alcatel. Характеристики E-SMF улучшены
во всем диапазоне от 1300 нм до 1620 нм. Оно
обладает минимальной дисперсией в окне 1310 нм
и малым затуханием в районе «водяного» пика на
1363 нм, открывая доступ к расширенному
диапазону (1360-1460 нм). Волокно E-SMF Alcatel
удовлетворяет требованиям расширенной
рекомендации ITU-T G.652 Таблица С и может
применяться в кабельных конструкциях со
свободной укладкой модулей, кабелях с плотно
уложенной оболочкой и в ленточных кабелях.
За счет своего расширенного спектра E-SMF
оптимально подходит для использования
в местных, промышленных, городских,
магистральных сетях и в сетях доступа. Широкий
спектр увеличивает возможности расширения
информационной емкости и изменения
конфигурации сетей при передаче голоса, данных
и изображения. E-SMF обладает малым затуханием
и малым ПМД, необходимым для применения
в дальних линиях передачи.
Прекрасные характеристики E-SMF достигаются
за счет использования разработанного в Alcatel
процесса FCVD. Высокая надежность волокна
E-SMF обеспечивается покрытием Alcatel Fiber
Coating (AFC™) и окраской Colorlock™. Затухание
в E-SMF на 1383 нм даже после старения
в атмосфере водорода < 0.33 дБ/км.
Характеристики Преимущества
> Малое затухание на 1383 нм позволяет полностью пользовать диапазон от 1300 нм до 1625 нм > Диапазон Е увеличивает число каналов в системе CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) и дает возможность использовать эконс* тчные лазеры с чирпингом и мультиплексные фильтоы
> Малая чувствительность к водороду > Малое затухание на 1383 нм
> Малая дисперсия в области «водяного» пика > В 2 раза снижает требования к компенсации дисперсии ио сравнению с районом 1550 нм
> ПМД уменьшено до 0.08 лс/Vkm > Позволяет увеличить скорость передачи данных до 40 Гбит/с, уменьшая этим стоимость регенерации сигнала на 50%
> Сниженное затухание на 1550 нм (< 0.22 дБ/км) > Увеличивает длину регенерационного участка на 10 %
> Сниженное затухание на 1450 нм (< 0 26 дБ/км) увеличивает эффективность Рамановской накачки > Уменьшение потерь на 1450 нм на 0.01 дБ/км приво- дит к увеличению отношения сигнал/шум на 0.1 дБ
> Процесс AFC™ Colorlock™ объединяет процесс окраски и нанесения покрытия > Окраска волокна стойкая и хорошо различимая, что позволяет увеличить надежность и долговечность и в результате снизить стоимость монтажа и ремонта
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1993 г. - Внедрен запатентованный Alcatel процесс нанесения покрытия AFC™, обладающего
прекрасно! долговечностью.
> 1994 г - Внедрен запатентованный Alcatel процесс APVD (Advanced Plasma end Vapor Deposition),
обеспечивающий высокое качество изготовления волок
> 1996 г. - Разработан и внедрен процесс Coloriock™ улучшающий надежность волокон и их
идентификацию.
> 2001 г. - Внедрено E-SMF, с улучшенной характеристикой старения «водяного» пика,
уменьшенным затуханием и улучшенной хар. г эристикой ПМД
193
Волокно в кабеле 6901. Улучшенное одномодовое волокно
Оптические спецификации
Механические спецификации
1310 нм < 0.35 дБ/км
1550 нм < 0.22 дБ/км
1625 нм < 0.25 дБ/км
1383 нм старение" в Н2 < 0.33 дБ/км
Затухание
Затухание на
Затухание на
Затухание на
Затухание на
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, превышающие 0.1 дБ,
на длинах волн 1310 нм и 1550 нм
Зависимость затухания от длины волны
Максимальное изменение затухания в окне
Длина волны (нм)
1285-1310
1310-1330
1525-1550
1575-1550
Затухание при изгибе
100 витков, диаметр 60 мм на 1550 и 1620 нм: < 0.05 дБ
1 виток, диаметр 32 мм на 1550 и 1620 нм: < 0.5 дБ
Длины волн
Длина волны отсечки (в кабеле)
Длина волны нулевой дисперсии
Наклон дисперсии
Наклон при нулевой дисперсии:
пмд
Величина ПМД в линии**:
Затухание (дБ/км)
< 0.035
< 0.03
< 0.03
< 0.03
< 1260
1310 ± 10
< 0.090 пс/нм2
Геометрические спецификации
нм
нм
км
< 0.08 псЛ'км
Диаметр модового пятна на 1310 нм: 9.0 ± 0.5 мкм
Диаметр модового пятна на 1550 нм: 10.2 ±1.0 мкм
Диаметр оболочки: 125 мкм ±1.0 мкм
Эксцентриситет сердцевины/оболочки: < 0.6 мкм
Эллиптичность оболочки: < 1 %
Диаметр окрашенного покрытия: 242 ± 7 мкм
Эксцентриситет оболочки/покрытия: <12 мкм
Радиус собственного изгиба волокна: > 4 м
Одномодовое Волокно Alcatel полностью
удовлетворяет требованиям ITU G.652, IEC60793-1
и Telcordia GR-20-CORE.
Спецификации на кабель, применяемые
к изготовленным в Alcatel кабелям, соответствуют
международным стандартам.
Компания Alcatel сохраняет за собой право
изменять спецификации без предварительного
предупреждения.
'Старение при атмосферном давлении и 1% содержании
водорода IEC60793-2
"Измерения согласно IEC SCB86A, WG1 method 1, 1977.
Величина ПМД в линии, определяющая статистически верхний
предел ПМД в волокнах, соединенных в линию передачи.
Тест на прочность с покрытием AFC™ Cdoriock™
Все волокно перемотано с натяжением: > 100 kpsi
(0.69 ГН/м2), что эквивалентно удлинению на 1 %
Прочность на растяжение
Динамическая прочность (образцы длиной 0.5 м) состарен-
ные* и несостаренные: среднее £ 550 kpsi (3.8 ГН/м2)
Параметры динамической и статической усталости
Параметры динамической усталости:
(растяжение, состаренные* и несостаренные) Nd = 20
(изгиб в 2 т., состаренные* и несостаренные) Nd = 20
Параметр статической усталости:
(состаренные при 85°С и 85 % влажности) Ns > 20
Характеристики покрытия
Сила снятия покрытия: 2.0 !Ы (8.9 HJ-0.3 Ibl (1.3 Н)
2Э°С, 0°С, 45°С
Старение: 30 дней при 85°С, 85% относительной влажности
и погружение в воду на 14 дней при 23°С
Старение: 30 дней в струе брызг воды при 85°С (Telecordia)
Без изменений
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Прирост затухания на 1550 нм (дБ/км)
При циклическом изменении температуры.
(-60°С... + 85сС) < 0.05
При циклическом изменении температуры и влажности:
(-10°С... + 85°С, 4-98% RH): < 0.05
Погружение в воду (23°С): < 0.05
Старение в тепле (85°С): < 0.05
Типичные параметры
Номинальная длина волны нулевой дисперсии: 1310 нм
Номинальный наклон дисперсии: < 0.086 пс/нм2 км
Эффективный групповой показатель преломления
на 1310 нм и на 1550 нм 1.47
Коэффициент обратного рассеяния на 1310 нм: -76.7 дБ
Коэффициент обратного рассеяния на 1550 нм: -61.7 дБ
Типичный диаметр сердцевины: 8.8 мкм
Динамическая прочность (состаренное* волокно, 0.5 м):
средняя 750 kpsi (5.26 ГН/м2)
Параметр динамической усталости (состаренное*): Nd = 22
Параметр статической усталости (состаренное*): Na > 25
Дисперсия на 1285-1330 нм: $ 2.8 пс/нм км
Дисперсия на 1550 нм: < 17 пс/нм км
’Старение в течение 30 дней при 05°С и 85%
относительной влажности (RH).
194
Волокно в кабеле 6911. Волокно TeraLight™ Metro
Новое волокно компании Alcatel, удовлетворяющее рекомендации G.655, основано на удачной конструкции
волокна TeraLighl™ с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF) и оптимизировано специально для
применения в городских магистралях. Оно прекрасно подходит для DWDM систем с малым межканальным
интервалом и скоростью передачи данных 10 Гбит/с в городских кольцах с типичной длиной 70-200 км без
компенсации дисперсии. Оно также подходит для применения в широко распространенных коротких городских
системах, так как обладает малой дисперсией на 1310 нм. При будущей модернизации систем передачи
оно легко позволяет полностью перестроить hxbChL диапазонах на межканальное расстояние в 25 Ггц
и увеличить скорость передачи данных до 40 Гбит/с и выше. Кроме того, оно совместимо с диапазоном S.
Волокно TeraLighl™, внедренное в 1999 г, установило стандарт
на волокна для высокоскоростных, многоволновых дальних
линий передачи. Его уникальность в том, что в нем
сбалансированы три ключевые характеристики волокна:
эффективная площадь модового пятна, хроматическая
дисперсия и наклон дисперсии. Оптимизация этих трех факторов
обеспечивает минимум искажений при передаче данных со
скоростями 10 и 40 Гбит/с, позволяет уменьшить расстояние
между каналами в С и L диапазонах и делает волокно
совместимым с диапазоном S в будущем.
В настоящее время это новаторское волокно усовершенствовано
для применения в городских сетях. С увеличением объема
трафика, генерируемого в городах, пропускная способность
городских сетей может стать узким местом и ее необходимо
увеличивать для того, чтобы избежать заторов в будущем.
Возможность гибко изменять конфигурацию сетей и эффективно
увеличивать полосу частот будет обеспечиваться в будущем за
счет мультиплексирования каналов по длинам волн. Все это, при
минимальной стоимости на бит, наилучшим образом достигается
при использовании трансмиттеров с чирпингом и отказе от
использования дорогостоящих компенсаторов дисперсии.
TeraLighl™ Metro позволяет передавать данные со скоростью
10 Гбит/с на расстояние около 200 км, что обходится в конечном
счете дешевле, чем при использовании стандартных
одномодовых волокон. Если же потребуется увеличить длину
кольца или перейти на скорость передачи в 40 Гбит/с, дисперсию
в волокне можно будет компенсировать с помощью
промышленных компенсаторов дисперсии. Длина волны отсечки
в кабеле меньше 1260 нм, а дисперсия на 1310 нм мала,
поэтому можно использовать это же волокно и в коротких
городских сетях, что выгодно из экономических соображений
Из-за взрывного и непредсказуемого характера роста трафика в
городе и, что может быть более важно, из-за сложности
прокладки кабелей в городских условиях волокно надо выбирать
с учетом дальнейшей эволюции городских оптических сетей.
Будет ли это увеличение расстояния между каналами или
увеличение скорости передачи данных до 40 Гбит/с и выше,
работа в L или S диапазонах или маршрутизация по длинам
волн, все это можно будет осуществить в городских
магистральных сетях с волокном TeraLight™.
Характеристики Преимущества
> Оптимально для передачи данных со скоростью 10 Гбит/с на расстояние около 70-200 км без ког.ленсации дисперсии > Экономииаски более: ффективно по сравнению со стандартным одномодовым волокном > Малые затраты на коне груиигвание и управление сетями > Можно применять передат гики г ч^лингом
г При использовании промышленных компенсаторов дисперсии может осуществлять передачу данных со скоростью 40 Гбит/с > Инвестиции на будущее > Близкая к 100 % степень компенсации дисперсии во всем диапазоне
> Положительный знак л .ерсии гарантирует его совместимость с NZDSF волокнами для дальних линий передачи > Легко увеличить длину трассы > Совместимость с типами волокон для далы их и город 'их сетей минимизирует сложногти менеджмента
> Обладает малой дисперсией в районе 1310 нм > Подходит для применения в недорогих, коротких городских системах > Экономически эффективно, так как по одному волокну можно вести передачу на 1310 нм и 1550 нм > Может быть также использовано для размещения каналов системы CWDM
> 320 к налов в L, С и S диапазонах при скорости 10 Гбит/с > Увеличивает инфоомацнон"ую емкость > Более эффективное использование полосы частот
> Легко модернизируется на расстояние между каналами в 25 ГГц в С и L диапазонах > Увеличение информационной емкости в будущем
> Сивкистимо с диапазоном S > Удлинение инфоомаиииннс гегткости в будущем
> Специальные кабели для городских условий с оболочкой и экраном, защищающими от воды и крыс > Увеличивает надежность при эксплуатации в тяжелых условиях
> Альтсг.гативные варианты для прокладки в тс. «елях, водяных и газовь": трубопроводах > Экономически эффективное размен эние кабеля с минимумом обрывов
195
Волокно в кабеле 6911. Волокно TeraLight™ Metro
Оптические спецификации
Механические спецификации
Затухание
Затухание на 1550 нм < 0.25 дБ/км
Затухание на 1625 нм < 0.28 дБ/км
Затухание на 1310 нм < 0.40 дБ/км
Затухание на 1383 нм <1.0 дБ/км
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.10 дБ на 1550 нм
Зависимость затухания от длины волны
Максимальное изменение затухания в окне
Длина волны (нм) Затухание (дБ/км)
1525-1550 S 0.03
1550-1575 < 0.03
1550-1625 < 0.05
1265-1310 < 0.05
1310-1330 < 0.05
Зависимость дисперсии от длины волны
Длина волны (нм) Дисперсия (пс/нмкм)
1440 > 0.1
1530 1565 5.5 - 10.0
1565-1625 7.5 - 13.8
1265-1330 -11.0 - -4.0
Затухание при изгибе
100 витков, диаметр 75 мм на 1550 и 1625 нм: < 0.05 дБ
1 виток, диаметр 32 мм на 1550 и 1625 нм: < 0.5 дБ
Длины волн
Длина волны отсечки (в кабеле)
Длина волны нулевой дисперсии
ПМД
Величина ПМД в линии":
< 1260 нм
£ 1440 нм
5 0.08 псЛ/км
Геометрические спецификации
Диаметр модового пятна на 1550 нм: 9.2 ±1.0 мкм
Диаметр оболочки: 125 мкм ±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки: < 1 %
Диаметр окрашенного покрытия: 242 ± 7 мкм
Эксцентриситет обол очки/покрытия: < 12 мкм
Радиус собственного изгиба волокна: > 4 м
* Рассчитано согласно IEC60794-3/Ed.3.0, октябрь 2000 г.
TeraLighl™ Metro полностью удовлетворяет требованиям
ГТЪ G.655 и IEC60793-2.
Тест на прочность с покрытием AFC™ Coloriock™
Все волокно перемотано с натяжением: > 100 kpsi
(0.69 ГН/м2), что эквивалентно удлинению на 1 %
Прочность на растяжение
Динамическая прочность (образцы длиной 0.5 м) состарен
нь*е’ и несостаренные: среднее 550 kpsi (3.6 ГН/м2)
Параметры динамической и статической усталости
Параметры динамической усталости:
(растяжение, состаренные* и несостаренные) Nd = 20
(изгиб в 2 т„ состаренные’ и несостаренные) Nfl = 20
Параметр статической усталости: Ns > 20
Характеристики покрытия
Сила снятия покрытия: 2.01Ы (8.9 Н)-0.3 Ibf (1.3 Н)
23°С, 0°С, 45°С
Старение: 30 дней при е5сС, 85% относительной влажности
и погружение в воду на 14 дней при 2Э°С
Старение: в струе брызг воды при В5°С
(Специфик. Telecordia)
30 дней в струе брызг воды при В5°С: Без изменений
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Прирост затухания на 1550 нм (дБ/км)
При циклическом изменении температуры:
(-60°С ... < 85°С) <0.05
При циклическом изменении температуры и влажности:
(-10°С... + 85°С, 4-98% RH): < 0.05
Погружение в воду (2Э°С): < 0.05
Старение в тепле (85°С): < 0.05
Типичные параметры
Затухание на 1550 нм < 0.205 дБ/км
Затухание на 1625 нм < 0.23 дБ/км
Затухание на 1310 нм < 0.35 дБ/км
Эффективная площадь модового пятна 63 мкм2
Номинальный наклон дисперсии на 1550 нм: 0.058 пс/нм2 км
Дисперсия на 1550 нм 8.0 пс/нм' км
Дисперсия на 1625 нм 12.4 пс/нм* км
Дисперсия на 1310 нм - 8 пс/нм’ км
Дисперсия на 1440 нм 1.4 пс/нм* км
Эффективный групповой показатель преломления
на 1550 нм: 1.470
Динамическая прочность (состаренное’):
средняя 750 kpsi (5.26 ГН/м2)
Параметр динамической усталости (состаренное'): Nd = 22
Параметр статической усталости (состаренное'): Ns < 25
"Старение в течение 30 дней при 85°С и 85%
относительной влажности (RH).
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> Сентябрь 2000 г. - Мировой рекорд: передача в одном направлении 5.12 Тбит/с по 128 каналам со
скоростью 40 Гбит/с
> Март 2001 г. - Мировой рекорд: передача 10.5 Гбит/с по 256 однонаправленным каналам
со скоростью 40 Гбит/с на сстоя.1ие около 100 км
196
Волокно Alcatel 6912. Волокно TeraLight™ Ultra
Новое волокно компании Alcatel, удовлетворяющее рекомендации G.655, основано на удачной конструкции
волокна TeraUght™ с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF) и оптимизировано специально для применения
в дальних линиях передачи с большой информационной емкостью и в сверхдальних линиях. В настоящее время
оно оптимально для DWDM систем с узким межканальным интервалом и скоростью 10 Гбит/с, но позволяет
легко перестроить эти системы на скорости 40 Гбит/с и выше, малое значение ПМД в линии (<0.04 nch/км)
обеспечивает применение волокна в системах передачи со скоростью 40 Гбит/с. Оно также отлично подходит
для применения в системах с компенсацией дисперсии в максимально широкой полосе частот, так как обладает
малым затуханием в районе 1450 нм и оптимизированной площадью модового пятна. Возможности увеличения
информационной емкости за счет совместимости волокна с диапазонами Ln S и возможности использования
межканальных интервалов в 50 и 25 ГГц в диапазонах С и L, по существу, безграничны.
Волокно TeraUght™, внедренное в 1999 г., установило стандарт
на волокна для высокоскоростных, многоволновых дальних линий
передачи. Его уникальность в том, что в нем сбалансированы три
ключевые характеристики волокна: эффективная площадь модового
пятна, хроматическая дисперсия и наклон дисперсии. Оптимизация
этих трех факторов обеспечивает минимум искажений при передаче
данных со скоростями 10 и 40 Гбит/с, позволяет уменьшить
расстояние между каналами в С и L диапазонах и делает волокно
совместимым с диапазоном S в будущем.
TeraUght™ Ultra расширило возможности применения волокон типа
TeraLighl в дальних и в сверхдальних линиях передачи. Так, например,
если эти сети будут перестроены на более высокую скорость
передачи (40 Гбит/с и выше) и большие расстояния (более 1000 км),
то устойчивость DWDM систем окажется недостаточной. Для
обеспечения этой устойчгеости необходимы волокна с более
совершенными характеристиками: малым ПМД. малым затуханием
и эффективным подавлением нелинейных эффектов.
TeraUght™ Ultra полностью удовлетворяет всем эти требованиям.
Оно гарантирует величину ПМД в линт < 0.04 псМм и величину
искажений менее предела устойчивости. При скорости передачи
в 40 Гбит/с оно обеспечивает, по сравнению с волокнами
со стандартной величиной ПМД (от 0.08 до 0.1 пс/^км), в 3-5 раз
большее расстояние между регенераторами, и, соответственно,
его применение дает большой выигрыш в стоимости. Оно обладает
наимешшм для промышленных волокон затуханием
в С диапазоне и в диапазоне L Это вдтственное NZDSF волокно,
обладающее малым затуханием в районе 1450 нм, обеспечтающее
максимальную эффективность распределенного Рамановского
усиления и позволяющее использовать для накачки маломощные
Рамановские лазеры с ‘мрпингом. Волокно TeraUght™ Ultra, за счет
тщательного управлетя нелтейными эффектах», дает возможность
достичь в С и L диапазонах
при скорости 10 Гбит/с межканального ттервала в 25 ГГц и
увеличить регенерационное расстояние при скорости 40 Гбит/с.
Малый наклон дисперсии позволяет скомпенсировать почти
на 100 % как величину дисперсии, так и ее наклон с помощью
промышленных компенсаторов дисперсии.
Типичное значение хроматической дисперст волокна TeraLighl™
Ultra (-8 пс/нм км) примерно в 2 раза меньше, чем у SMF, но
достаточно высоко, для того чтобы подавить перекрестные помехи
в системах со скоростью передачи 10 и 40 Гбит/с. С помощью этого
волокна компажя Alcatel сделала решителыый рывок вперед,
преодолев не тшъко ограничения, накладываемые параметрами
оптических волокон на характеристики сетей сегодняшнего дня,
но и удовлетворила требованиям, предъявляемым сетями
завтрашнего дня.
Характеристики Преимущества
> Оптимально для передачи данных со скоростью 10 Гбит/с, 40 Гбит/с и выше > Инвестиции на будущее > Увеличивает информационную емкость
> Величина ПМД в линии < 0.04 псА'км > Расстояние между регенераторами при скорости 40 Гбит/с в 3-5 раз большее, чем в линии с волокнами с большой величиной ПМД (от 0.08 до 0.1 пс/7км)
> Гарантированное малое затухание на 1450 ям и оптимизированная эффективная площадь модового пятна > Уменьшение потерь на 1450 нм на 0.01 д&км приводит к увеличение отношения емгнагшгум на 0.1 дБ при мощности лазера накачки в 10 мВт > Экономически эффекту&ю
> Малый наклон дисперсии позволяет скомпенсировать дисперсию почти на 100% во всем диапазоне с помощью промышленных компенсаторов дисперсии > Потенциальный экономический эффект за счет отсутствия необходимости компенсировать дисперсию отдельно в каждом канале при передаче данных на большие расстояния или с высокой битовой скоростью
> 320 каналов в L,C и S диапазонах при скорости 10 Гбит/с > Увеличение 1*4юрмационной емкости и более эффективное использование полосы частот
> Более 160 каналов в диапазон С при скорости 10 Гбит/с > Максимально эффективное использование диапазона С экскомически эффективно, так как отсрочивает использование болэе дорогостоящего диапазона L
> Легко модернизируется на расстояние между каналами в 25 ГГц в Си L диапазонах > Совместимо с диапазоном $ > Увеличение информационной емкости в будущем в том же волокне
> Расширяет характеристики DWDM систем > Увеличивает расстояние, после которого необходимо регене- рировать сигнал при межканальном интервале 100,50 и 25 ГГц. Для 100 ГГц систем предел допустимой нелинейности, вызываю- щей перекрестные помехи, увеличивается примерно в 2 раза
197
Волокно Alcatel 6912. Волокно TeraLight™ Ultra
Оптические спецификации
Механические спецификации
Затухание Затухание на 1550 нм < 0.22 дБ/км
Затухание на 1625 нм < 0.25 дБ/км
Затухание на 1310 нм < 0.26 дБ/км
Затухание на 1383 нм Однородность затухания < 0.7 дБ/км
Отсутствуют ступеньки, более 0.10 дБ на 1550 нм
Зависимость затухания от длины волны Максимальное изменение затухания в окне
Длина волны (нм) Затухание (дБ/км)
1525-1550 < 0.03
1550-1675 < 0.03
1550-1625 < 0.05
1440-1525 Зависимость дисперсии от длины волны < 0.1
Длина волны (нм) Дисперсия (пс/нмкм)
1440 > 0.1
1530-1565 5.5 - 10.0
1565-1625 Затухание при изгибе 7.5 - 13.8
100 витков, диаметр 75 мм на 1550 и 1625 нм: < 0.05 дБ
1 виток, диаметр 32 мм на 1550 и 1625 нм: < 0.5 дБ
Длины волн Длина волны отсечки (в кабеле) < 1300 нм
Длина волны нулевой дисперсии < 1425 нм
ПМД Величина ПМД в линии*: < 0.04 ncftKM
Геометрические спецификации
Диаметр модового пятна на 1550 нм: 9.2 ± 0.5 мкм
Диаметр оболочки: 125 мкм ± 1.0 мкм
Эксцентриситет сердцевины/оболомки: < 0.6 мкм
Эллиптичность оболочки: < 1%
Диаметр окрашенного покрытия: 242 ± 7 мкм
Эксцентриситет оболочки/покрытмя: < 12 мкм
Радиус собственного изгиба волокна: > 4 м
TeraLight™ Ultra полностью удовлетворяет требованиям
ПЪ G.655 и IEC60793-2
"Измерения согласно IEC SC86A, WG1 method 1,1997.
Величина ПМД в линии, определяющая статистически,
верхний предел ПМД в волокнах, соединенных в линию
передачи.
Спецификации на кабель, применяемые к изготовленным
в Alcatel кабелям, соответствуют международным стандартам.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Тест на прочность с покрытием AFC™ Colorlock™
Все волокно перемотано с натяжением- > 100 kpsi
(0.69 ГН/м2), что эквивалентно удлинению на 1%
Прочность не растяжение
Динамическая прочность (образцы длиной 0.5 м) состарен-
ные’ и несостаренные: среднее > 550 kpsi (3.8 ГН/м2)
Параметры динамической и статической усталости
Параметры динамической усталости:
(растяжение, состаренные" и несостаренные) Nd > 20
(изгиб в 2 т., состаренные* и несостаренные) Nd > 20
Параметр статической усталости: Ns > 20
Характеристики покрытия
Сила снятия покрытия: 2.0 Ibf (8.9 Н)-0.Э Ibf (1.3 Н)
23°С, 0°С, 45°С
Старение: 30 дней при 85°С, 85% относительной влажности
и погружение в воду на 14 дней при 23°С
Старение: в струе брызг воды при 85°С
(Специфик. Telecordia)
30 дней в струе брызг воды при 85°С: Без изменений
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Прирост затухания на 1550 нм (дБ/км)
При циклическом изменении температуры:
(-60°С ... + 85°С) <005
При циклическом изменении температуры и влажности:
(-10°С ... + 85°С, 4-98% RH): < 0.05
Погружение в воду (23°С): < 0.05
Старение в тепле (85°С): < 0.05
Типичные параметры
Затухание на 1550 нм < 0.20 дБ/км
Затухание на 1625 нм < 0.22 дБ/км
Затухание на 1450 нм < 0.25 дБ/км
Эффективная площадь модового пятна 63 мкм2
Номинальный наклон дисперсии на 1550 нм. 0.052 пс/нм2 км
Дисперсия на 1550 нм 8 пс/нм* км
Дисперсия на 1625 нм 12 пс/нм* км
Дисперсия на 1440 нм 2 пс/нм* км
Эффективный групповой показатель преломления
на 1550 нм: 1.4692
Динамическая прочность (состаренное*, 0.5 м):
средняя 750 kpsi (5.26 ГН/м2)
Параметр динамической усталости (состаренное"): Nd = 22
Параметр статической усталости (состаренное*): Ns < 25
’Старение в течение 30 дней при 85СС и 85%
относительной влажности (RH).
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> Сентябрь 2000 г. - Мировой рекорд: передача в одном направлении 5.12 Тбит/с по 12f каналам со
скоростью 40 Г бит/с
» Июль 2001 г. - Alcatel передала сигналы а 32 каналах со скоростью 40 Гбит/с на расстояние
2400 км с использованием Рамановского усиления и волоки» с +/- сбалансированной дисперсией.
г Ноябрь 2001 г. - Мировой рекорд: передача 5 Тбит/с (15 х 100 км) в 125 каналах при скорости
40 Гби-'с.
198
Alcatel 6931. Многомодовое волокно GLight™ 62.5/125
Семейство многомодовых волокон GLight™ компании Alcatel - это новое поколение многомодовых
волокон с градиентным профилем показателя преломления, специально разработанное
для высокоскоростных сетей. Волокно разработано для удовлетворения возрастающих потребностей
провайдеров в поддержке экспоненциального развития сетей высокоскоростной передачи данных
на короткие расстояния, в том числе корпоративных и студенческих сетей.
Компания Alcatel, являясь одним из крутейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами, достаточными
для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах, кабелях и системах.
Волокна GLight™ компании Alcatel обеспечивают
передачу 1 Гбит/с Ethernet в рабочих диапазонах
650 ни и 1300 нм на расстояния от 275 до 1200 м
без специального оптического шнура (patch cord)
для согласования мод Они также полностью
соответствует основным, действующим
в настоящее время промышленным сетевым
стандартам, включая FDDI, Ethernet, Fast Ethernet,
ATM и Token Ring.
Кроме того, волокна GLight™ могут применяться
в кабелях различного типа, включая кабели
со свободной укладкой модулей и кабели
с плотно уложенной оболочкой.
Все типы многомодовых волокон Alcatel улучшены
за счет применения уникальных технологий
компании Alcatel, включая процесс нанесения
покрытий AFC™ (Alcatel Fiber Coating). Покрьпие
AFC™ гарантирует долговечность и необходимый
запас прочности волокна даже при использовании
в тяжелых окружающих условиях.
Дополнительные преимущества многомодовых
волокон Alcatel связаны с тем, что они
изготовлены с помощью процесса FCVD (Furance
Chemical Vapor Deposition). Применение процесса
FCVD позволяет изготавливать волокна
с прекрасными геометрическими параметрами
и однородностью, а также с высокой чистотой.
Характеристики
Преимущества
ж Оптимально для работы с дешевыми источниками
(LED, VCEII
> Знгнительно ы екает стоимость
> Обеспечивает передачу 1 Гбит/с Ethernet в рабочих
диапазонах 850 нм и 1300 нм на расстояния от 275
до 1200 м без специального оптического шнура
для согласования мод
> Увеличивает информационную емкость
> Операционная гибкость
> Совместимо с большинством сетевых стаидатив.
включая FDDI, Ethernet, Fast Ethernet, ATM и Token Ring
> Гарантия для будущей перестройки Ваших сетей
> Для изготовления волокон используется разработанный
в Alcatel процесс FCVD (Furance Chemical Vapor
Deposition)
> Волокна изготавливаются с прекрасными
геометрическими параметрами и однородностью,
а также высокой чистотой
► Покрьпие наносится с по-ющью процесса/ FC™
специально разработанного для многомодовых волокон
> Гарантирует долговечность и необходимый запас
прочности волокна даже при использовании в тяжелых
о ружаюших условиях, а также уменьшает стоимость
монтажа и затоны
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1999 г инедр и специально разработанный в Alcatel процесс AFC™ для нанесения покрытия на
многомодовые волокна, обеспечивающий прекрасные характеристики старения и лучшую
стабильность в процессе нанесения покрытия.
> 2000 г. - Внедрен запатентованный Alcatel процесс FPVD (Furance Plasma and Vapor Deposition),
обеспечивающий высокое качество изготовления волокон.
> 2000 г.-В семей во многомодовых волокон внед"“но волокно GUghtr созданное специально
для передачи 1 Гбит/с Ethernet в рабочих диапазонах 650 нм и 1300 нм.
199
Alcatel 6931. Многомодовое волокно GLight™ 62.5/125
Оптические спецификации
Типичное затухание и коэффициент широкополосное™
(межмодовая дисперсия)
Затухание 850/1300 нм 2.9/О.В дБ/км Максимум
Коэффициент широкополосное™ 850/1300 нм
200/500 МГЦ км Минимум
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.2 дБ на 850/1300 нм
Затухание при изгибе
Максимальное затухание на 850 нм и 1300 нм при изгибе
волокна не превышает величины:
100 витков, диаметр 75 мм: < 0.5 дБ
Хроматическая дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (\>): 1320-1365 нм
Наклон дисперсии на Х^
1320 <?< < 1348 нм (типичное) <0.11 пс/нмЗ-км
1348 < Хо < 1365 нм < 0.001 (1458 - Х«) пс/нм^-км
Числовая апертура (NA)
Числовая апертура 0.275 ± 0.015
Эффективный групповой показатель преломления
На 850 нм 1.497
На 1300 нм 1.492
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм
Рабочая температура:
от-60°С до + 85°С <0.2 дБ/км
Циклирование температура/алажностъ:
- W°C/+70°C RH 95% < 0.2 дБ/км
Механические спецификации
Тест на прочность (proof test)
Все волокно тестировано при натяжении > 100 kpsi
Другие величины
Параметр динамической усталое™ (п) > 20
Сила сня™я покрытия (50-500 мм/мин) > 1 Н
Поставляемые длины волокон
1.1,2.2,3.3, 4.4, 5.5, 6.6, 7.7,8.8 км
Общие спецификации
Диаметр сердцевины 62.5 ± 3 мкм
Эллиптичность сердцевины 6%
Диаметр оболочки 125 мкм ± 2 мкм
Эллиптичность оболочки £ 2%
Эксцентриситет сердцевины/оболочки s 3 мкм
Диаметр покры™я 245 х 15 мкм
Эллиптичность покрытия < 6%
Эксцентриситет оболочки/покрьпия < 12.5 мкм
Рабочее расстояние для 1 ГбитЕ (м)
Волокна с различными характеристиками и длинами
поставляются по требованию.
Ссылки на продукцию: IEC pub 60793/2 EN 188000-206.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Ссылей на методы измерения
ЕС Pub60793 1-1,1-2,1-3, 1-4, 1-В6
EIA-T1А455-31С/46А/59/168А/173/176А/204.
200
Alcatel 6932. Многомодовое волокно 62.5/125
Многомодовое волокно с градиентным профилем показателя преломления - одно из лучших волокон
компании Alcatel. Волокно разработано для удовлетворения возрастающих потребностей провайдеров
в поддержке экспоненциального развития сетей высокоскоростной передачи данных на короткие
расстояния, в том числе корпоративных и студенческих сетей.
Компания Alcatel, являясь одним из крутейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами
достаточными для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах,
кабелях и системах.
Градиентное многомодовое волокно компании
Alcatel идеально подходит для применения в
локальных сетях (LAN) в рабочих диапазонах
650 нм и 1300 нм для передачи данных, голоса
и изображений.
Многомодовое волокно 62.5/125 экономически
эффективно и соответствует основным
действующим в настоящее время
промышленным сетевым стандартам,
включая FDDI, Ethernet, Fast Ethernet,
ATM и Token Ring.
Многомодовое волокно 62.5/125 может
применяться в кабелях различного типа,
включая кабели со свободной укладкой модулей
и кабели с плотно уложенной оболочкой.
Все типы многомодовых волокон Alcatel улучшены
за счет применения уникальных технологий
компании Alcatel, включая процесс нанесения
покрытий AFC™ (Alcatel Fiber Coating). Покрытие
AFC™ гарантирует долговечность и необходимый
запас прочности волокна даже при использовании
в тяжелых окружающих условиях.
Дополнительные преимущества многомодовых
волокон Alcatel связаны с тем, что они
изготовлены с помощью процесса FCVD (Furance
Chemical Vapor Deposition).
Применение процесса FCVD позволяет
изготавливать волокна с прекрасными
геометрическими параметрами
и однородностью, а также с высокой чистотой.
1 Характеристики Преимущества 1
» Работает на обеих длинах волн: 850 нм и 1300 нм > Увеличивает информационную емкость
> Оптимизировано для работы с дешевыми источниками (светодиодами) > Значительно снижает стоимость
> Совместимо с большинством сетевых стандартов, включая FDDI Shernel cast Ethernet. ATM и Token Rina > Операционная гибкость
> Для изготовления волокон используется разработанный в Alcatel процесс FCVD (Furance Chemical Vapor Deposition) > Волокна изготавливаются с прекрасными геометрическими параметрами и однородностью, а также с высокой чистотой
> Покрытие на волокно наносится с помощью процесса AFC"' (Alcatel Fitter Coating) > Гарантирует долговечность и необходимый запас прочности волокна даже при использовании в тяжелых окружающих условиях, а также уменьшает стоимость монтажа и замены
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1999 г. - Внедрен специально разработанный в Alcatel процесс AFC™ для нанесения покрытия на
многомодовые волокна, обеспечивающий прекрасные характеристики старения и лучшую
стабильность в процессе нанесения покрытия.
> 2000 г - Внедрен .а. энтованн !й Alcatel процесс FPVD (Furance Plasma and Vapor Deposition'
обеспечивающий высокое качество изготовления волокон.
201
Alcatel 6932. Многомодовое волокно 62.5/125
Оптические спецификации
Общие спецификации
Типичное затухание и коэффициент широкополосное™
(межмодовая дисперсия)
Затухание Коэффициент широкополосное™
050/1300 нм 850/1300 нм
2.8/О.0 ДБ/км 250/800 МГЦ км
2.9/0.В ДБ/км 200/500 МГЦ км
3.5/1.5 дБ/км 160/200 МГЦ км
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.2 дБ на 850/1300 нм
Затухание при изгибе
Максимальное затухание на 850 нм и 1300 нм при изгибе
волокна не превышает величины:
100 витков, диаметр 75 мм: < 0.05 дБ
Хрома™ческая дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии 1320-1365 нм
Наклон дисперсии на
1320 < < 1348 нм (типичное) < 0.11 пс/нм2»км
1348 < Ас < 1365 нм < 0.001 (1458 - AJ пс/нм2*км
Числовая апертура (NA)
Числовая апертура 0.275 ± 0.015
Эффективный групповой показатель преломления
На 850 нм 1.497
На 1300 нм 1.492
Волокна с различными характеристиками и длинами
поставляются по требованию
Ссылки на продукцию: IEC pub 60793/2 EN 188000-206.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Диаметр сердцевины: 62.5 ± 3 мкм
Эллиптичность сердцевины 6% максимум
Диаметр оболочки 125 мкм ± 2 мкм
Эллиптичность оболочки 2% максимум
Эксцентриситет сердцевины/оболочки 6% максимум
Диаметр покрытия 245 ± 15 мкм
Эллиптичность покрытия 6% максимум
Эксцентриситет оболочки/покрьпия 12.5 мкм макс.
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм
Рабочая температура:
от -60°С до + 85°С < 0.2 дБ/км
Циклирование температура/влажностъ:
-10°С/+70°С RH 95% < 0.2 дБ/км
Механические спецификации
Тест на прочность (proof test)
Все волокно претерпело удлинение на 1% в течение 0.5 с
или эквивалентное. Это превышает требуемую величину
теста на прочность в 100 kpsi
Другие величины
Параметр динамической усталости (п) > 20
Сила снятия покрьпия (50-500 мм/мин) > 1 Н
Поставляемые длины волокон
1.1,2.2, 3.3,4 4, 5.5, 6.6,77,8.0 км
Ссылки на методы измерения
ЕС РиЬ6079Э 1-1,1-2,1-3,1-4, 1-В6
EIA-TIA455-31C/46A/59/168A/173/176А/204
202
Alcatel 6933. Многомодовое волокно GLight™ 50/125
Семейство многомодовых волокон GLightm компании Alcatel - это новое поколение многомодовых
волокон с градиентным профилем показателя преломления, специально разработанное для
высокоскоростных сетей. Волокно разработано для удовлетворения возрастающих потребностей
провайдеров в поддержке экспоненциального развития сетей высокоскоростной передачи данных
на короткие расстояния, в том числе корпоративных и студенческих сетей.
Компания Alcatel, являясь одним из крупнейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами,
достаточными для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах,
кабелях и системах.
Волокна GLight™ компании Alcatel обеспечивают
передачу 1 Гбит/с Ethernet в рабочих диапазонах
850 нм и 1300 нм на расстояния от 275 до 1200 м,
без специального оптического шнура (patch cord)
для согласования мод. Они также полностью
соответствует основным действующим в настоящее
время промышленным сетевым стандартам,
включая FDDI. Ethernet. Fast Ethernet. ATM
и Token Ring.
Кроме того, волокна GLight™ могут применяться
в кабелях различного типа, включая кабели со
свободной укладкой модулей и кабели с плотно
уложенной оболочкой.
Все типы многомодовых волокон Alcatel улучшены
за счет применения уникальных технологий
компании Alcatel, включая процесс нанесения
покрытий AFC™ (Alcatel Fiber Coating). Покрытие
AFC™ гарантирует долговечность и необходимый
запас прочности волокна даже при использовании
в тяжелых окружающих условиях. Дополнительные
преимущества многомодовых волокон Alcatel
связаны с тем, что они изготовлены с помощью
процесса FCVD (Furance Chemical Vapor Deposition)
Применение процесса FCVD позволяет
изготавливать волокна с прекрасными
геометрическими параметрами и однородностью,
а также с высокой чистотой.
Характеристики Преимущества
> Оптимизировано для работы с дешевыми источниками (LED,VCEL) > Значительно снижает стоимость
> Обеспечивает передачу 1 Гбит/с Ethernet в рабочих диапазонах 850 нм и 1300 нм на большие расстояния без специального оптического шнура для согласования мод > Увеличивает информационную емкость > Операционная гибкость
> Совместимо с большинством сетевых стандартов, включая FDDI, Ethernet, Fast Ethernet ATM и Token Ring > Гарантия для будущей перстройки Ваших сетей
x Для изготовления волокон используется разработанный в Alcatel процесс FCVD (Furance Chemical Vapor Deposition) > Волокна изготавливаются с прекрасными геометрическими параметрами и однородностью, а также с высокой чистотой
> Покрытие наносится с помощью процесса AFC™, специально разработанного для многомодовых волоке > Гарантирует долговечность и необходимый запас прочности волокна даже при использовании в тяжелых окружающих условиях а также уменьшает стоимость монтажа и замены
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИИ
> 1999 г. - Внедрен специьл «о ра: работай ;ый в Alcatel процесс AFC™ для нанесения покрытия на
многомодовые вол я та обеспечивающий i |рекрасные характеристики старения и лу шую
стабильность в процессе нанесения покрытия
> 2000 г. - Внедрен запатентованный Alcatel процесс FPVD (Furance Plasma and Vapor Deposin'
обеспечивающий высокое качество изготовления волокон.
х 2000 г. - В семейство многомодовых волокон внедрено волокно GLight™ созданное специально
для передачи 1 Гбит/с Ethernet в рабочих диапазонах 850 нм и 1300 нм
203
Alcatel 6933. Многомодовое волокно GLight™ 50/125
Оптические спецификации
Типичное затухание и коэффициент широкополосное™
(межмодовая дисперсия)
Затухание 050/1300 нм 2.5/О.В дБ/км Максимум
Коэффициент широкополосности 850/1300 нм
500/500 МГЦ км Минимум
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.2 дБ на 850/1300 нм
Затухание при изгибе
Максимальное затухание на 850 нм и 1300 нм при изгибе
волокна не превышает величины:
100 витков, диаметр 75 мм: < 0.5 дБ
Хроматическая дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (AJ: 1295-1320 нм
Наклон дисперсии на
1300 < < 1320 нм (типичное) <0.11 пс/нм2.км
1295 < ^ < 1300 нм < 0.001 (Ло - 1190) пс/нм^км
Числовая апертура (NA)
Числовая апертура 0.200 ± 0.015
Эффективный групповой показатель преломления
На 850 нм 1.482
На 1300 нм 1.480
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм
Рабочая температура:
от -60°С до + 85°С < 0.2 дБ/км
Циклирование температура/влажность:
-10°С/+70°С RH 95% < 0.2 дБ/км
Механические спецификации
Тест на прочность (proof teal)
Все волокно тестировано при натяжении > 100 kpsi
Другие величины
Параметр динамической усталости (п) > 20
Сила снятия покрытия (50-500 мм/мин) > 1 Н
Поставляемые длины волокон
1.1,2.2, 3.3, 4.4, 5.5,6.6, 7.7, 8.8 км
Общие спецификации
Диаметр сердцевины 50 ± 3 мкм
Эллиптичность сердцевины 6%
Диаметр оболочки 125 мкм * 2 мкм
Эллиптичность оболочки 5 2%
Эксцентриситет сердцевины/оболочки < 3 мкм
Диаметр покрытия 245 ± 15 мкм
Эллиптичность покрытия < 6%
Эксцентриситет оболочки/покрыгия < 12.5 мкм
Рабочее расстояние для 1 ГбитЕ (м)
Волокна с различными характеристиками и длинами
поставляются по требованию.
Ссылки на продукцию: IEC pub 60793/2 EN 188000-206.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Ссылки на методы измерения
ЕС Pub6O793 1-1,1-2,1-3,1-4, 1-В6
EIA-T1A455-31 C/46 А/59/168А/173/176А/204
204
Alcatel 6930. Многомодовое волокно 50/125
Многомодовое волокно с градиентным профилем показателя преломления - одно из лучших волокон
компании Alcatel. Волокно разработано для удовлетворения возрастающих потребностей провайдеров
в поддержке экспоненциального развития сетей высокоскоростной передачи данных на короткие
расстояния, в том числе корпоративных и студенческих сетей.
Компания Alcatel, являясь одним из крупнейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами,
достаточными для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах,
кабелях и системах
Градиентное многомодовое волокно компании
Alcatel идеально подходит для применения
в локальных сетях (LAN) в рабочих диапазонах
850 нм и 1300 нм для передачи данных, голоса
и изображений.
Многомодовое волокно 50/125 экономически
эффективно и соответствует основным
действующим в настоящее время промышленным
сетевым стандартам, включая FDDI, Ethernet, Fast
Ethernet, ATM и Token Ring. Многомодовое волокно
50/125 может применяться в кабелях различного
типа, включая кабели со свободной укладкой
модулей и кабели с плотно уложенной оболочкой.
Все типы многомодовых волокон Alcatel улучшены
за счет применения уникальных технологий
компании Alcatel, включая процесс нанесения
покрытий AFC™ (Alcatel Fiber Coating). Покрытие
AFC™ гарантирует долговечность и необходимый
запас прочности волокна даже при использовании
в тяжелых окружающих условиях. Дополнительные
преимущества многомодовых волокон Alcatel
связаны с тем, что они изготовлены с помощью
процесса FCVD (Furance Chemical Vapor Deposition).
Применение процесса FCVD позволяет
изготавливать волокна с прекрасными
геометрическими параметрами и однородностью,
а также с высокой чистотой.
Характеристики
Преимущества
> Работает на обеих дли: ах волн: 850 нм и 1300 нм
> Увеличивает информационную емкссть
> Оптимизировано для работы с дешевыми источниками
(светодиодами)
> Значительно снижает стоимость
> Совместимо с большинством сетевых стандартов,
включая FDDI, Ethernet, Fant Ethernet, ATM и Token Ring
> Операционная гибкость
> Для изготовления волокон используется разработанный
в Alcatel процесс FCVD (Furance Chemical Vapor
Deposition)
> Волокна изготавливаются с прекрасными
геометрическими параметрами и однородностью,
а также с высокой чистотой
> Покрытиг на ьолокго наносится с помощью процесса
AFC™'4 it .l Fiber Coating)
> .арантирует долговечность и необходимый запас
прочности волокна даже при использовании в тяжелых
окружающих условиях, а также уменьшает стоимость
•к пажа и замены
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1999 г. - Внедрен специально разработанный в Alcatt. процесс AFC"’ для нанесения покрытия на
многомодовые ьолою а обеспечивающи! прекрасные характеристики старения и лучшую
стабильность в процессе нанесения покрытия.
> 2000 г. - Внедрен запи тентованный Alcatel процесс FPVD (Furance Plasma anu Vapor Deposition),
обеспечивающий высокое качество изготовления волокон.
205
Alcatel 6930. Многомодовое волокно 50/125
Оптические спецификации
Механические спецификации
Типичное затухание и коэффициент широкополосности
(межмодовая дисперсия)
Затухание Коэффициент широкополосности
850/1300 нм 850/1300 нм
2.4/0.6 дБ/км 600/1200 МГЦ км
2.5/0.7 дБ/км 400/800 МГЦ км
2.8/1.0 дБ/км 300/300 МГЦ км
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.2 дБ на 850/1300 нм
Затухание при изгибе
Максимальное затухание на 850 нм и 1300 нм при изгибе
волокна не превышает величины:
100 витков, диаметр 75 мм: < 0.5 дБ
Хроматическая дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (AJ: 1295-1320 нм
Наклон дисперсии на
1300 < Хо< 1320 нм (типичное) < 0.11 пс/нм^км
1300 < Ао < 1320 нм < 0.001 fa - 1190) пс/нм2.км
Числовая апертура (NА)
Числовая апертура 0.200 ± 0.015
Эффективный групповой показатель преломления
На 850 нм 1.482
На 1300 нм 1.480
Тест на прочность (proof test)
Все волокно претерпело удлинение на 1% в течение 0.5 с
или эквивалентное. Это превышает требуемую величину
теста на прочность в 100 kpsi
Другие величины
Параметр динамической усталости (л) > 20
Сила снятия покрытия (50-500 мм/мин) > 1 Н
Поставляемые длины волокон
1.1,2.2, 3.3,4.4, 5.5, 6.6, 7.7, 8.8 км
Общие спецификации
Диаметр сердцевины 50 ± 3 мкм
Эллиптичность сердцевины 6% максимум
Диаметр оболочки 125 мкм ± 2 мкм
Эллиптичность оболочки 2% максимум
Эксцентриситет сердцевины/оболочки 6% максимум
Диаметр покрытия 245 * 15 мкм
Эллиптичность покрытия 6% максимум
Эксцентриситет оболочки/покрытия 12.5 мкм макс.
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм
Рабочая температура:
от -60°С до + 85°С < 0.2 дБ/км
Циклирование температура/влажность:
-10сС/+70сС RH 95% < 0.2 дБ/км
Волокна с различными характеристиками и длинами
поставляются по требованию.
Ссылки на продукцию: IEC pub 60793/2 EN 188000-206.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Ссылки на методы измерения
ЕС Pub60793 1-1,1-2,1-3, 14, 1-В6
EIA-T1A455-31 C/46 А/59/168А/173/176А/204
206
Alcatel 6934. Многомодовое волокно 10 Gigabit GLight™
Семейство многомодовых волокон GLight™ компании Alcatel - ото новое поколение многомодовых
волокон с градиентным профилем показателя преломления, специально разработанное для
высокоскоростных сетей. Волокно разработано для удовлетворения возрастающих потребностей
провайдеров в поддержке экспоненциального развития сетей высокоскоростной передачи данных
на короткие расстояния, в том числе корпоративных и студенческих сетей.
Компания Alcatel, являясь одним из крупнейших в мире производителей телекоммуникационной
продукции, обладает квалификацией, технологией и производственными ресурсами
достаточными для того, чтобы полностью удовлетворить Ваши потребности в волокнах,
кабелях и системах.
Волокна 10 Gigabit GLight™ компании Alcatel
обеспечивают передачу 10 Гбит/с Ethernet на
расстояние до 300 м без специального оптического
шнура для согласования мод. Они также
полностью соответствует основным, действующим
в настоящее время промышленным сетевым
стандартам, включая FDDI, Ethernet, Fast Ethernet,
ATM и Token Ring.
Кроме того, волокна GLightfl согласуются с уже
имеющимися системами, обеспечивая
значительное увеличения расстояния для сетей
с низкой скоростью передачи данных. Они могут
применяться в кабелях различного типа, включая
кабели со свободной укладкой модулей и кабели
с плотно уложенной оболочкой
Все типы многомодовых волокон Alcatel улучшены
за счет применения уникальных технологий
компании Alcatel, включая процесс нанесения
покрытий AFC™ (Alcatel Fiber Coating).
Покрытие AFC™ гарантирует долговечность
и необходимый запас прочности волокна даже при
использовании в тяжелых окружающих условиях.
Дополнительные преимущества многомодовых
волокон Alcatel связаны с тем, что они изготовлены
с помощью процесса FCVD (Furance Chemical
Vapor Deposition). Применение процесса FCVD
позволяет изготавливать волокна с прекрасными
геометрическими параметрами и однородностью,
а также с высокой чистотой.
Характеристики Преимущества
> Оптимизировано для рабиты с дешевыми исто- никами (LED.VCEL) > Значительно снижает стоимость в расчете на един бит при передачи данных с высокой скоростью
> Обеспечивает передачу 10 Гбит/с Ethernet в рабочем диапазоне 850 ни на большие расстояния без специального оптического шнда для согласования мод > Увеличивает характеристики передачи и расстояние > Операционная гибкость и совместимость с уже имеющимися системами
> Совместимое, льшит...вс...-левых, идартол включая FDDI. Ethernet, Fast Ethernet, ATM и Token R»ig > Стандарт для будущей перестройки сетей и максимум возможностей для применения в настоящее время
> Для изготовления волокон используется разработанный в Alcatel процесс FCVD (Furance C^'mical Vapor Deposition) > Волокна изготавливаются с прекрасными геометрическими параметрами и однородностью, а также высокой чистотой
> Покрытие наносится с помощи процесса AFC1" специально разработанного для многомодовых волокон > Гарантирует долговечность и необходимый запас прочности волокна даже при использовании в тяжелых окружающих условиях, а также уменьшает стоимость монтажа и замены
ОСНОВНЫЕ ВЕХИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ДОСТИЖЕНИЙ
> 1999 г. - Внедрен специально ра: работаннь» в Alcatel процесс AFC™ для нанесения покрь гия
на многомодовые воле а а „Зеспечивающий прекрасные характеристики старения и лучшую
стабильность в процессе нанесения покрытия.
> 2000 г. - Знедрэн запатентованный Alcatel процесс FPVD (Furance Plasma and Vapor Deposition
ооеспечивающии высокое качество изготовления волоксл
> 2000 г. - В семейство многомодовых волокон внедрено волокно GLight™, созданное специальна
для передачи 1 Гбит/с Ethernet i рабочих диапазонах вбо нм и 1300 нм
m ж
207
Alcatel 6934. Многомодовое волокно 10 Gigabit GLight™
Оптические спецификации
Типичное затухание и коэффициент широкополосности
(межмодовая дисперсия)
Затухание 850/1300 нм 2.5/0 7 дБ/км Максимум
Класс А
Коэффициент широкополосности 050/1300 нм
750/500 МГЦ км Минимум
Класс В
Коэффициент широкополосности 050/1300 нм
1500/500 МГЦ км Минимум
Предельный коэффициент широкополосности
на 050 2000 МГЦ км Минимум
Расстояние для 10 Гбит/с Ethernet (В02.3ае)
Класс А: 150 м на 050 нм
Класс В: 300 м на 850 нм
Однородность затухания
Отсутствуют ступеньки, более 0.2 дБ на 050/1300 нм
Затухание при изгибе
Максимальное затухание на 050 нм и 1300 нм при изгибе
волокна не превышает величины:
100 витков, диаметр 75 мм: < 0.5 дБ
Хроматическая дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (XJ: 1295-1320 нм
Наклон дисперсии на Хо
1300 < Х^ < 1320 нм (типичное) < 0.11 пс/нм^км
1295 < Х^ < 1300 нм < 0.001 (Х« - 1190) пс/нм?. км
Числовая апертура (NA)
Числовая апертура 0.200 ± 0.015
Эффективный групповой показатель преломления
На 850 нм 1.482
На 1300 нм 1.480
Спецификации на воздействие окружающей
среды
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм
Рабочая температура:
от -60°С до + 05°С < 0.2 дБ/км
Циклирование темлература/влажность:
-10°С/+70°С RH 95% < 0.2 дБ/км
Механические спецификации
Тест на прочность (proof lest)
Все волокно тестировано при натяжении > 100 kpsi
Другие величины
Параметр динамической усталости (л) > 20
Сила снятия покрытия (50-500 мм/мин) > 1 Н
Поставляемые длины волокон
по требованию
Общие спецификации
Диаметр сердцевины 50 ± 3 мкм
Эллиптичность сердцевины 6%
Диаметр оболочки 125 мкм ± 2 мкм
Эллиптичность оболочки < 2%
Эксцентриситет сердцевины/оболочки < 6%
Диаметр покрытия 245 ±15 мкм
Эллиптичность покрытия < 6%
Эксцентриситет оболочки/покрытия £ 12.5 мкм
10 Gigabit GLight
КлассВ
10 GigabilGLight
КлассА
О 50 100 150 200 250 300
Рабочее расстояние для 10 ГбитЕ (м)
Волокна с различными характеристиками и длинами
поставляются по требованию
Ссылки на продукцию: IEC pub 60793/2 EN 108000-206.
Компания Alcatel сохраняет за собой право изменять
спецификации без предварительного предупреждения.
Ссылки на методы измерения
ЕС РиЬ6О793 1-1,1-2,1-3,1-4, 1-В6
Е1А-Т1А455-31С/46А/59/168А/173/176А/204
208
Я CORNING
Компания Corning I
Наиболее значимым направлением деятельности компании Coming Inc., основанной
в 1851 г., является создание высоких технологий для телекоммуникаций. К основным
видам продукции компании относятся: оптические волокна, оптические кабели и
компоненты фотоники для систем связи. Кроме того, компания производит компоненты для
телевидения, стекла для ЖК-дисплеев, оптические материалы для полупроводниковой
промышленности, керамические субстраты для автомобильных катализаторов, полимеры
для биотехнологий и другие высокотехнологические материалы.
Будучи изобретателем оптического волокна для связи в 1970 г. и став наиболее крупным
производителем оптического волокна в мире в 90-х годах (вдвое больший объем
производства, чем ближайший производитель), Corning Inc. лидирует в разработке новых
типов волокон для всех телекоммуникационных приложений.
Оптическое волокно LEAF®, впервые появившееся в 1998 г., стало первым, по-настоящему
эффективным волокном для систем дальней связи, работающих по принципу
спектрального уплотнения. Волокно сразу же завоевало популярность и явилось образцом
для разработки волокон аналогичного назначения другими производителями волокна.
Сейчас начато производство 3-го поколения волокна LEAF®, которое концентрирует
последние усовершенствования передающих свойств волокна. Среди проектов, в которых
нашло применение волокна LEAF®, можно перечислить следующие (здесь и далее по
латинскому алфавиту):
Aerie Networks, Argus Telecommunications, AT&T, Broadwing Communications, Cable & Wireless,
Carrierl, COLT Telecom Group pic, Communications Authority of Thailand, Eurotunnel, Interoute
(i-21 network), Impsat, KG Telecom, LD COM, Level 3 Communications, Inc..., NEESCom, AO
Транстелеком, Williams Communications и 360Networks. Для иллюстрации можно отметить,
что только под один европейский проект Interoute (i-21 network) потребовалось 8 млн. км
волокна LEAF®.
Оптическое волокно LEAF® официально протестировано и совместимо с аппаратурой
таких производителей, как Alcatel, Ciena, Ericsson, Fujitsu, Hitachi, Lucent Technologies,
NEC, Nortel Networks, Siemens, Sycamore Networks, Tellium. Применение оптического
волокна LEAF® особенно оправдано в случае стоительства протяженных сетей связи для
передачи сигнала на максимально возможные расстояния. Россия может стать примером
наиболее эффективного использования волокна LEAF®, поскольку межкоммутационные
расстояния здесь значительно выше, чем в Европе и США.
Другое новое волокно компании Coming Inc. - MetroCor было заявлено в марте 2000 г.
Это волокно предназначено для плотных, полностью оптических сетей мегаполисов
и плотно населенных районов. Волокно резко снижает стоимость строительства сетей
и максимально использует возможности современной аппаратуры связи.
Стандартное одномодовое волокно компании - SMF-28™, после ряда
усовершенствований, остается лучшим волокном в классе по оценке совокупности его
параметров. Новая версия волокна этого типа волокна - SMF-28e™ - не имеет полосы
поглощения света в диапазоне длин волн вблизи 1380 нм и позволяет передавать на
30% больше спектральных каналов, чем стандартное волокно. Волокно устойчиво к
воздействию водорода, не добившись этого нет смысла во многих случаях бороться за
снижение исходного затухания в области 1380 нм.
Компания также предлагает широкий спектр многомодовых волокон с диаметрами
сердцевины 50 и 62,5 мкм, в том числе волокна серии InfiniCor. позволяющие
осуществлять гарантированную передачу на требуемое расстояние по протоколу Gigabite
Ethernet (градации расстояний - 300, 600, 1000 и 2000 м). В 2002 г. появилось еще одно
волокно из этой серии - InfiniCor SX+, способное передавать информацию со скоростью
10 Гбит/с на расстояние более 300 м.
Другое направление работы компании - создание компонентов для
телекоммуникационного оборудования, которое включает: соединители, модули
компенсации дисперсии, оптические усилители, волоконные решетки, оптические
фильтры, оптические коммутаторы и маршрутизаторы, лазеры, планарные световоды.
В 1999 г. на фирме создано подразделение кабелей связи, вобравшее в себя
предприятия, ранее известные как Siecor Corporation, Siemens Communications Cables,
Siemens RXS, BICC. Отделение Coming Cable Systems объединяет 14000 сотрудников
и имеет годовые продажи 2,2 миллиарда долларов.
209
Одномодовое оптическое волокно Corning® SMF-28™
Стандартное волокно
Одномодовое оптическое волокно Coming® SMF-28™ является высокачественным
оптическим волокном для телефонной связи, кабельного телевидения, подводных линий
связи, сетей передачи данных, голосовой и (или) видеосвязи. Волокно SMF-28
изготовлено в соответствии с высокими требованиями отрасли. Волокно SMF-28
соответствует или превосходит рекомендации Международного комитета ITU G.652,
требования TIA/EIA - 492СААА, IEC 60793-2 и GR-20-CORE. Волокно SMF-28 позволяет
пользоваться преимуществами диапазона 1310 нм, для которого в коммерческой
продаже имеются недорогие современные компоненты высокой пропускной
способности. Волокно SMF-28 оптимизировано для использования в диапазоне 1310 нм,
где величина дисперсии в волокне минимальна. Волокно может также эффективно
использоваться в окне 1550 нм на разных скоростях передачи и в системах со
спектральным уплотнением.
Характеристики и преимущества
• Разнообразие применений в диапазонах 1310 нм и 1550 нм.
• Прекрасные геометрические характеристики, позволяющие снизить потери при сварке
и обеспечить высокий процент успешных сварок.
• Надежность метода OVD (метод наружного осаждения) и высокое качество продукции.
• Волокно оптимизировано для использования в лентах, трубках со свободной укладкой
и других общепринятых конструкциях кабелей.
Лидер продаж
Волокно SMF-28 компании Corning самое продаваемое волокно в мире. В 2000 г.
волокно SMF-28 было использовано в более чем 45 странах мира. Ведущие
технологические компании, предоставляющие доступ к сетям, полагаются на волокно
SMF-28 как на главный материал для расширения своих сетей в XXI веке.
Защита и универсальность применения
Волокно SMF-28 имеет защитное покрытие СРС, обеспечивающее длительный срок
эксплуатации. Разработанное фирмой Coming усовершенствованное двухслойное
акрилатное покрытие СРС обеспечивает надежную защиту и удобство при работе с
волокном. Покрытия СРС могут удаляться механическим способом и имеют наружный
диаметр 245 мкм. Покрытия СРС оптимизированы для применения в различных
кабельных конструкциях с использованием одного или многих волокон, включая трубки
со свободной укладкой, ленты из волокон, профилированный сердечник и кабель с
плотно наложенной оболочкой.
Запатентованная технология изготовления
Волокно SMF-28 изготавливается по методу наружного осаждения (OVD),
позволяющему получать полностью синтетическое, ультрачистое волокно. В результате
волокно Corning SMF-28 имеет хорошие геометрические свойства, высокую прочность
и малое затухание. Можно положиться на то, что каждая катушка волокна SMF-28
обеспечивает прекрасные рабочие показатели и высокую надежность. Методы
измерений соответствуют рекомендациям Международного комитета ITU G.650, IEC
60793-1 и Bellcore GR-20-CORE.
Оптические характеристики
Затухание
Длина волны (нм) Затухание (дБ/км)
1310 <0,34
1550 <0,2
Волокно с меньшим затуханием может быть поставлено по запросу.
Ступеньки в затухании
Отсутствуют ступеньки более 0,10 дБ на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.
Затухание в области пиков воды
Затухание на длине волны 1383 ± 3 нм не превышает 2,1 дБ/км.
210
Затухание в зависимости от длины волны
Диапазон (нм) Опорная длина волны X (нм) Макс, прирост а (дБ/км)
1285-1330 1310 0,05
1525-1575 1550 0,05
Затухание в указанном диапазоне волн не превышает затухания на опорной длине
волны (Л) более, чем на величину а.
Затухание при изгибе
Диаметр оправки (мм) Число витков Длина волны (нм) Прирост затухания (дБ)
32 1 1550 <0,50
50 100 1310 <0,05
50 100 1550 <0,10
• Приросты затухания, обусловленные намоткой волокна на оправку указанного диаметра.
Длина волны отсечки в кабеле (Xcd)
X^d < 1260 нм
Диаметр модового пятна
9,2 ± 0,4 мкм при 1310 нм
10,4 ± 0,8 мкм при 1550 нм
Дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (Хо):
1301,5 нм < Хо < 1321,5 нм
Наклон в точке нулевой дисперсии (So): < 0,092 пс/(нм2-км)
Дисперсия = D(X): = So/4[X-XVX3] пс/(нм-км),
Для 1200 нм < X < 1600 нм
X = рабочая длина волны
Значение (псЛ/км)
ПМД протяженной линии <0,1*
Максимальное значение ПМД в волокне <0,2
Поляризационная модовая дисперсия волокна (ПМД)
* Соответствует IEC SC 86A/WGI, метод 1, сентябрь 1997 г.
«ПМД протяженной линии» - термин, используемый для описания ПМД соединенных
между собой волокон (также известный как квадратично усредненная ПМД для
соединенных волокон). Этот параметр используется для определения статистического
верхнего предела ПМД во всей системе связи.
Индивидуальные значения ПМД в волокне могут изменяться при изготовлении кабеля.
Характеристики волокна Coming удовлетворяют требованиям на ПМД для сетей на
уровне 0,5 псЛ/км в качестве максимального значения.
Воздействие окружающей среды
Условия испытаний Прирост затухания (дБ/км)
1310 нм 1550 нм
Зависимость от температуры от -60°С до +85°С* 0,05 0,05
Циклы температуры и влажности от -10"С до +85°С*, до 98% отн. вл. 0,05 0,05
Погружение в воду при 23°±2°С* 0,05 0,05
Старение при температуре 85“±2°С* 0,05 0,05
Опорная температура +23°С.
Рабочий диапазон температуры -60°С до +85°С.
211
Размеры
Стандартная длина (км/катушка):
2,2 -50,4*
* Большие длины - по специальному запросу.
Гэометрия стекла
Собственный изгиб волокна: > 4,0 м
(радиус кривизны)
Диаметр оболочки: 125,0 ± 0,7 мкм
Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 0,5 мкм
Некруглость оболочки: < 1,0%
f iKssvaagj«’»>
Геометрия покрытия
Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
Неконцентричность оболочки-покрытия: <12 мкм
Механические характеристики
Перемотка с натяжением волокна
Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 Г па*
'Возможна поставка волокна с более высокой прочностью.
Рабочие характеристики
Приведены типовые значения параметров.
Диаметр сердцевины: 6,2 мкм
Числовая апертура NA: 0,14
NA измеряется на уровне 1% световой мощности сечения распределения света в
дальнем поле на длине волны 1310 нм.
Длина волны нулевой дисперсии (\>):
1312 нм
Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So): 0,090 пс/(нмг-км)
Разброс показателей преломления: 0,36%
Эффективный показатель преломления для группы волн (Nef()
1,4677 для 1310 нм
1,4662 для 1550 нм
Параметр старения волокна (nd): 20
Параметр силы снятия покрытия:
сухое: 3,0 Н
мокрое, 14 дней при комнатной температуре: 3,0 Н
Релеевский коэффициент рассеивания для длительного импульса 1 н/сек
1310 нм: - 77 дБ
1550 нм: - 62 дБ
Профипь р.ЗСПрСД'.-ЛС-НИЧ riOhd -пя
препоипення пиновои волокно!
212
Одномодовое оптическое волокно Corning® SMF-28e™
Введение
Одномодовое оптическое волокно Corning® SMF-28e™ продолжает линию компании
Corning в направлении создания наиболее совершенных изделий. Имея низкое
затухание в области «водяных» пиков, это волокно соответствует всем требованиям
для стандартного одномодового волокна. Волокно SMF-28e увеличивает ширину
спектра передачи на 30% и позволяет использовать такие технологии, как CWDM -
технологии разряженного спектрального уплотнения.
Более низкое затухание
SMF-28e™ имеет низкое затухание в области «водяных» пиков и соответствует
требованиям нового стандарта CHIA TIA/EIA-492CAAB и международного стандарта
ITU G.652.C. Эти документы устанавливают требования к волокнам, предназначенным
для использования в широком диапазоне длин волокон, включающем участок
1360-1460 нм. Таким образом, SMF-28e™ имеет весьма низкое затухание во всем
диапазоне 1285-1625 нм, причем затухание на длине волны 1383 нм не превышает
0,31 дБ/км.
Роль затухания в области «водяного» пика
Обычно оптические волокна имеют увеличенное затухание вблизи 1383 нм. Этот
«водяной» пик вызван сильным поглощением света ионами гидроксила (-ОН),
остающимися в волокне после изготовления. Поскольку волокно SMF-28e™ имеет
очень высокую степень очистки от ионов гидроксила, то заданный пик в затухании
отсутствует, а сама кривая затухания имеет гладкую и монотонную зависимость от
длины волны. Эти свойства волокна сохраняются в течение долгих лет работы, начиная
с первого дня.
Свойства и преимущества
• Работает в диапазонах 1310 нм, 1383 нм, 1550 нм и 1625 нм
• Низкое затухание в широком диапазоне длин волн и увеличение ширины спектра
передачи на 30%
• Рабочий диапазон длин волн до 1625 нм
• Большее расстояние передачи
• Совместимо с новыми технологиями широкополосного спектрального уплотнения
(CWDM) и полупроводниковыми оптическими усилителями (SOA)
• Большая гибкость в построении сетей
Оптические характеристики
Затухание
Длина волны (нм) Затухание (дБ/км)
1310 <0,34
1383 <0,31
1550 <0,20
1625 <0,24
* Прирост затухания при воздействии водорода (по методу МЭК 60793-2) не превышает
0,01 дБ/км.
Ступеньки в затухании
Отсутствуют ступеньки, превышающие 0,10 дБ на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.
Затухание в зависимости от длины волны
Диапазон(нм) Опорная длина волны X (нм) Макс, прирост а (дБ/км)
1285-1330 1310 0,03
1525-1575 1550 0,02
Затухание в указанном диапазоне волн не превышает затухания на опорной длине
волны (X.) более, чем на величину а.
213
Затухание при изгибе
Диаметр оправки (мм) Число витков Длина волны (нм) Прирост затухания (дБ)
32 1 1550 <0,50
50 100 1310 <0,05
50 100 1550 <0,10
75 100 1625 <0,50
* Приросты затухания, обусловленные намоткой волокна на оправку указанного диаметра.
Длина волны отсечки в кабеле (Х^)
Acct < 1260 нм
Диаметр модового пятна
9,2 ± 0,4 мкм при 1310 нм
10,4 ± 0,8 мкм при 1550 нм
Дисперсия
Длина волны нулевой дисперсии (Хо):
1302 нм < Хо < 1322 нм
Наклон в точке нулевой дисперсии (So): < 0,092 пс/(нм2-км)
Дисперсия = D(X): = S0/4[X-X'<0/X3] пс/(нм-км),
Для 1200 нм < X < 1625 нм
X = рабочая длина волны
Поляризационная модовая дисперсия волокна (ПМД)
Значение (hc/'Jkm)
ПМД протяженной линии <0,08
Максимальное значение ПМД в волокне <0,2
* Соответствует IEC SC 86A/WG1, метод 1, сентябрь 1997 г.
«ПМД протяженной линии» - термин, используемый для описания ПМД соединенных
между собой волокон (также известный как квадратично усредненная ПМД для
соединенных волокон). Этот параметр используется для определения статистического
верхнего предела ПМД во всей системе связи.
Индивидуальные значения ПМД в волокне могут изменяться при изготовлении кабеля.
Характеристики волокна Corning удовлетворяют требованиям на ПМД для сетей на
уровне 0,5 пс/^км в качестве максимального значения.
Воздействие окружающей среды
Условия испытаний Прирост затухания (дБ/км)
1310 нм /1550 нм /1625 нм
Зависимость от температуры от -60“С до +85°С* <0,05
Циклы температуры и влажности от -10°С до +85°С*, до 98% отн. вл. <0,05
Погружение в воду при 23°±2°С* <0,05
Старение при температуре 85°±2°С* <0,05
* Опорная температура + 23°С.
Рабочий диапазон температуры от -60°С до +85°С.
Размеры
Стандартная длина (км/катушка)
Длина волокна до 50,4 км*
* Большие длины - по специальному запросу.
214
Гэометрия стекла
Собственный изгиб волокна: > 4,0 м
(радиус кривизны)
Диаметр оболочки: 125,0 ± 0,7 мкм
Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 0,5 мкм
Некруглость оболочки: < 1,0%
ОппРлепениР- (1 МиН' ДИЭМеТР ОбОЛОЧКИ 1 х 100
определение. (1 Макс диаметр оболочки! х
Гэометрия покрытия
Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
Неконцентричность оболочки-покрытия: < 12 мкм
Механические характеристики
Перемотка с натяжением волокна
Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 Г па*.
‘Возможна поставка волокна с более высокой прочностью.
Рабочие характеристики
Приведены типовые значения параметров.
Диаметр сердцевины: в,2 мкм
Числовая апертура NA: 0,14
NA измеряется на уровне 1% световой мощности сечения распределения света
в дальнем поле на длине волны 1310 нм
Длина волны нулевой дисперсии (Ао):
1310 нм
Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So):
0,066 пс/(нм2-км)
Разброс показателей преломления: 0,36%
Эффективный показатель преломления для группы волн (Мэфф):
1,4677 для 1310 нм
1,4682 для 1550 нм
Параметр старения волокна (nd): 20
Параметр силы снятия покрытия:
сухое: 3,0 Н
мокрое, 14 дней при комнатной температуре: 3,0 Н
Релеевский коэффициент рассеивания для длительного импульса 1 н/сек
1310 нм:-77 дБ
1550 нм: - 82 дБ
Профиль распределения показателя
преломления (типовое волокно ।
to
л 0.9
* о.еч
0.7
0,6
0.5-
0.4-I ____
0,3
0.2 i
0,1 I
5 0.01-------------- -------------------
-0,1 I—I-----1--1--Г I—т--1---’ I--1
-25 -15 -5 0 5 15 25
Рашдо(мш)
215
Оптическое волокно Corning LEAF®
Магистральные линии связи на волокне LEAF®
В стремлении постоянно повышать скорость работы оптических сетей разработчики
испытывают необходимость в технологии, которая бы обеспечивала максимальные
возможности по модернизации системы в будущем. Волокно LEAF191 компании Corning®
предоставляет эту возможность. Волокно LEAF - решение проблем высокоскоростной
передачи на магистральных линиях связи сегодня и завтра.
Преимущества большой эффективной площади
Более высокая АеП волокна LEAF® дает возможность увеличить мощность светового
сигнала в системе, обеспечивает лучшее соотношение «сигнал-шум» и позволяет
увеличить расстояние между усилителями. Появилась возможность более
эффективного спектрального уплотнения (DWDM) при большей гибкости использования
каналов. Волокно с более высокой А^ обеспечивает также критически важное
в условиях эксплуатации преимущество: возможность одновременного уменьшения
влияния всех нелинейных искажений (см. рис. 1). Как известно, нелинейные явления
являются сегодня наиболее серьезным ограничением в многоканальных
системах с DWDM.
Следующее поколение
Помимо улучшенных по сравнению с другими волокнами NZ-DSF эксплуатационных
показателей в обычном диапазоне (диапазон С: 1530-1565 нм), волокно LEAF®
позволяет выйти на новые технологические рубежи в развитии волоконно-оптических
сетей и приступить к освоению длинноволнового диапазона (диапазон L: 1565-1625 нм).
При эксплуатации в диапазонах С и L волокно LEAF® продемонстрировало свою более
высокую способность обеспечивать многоканальную передачу в связи со снижением
таких нелинейных явлений, как четырехволновое смешивание, фазовая автомодуляция
и перекрестная фазовая модуляция при многоканальной DWDM передаче.
Снижение стоимости сети
Благодаря возможности увеличения дальности передачи оптического сигнала волокно
LEAF® требует меньшего числа линейных усилителей и регенераторов, что дает как
одномоментную (при сооружении сети), так и долгосрочную экономию. Кроме того,
волокно LEAF® совместимо с уже работающими в сети обычными волокнами и
оптоэлектронными компонентами. В практическом плане несколько больший диаметр
модового пятна приводит к улучшению показателей по сращиванию, особенно в случае
соединения со стандартным одномодовым волокном, как, например, SMF- 28™ фирмы
Corning®. Как и другие волокна Corning, LEAF® имеет лучшие в отрасли геометрические
параметры. Используя волокно LEAF®, вы можете легко и экономически эффективно
повысить информационную емкость своей сети.
Волокно для современных и будущих сетей
Хотя волокно LEAF® прекрасно подходит для работы в системах DWDM при скоростях
передачи данных 2,5 Гб/с, оно дает разработчикам сетей возможность использовать
имеющиеся в коммерческой продаже 32-канальные DWDM системы со скоростью
передачи 10 Гб/с, а также возможность модернизации сети в будущем, когда появятся
40+-канальные и более емкие системы со скоростью передачи 10 Гб/с. В дополнение
к этому волокно LEAF, отвечающее очень жестким требованиям к поляризационной
модовой дисперсии (PMD), создает предпосылки для эксплуатации установленного
сегодня волокна при скоростях передачи выше 10 Гб/с. Несмотря на большую
площадь AfH волокно LEAF способно работать в системах с рамановским усилением,
216
что позволяет разработчику системы применять самые современные технологии
для проектирования и построения сети. Как самое передовое волокно NZ-DS в мире
LEAF" готово для технологий будущего, как только Ваша сеть будет готова для них.
Волокно LEAF: неоспоримые преимущества
Благодаря очевидным преимуществам волокна LEAF (большая площадь А^,
наилучшая в отрасли геометрии и принятые во внимание при разработке этого волокна
перспективы развития сетей) ему по-прежнему отдают предпочтение при создании
современных высокоемких сетей, а также полностью оптических сетей будущего.
Ведущие высокотехнологические компании, предоставляющие доступ к сетям,
уже определили для себя технологию с большим показателем в качестве
современной и перспективной базовой технологии для волоконно-оптических сетей
с высокими скоростями передачи информации.
Награда за достижения в технологии: Corning Incorporated неоднократно получала
награды за запатентованное оптическое волокно LEAF. Независимые группы экспертов
выбрали волокно LEAF на основе технических преимуществ.
«Ежегодная премия в области техники», учрежденная журналом Fiberoptic Product News;
«За достижения в коммерческой технологии», учрежденная журналом Laser Fokus World;
«Награда за отличное качество», учрежденная Photonics Spectra Magazine;
«Награда R&D 100», учрежденная журналом R&D.
Покрытие: Волокно LEAF имеет защитное покрытие СРС™, обеспечивающее
длительный срок эксплуатации. Разработанное фирмой Corning усовершенствованное
двухслойное акрилатное покрытие СРС обеспечивает надежную защиту и удобство
при работе с волокном. Покрытия СРС могут удаляться механическим способом и
имеют наружный диаметр 245 мкм. Покрытия СРС оптимизированы для применения
в различных кабельных конструкциях с использованием одного или многих волокон,
включая трубки со свободной укладкой, ленты из волокон, профилированный сердечник
и плотно наложенные трубки.
Оптические характеристики
Затухание: < 0,22 дБ/км в диапазоне 1550 нм; < 0,24 дБ/км в диапазоне 1625 нм.
Точечная неоднородность затухания не превышает 0,10 дБ в диапазоне 1550 нм.
Затухание в диапазоне 1383 ± 3 нм не должно превышать 1,0 дБ/км.
Зависимость затухания сигнала от длины волны
Длина волны (нм) Опорная длина волны X (нм) Макс, прирост а (дБ/км)
1525-1575 1550 0,05
1625 1550 0,05
Затухание в данном диапазоне не превышает затухания на опорной длине волны (X)
более, чем на величину а.
Зависимость затухания сигнала от величины изгиба
Диаметр оправки (мм) Число витков Длина волны (нм) Прирост затухания (дБ)
32 1 1550 и 1625 <0,50
75 100 1550 и 1625 <0,05
Приросты затухания вызваны наматыванием волокна оправки указанного выше диаметра.
Диаметр модового пятна: от 9,2 до 10,00 мкм в диапазоне 1550 нм
Дисперсия: Полная дисперсия: от 2,0 до 6,0 псек/(нм*км) в диапазоне от 1530 до 1565 нм,
от 4,5 до 11,2 псек/(нм-км) в диапазоне от 1565 до 1625 нм
Дисперсия поляризованной моды (PMD) волокна
Величина (нсекЛ/км)
Величина PMD связи <0,04‘
Максимальная величина для отдельного волокна <0,1
• Соответствует требованиям IEC SC 06A/WG1, Метод 1, сентябрь 1997 г. (n=24, Q=0,1%).
217
«Величина PMD протяженной линии» - термин, используемый для описания PMD
наращенных отрезков волокна (известна также под названием «среднеквадратичная
величина связи»). Эта величина используется для определения верхнего
статистического предела, характеризующего PMD системы. Фактические значения PMD
могут изменяться для волокна, уложенного в кабеле. Технические характеристики
волокна Corning соответствуют еще только формулируемым сегодня требованиям по
разработке сетей с повышенными скоростями передачи: от 10 Гб/с (TDM) и выше.
Воздействие окружающей среды__________________________________________________
Условия испытаний Прирост затухания, дБ/км в диапазоне 1550 нм
Температурная зависимость от -60°С до +85“С‘ 4 0,05
Циклическое изменение температуры от -10°С до +85°С*, при относительной влажности до 98% 4 0,05
Погружение в воду при 2Э°С 4 0,05
Старение при повышенной температуре, 65°С 4 0,05
Рабочий диапазон температур: от -60°С до +85°С
* Эталонная температура = +23°С.
Размерные характеристики
Стандартная длина (км на катушку): 4,4 - 50,4*
* По запросу может быть поставлено волокно большей длины.
Гэометрия стекла
Собственный изгиб волокна: радиус изгиба > 4,0 м. Диаметр оболочки: 125,0 ± 07 мкм
Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 0,5 мкм
Некруглость сечения оболочки: <1%
°— с - юдааа«™
Геометрия покрытия
Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
Неконцентричность покрытия и оболочки: <12 мкм
Расчет дисперсии
Дисперсия = D(A) = [В(15?5 нм) - D(153Q нм) _ 1565)] + D(1565 нм)
X = рабочей длине волны, вплоть до 1565 нм
Дисперсия = D(X) = [D(1§25 нм) - D(1565 нм) (х _ 1625)] + D(1625 нм)
X = рабочей длине волны в диапазоне от 1565 до 1625 нм
Механические характеристики
Перемотка волокна с натяжением
Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 Гпа*
* По запросу может быть поставлено волокно, испытанное при более высоких
значениях натяжения.
Эксплуатационные параметры
Приводимые величины являются типовыми.
Эффективная площадь (Aeff) Ti мкм2
Эффективный групповой показатель преломления (1^): 1,469 в диапазоне 1550 нм
Усталостная прочность (nJ: 20
Усилие снятия покрытия
В сухом состоянии: 0,6 фунта (3,0 Н)
Во влажном состоянии (выдержка в воде при комнатной температуре на протяжении
двух недель): 0,6 фунта (3,0 Н)
218
Волокно MetroCor™ производства Corning®
Волокно с отрицательной дисперсией, оптимизированное для применения в городских сетях
Волокно MetroCor™ компании Coming предназначено для применения в городских сетях и сетях
средней протяженности, где необходимо обеспечить высокую пропускную способность при низких
затратах. Являясь волокном со смещенной ненулевой дисперсией, оптимизированным для
применения в высокоскоростных системах, в которых используется технология спектрального
уплотнения (WDM), волокно MetroCor работает в окне эрбиевых волоконно-оптических усилителей (ег-
oium-doped fiber amplifier - EDFA). Низкая отрицательная дисперсия этого типа волокна существенно
снижает эксплуатационные затраты в оптических сетях.
Потребности городских сетей
Для увеличения надежности и уменьшения расходов на строительство городские оптические сети
обычно имеют кольцевую структуру. По сравнению со стандартным одномодовым волокном низкая
отрицательная дисперсия волокна MetroCor™ позволяет увеличить размер колец за счет возможности
передавать оптические сигналы на большее расстояние без компенсации дисперсии. Это увеличенное
расстояние обеспечивает дальнейшее снижение стоимости внутригородской сети с кольцевой
архитектурой. Волокно MetroCor™ обеспечивает передачу и на 2,5 Гб/с и на 10 Гб/с, и его низкая
дисперсия в традиционном спектральном диапазоне С (1530-1565 нм) и диапазоне длинных волн L
(1570-1610 нм) позволяет использовать WDM высокой плотности. По мере роста требований к
пропускной способности сетей и вызванной этим модернизации прозрачные WDM сети получают все
большее распространение, что делает волокно MetroCor™ наилучшим выбором для удовлетворения
будущих потребностей во внутригородских сетях.
Волокно MetroCor'" повышает эффективность современных систем передачи
Используя самые передовые исследования и разработки, компания Coming создала волокно MetroCor™
для работы с недорогими компонентами. Волокно MetroCor™ позволяет использовать недорогие
лазеры с прямой модуляцией и распределенной обратной связью (directly modulated distributed
feedback - DM - DFB), которые обычно обладают сильным положительным "чирпом". Волокно MetroCor
позволяет увеличить расстояние, доступное для использования DM-DFB-лазеров, обеспечивая сжатие
оптических импульсов при их распространении по линии. Специалисты компании Coming доказали, что
благодаря отрицательной дисперсии в волокне дальность передачи резко увеличивается без
использования дорогих модулей компенсации дисперсии (dispersion compensation modules - DCM).
Волокно MetroCor™ и прозрачные городские сети завтрашнего дня
Возможность гибкого изменения сетевой конфигурации с применением спектрально-селективных
оптических коммутаторов (wavelength selective cross connects - WSXC) и спектральных мультиплексоров
ввода/вывода длин волн (wavelength add/drop multiplexers - WDM) позволяет уменьшить затраты,
устранив ненужные преобразования оптического сигнала в электрической и обратно (О-Е-О) и
обеспечив возможность реконфигурации. Расстояния, проходимые оптическим сигналом по городским
оптическим сетям будущего, превысят пределы дисперсионных ограничений стандартного
одномодового волокна. Благодаря оптимизации дисперсии волокно MetroCor™ значительно
увеличивает расстояние передачи, не усложняя ее применением дорогих лазеров.
Награда за достижения в области технологии
Волокно MetroCor™ было удостоено награды Photonics Circle of Excellence Award журнала Photonic
Spectra за 2000 г. Эта престижная награда отмечает самые выдающиеся достижения в области
новых технологий, основанных на новаторстве и заслугах в этих областях, и является свидетельством
признания роли компании Coming в продвижении на рынок одной из наиболее высокотехнологичных
продукций этого года.
Оптические характеристики
Затухание
< 0,50 дБ/км при 1310 нм
< 0,25 дБ/км при 1550 нм
< 0,25 дБ/км при 1605 нм
Точечные неоднородности
Отсутствуют ступеньки более 0,10 дБ на 1310 нм или 1550 нм.
Затухание в пике воды
Затухание на 1363 ± 3 нм не превышает 0,40 дБ/км.
Затухание в зависимости от длины волны
Диапазон (нм) Опорная длина волны А (нм) Макс, прирост а (дБ/км)
1285-1330 1310 0,05
1525-1605 1550 0,05
Затухание в данном спектральном диапазоне не превышает затухание на опорной длине волны (А.)
более, чем на величину а. Во всех случаях при 1550 нм и 1605 нм максимальное затухание < 0,25 дБ/км.
219
Затухание при изгибе
Диаметр сердечника (мм) Число витков Длина волны (нм) Прирост затухания* * (дБ)
32 1 1550 и 1605 4 0,50
75 100 1310 <0,05
75 100 1550 и 1605 4 0,10
* Прирост затухания, вызванный намоткой волокна вокруг оправки определенного диаметра.
Длина волны отсечки в кабеле (Х^)
Xjd 4 1550 нм
Диаметр модового поля (MFD)
7,60 рм 4 MFD < 8,60 рм на 1550 нм
Дисперсия
Полная дисперсия: -10,0 < D 4 -1,0 пс/(нм-км) в пределах от 1530 до 1605 нм
Поляризационная модовая дисперсия (PMD) волокна____________________________________________
______________________________________________ Величина (пс/Jkm)
Величина PMD в линии___________________________4 0,1*____________________________________
Максимальная величина для отдельного волокна 4 0,2_______________________________________
* Удовлетворяет требованиям IEC SC 86A/WG1, метод 1, сентябрь1997 г.
«Поляризационная дисперсия линии» - это термин, описывающий поляризационную дисперсию
нескольких соединенных длин волокна (также известный как среднеквадратичная дисперсия). Эта
величина используется для определения статистического верхнего предела параметра PMD системы.
Величина поляризационной модовой дисперсии волокна может измениться после изготовления кабеля.
Спецификации компании Coming удовлетворяют современным требованиям к архитектуре оптических
сетей с высокой плотностью передачи, работающих на скорости 10 Гб/с (TDM) и выше.
Климатические характеристики_______________________________________________________________
Условия климатических испытаний Прирост затухания (дБ/км), 1550 нм
Температурная зависимость от -60°С др +85°С* 4 0,05
Циклическое изменение температуры от -10°С до +85°С* При относительной влажности до 98% 4 0,05
Испытание погружением в воду, 23°С <0,05
Зависимость старения от температуры, 85°С* 4 0,05
* Контрольная температура = + 23°С.
Диапазон рабочих температур: от -60°С до +85°С.
Размеры
Стандартная длина (км/катушка): 2,2-25,2*
* Нестандартные длины могут быть предоставлены по запросу покупателя за дополнительную плату.
Гэометрия стекла
• Собственный изгиб волокна 4 4,0 м
• Диаметр оболочки: 125,0 ± 1,0 мкм
• Неконцентричность сердцевины/оболочки: 4 0,5 мкм
• Некруглость оболочки: < 1,0%
Защитное покрытие
Диаметр защитного покрытия: 245 ± 5 мкм
Неконцентричность защитного покрьпия/оболочки: < 12 мкм
Механические характеристики
Испытание на перемотку с натяжением
Все волокно полностью перемотано с натяжением > 100 kpsi (0,7 ГН\м2)*.
* Волокно, перемотанное при более высоких уровнях натяжения, может бьпъ поставлено по
специальному запросу.
Пример рабочих характеристик
Приведенные параметры являются типовыми.
Эффективный групповой показатель преломления (Neff): 1,469 при 1550 нм
Параметр динамической усталостной прочности (nd): 20
Усилие для удаления защитного покрытия
В сухом состоянии: 23°С: 0,6 фунта (2,7 Н)
Расчет дисперсии
Дисперсия = D(X) = ^75" ^(1530 НМ) _ 1605)] + D(1605 нм)
X = Рабочая длина волны от 1530 до 1605 нм
220
Многомодовое оптическое волокно Corning® 50/125
Оптическое волокно Corning® 50/125 является частью группы стандартных
многомодовых волокон, выпускаемых компанией Coming. Это градиентное оптическое
волокно с диаметром сердцевины 50 мкм и диаметром оболочки 125 мкм. Волокно
Coming 50/125 совместимо с системами передачи, созданными ранее.
Универсальность применения
Волокно Coming® 50/125 применяется для сетей внутри зданий и в пределах территории
учреждений, состоящих из нескольких корпусов, включая базовые сети, межэтажные сети
и сети внутри одного этажа. Типичные области применения включают локальные сети, а
также сети передачи данных, звука и/или изображения с использованием источников
излучения на светодиодах, с применением лазеров VCSEL при 650 нм, CD лазеров при
780 нм, а также лазеров Фабри-Перо при 1300 нм. Этот тип волокна, согласно
промышленным стандартам, может использоваться во всех волоконно-оптических сетях,
использующих протоколы передачи Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и Fibre Channel.
Покрытие
Волокно компании Corning защищено долговечным и надежным покрытием СРС®.
Усовершенствованное двойное акрилатное покрытие обеспечивает отличную защиту и
удобство при работе с волокном. Покрытия СРС могут удаляться механическим
способом и имеют наружный диаметр 245 мкм. Покрытия СРС оптимизированы для
использования в различных кабельных конструкциях с использованием одного или
многих волокон, включая трубки со свободной укладкой, ленты из волокон,
профилированный сердечник и плотно наложенные трубки.
Качество, прочность, надежность
Компания Corning предлагает волокно 50/125 с постоянными рабочими
характеристиками и надежностью, доказанной 150-летним опытом работы со стеклом и
30 годами производства волокна. Каждый метр волокна производится с применением
новейших технологий и скрупулезно проверяется в соответствии с программой
обеспечения качества. Волокно Corning 50/125 обеспечено технической поддержкой со
стороны Центра Корнинга по тестированию волокна, занимающего ведущие позиции в
сертификации новых продуктов, испытаниях систем передачи и поддержке
потребителей.
Компания Coming способствует разработке промышленных стандартов, участвуя в
работе международных организаций в области стандартизации. К ним относятся
Telecommunications Industry Association (TIA), The Institute of Electrical and Engineers, Inc.
(IEEE), ATM Forum и Fiber Channel.
Техническая поддержка
За каждой катушкой волокна Corning стоят сотни технических экспертов, готовых
ответить на Ваши вопросы относительно свойств оптического волокна и его
применения. Созданная компанией Corning база данных в состоянии предоставить
полную информацию о каждой произведенной и поставленной катушке.
Оптические параметры
Затухание: < 2,5/0,6 дБ/км при 650/1300 нм
• Ступеньки в затухании не превышают 0,2 дБ
• Затухание на волне 1380 не превышает затухания на волне 1300 более чем на 3,0 дБ/км
• Приросты затухания, вызванные намоткой (100 витков) волокна вокруг 75-мм оправки,
не должны превышать 0,5 дБ при 850 и 1300 нм
По запросу предоставляются волокна с более низким затуханием.
Полоса пропускания: Стандартные полосы пропускания: 400/400; 400/600; 400/1200;
500/500; 600/600; 600/1000
По запросу предоставляется волокно с другими величинами полос пропускания.
Хроматическая дисперсия:
Длина волны нулевой дисперсии (Ао): 1300 нм < Aq < 1320 нм
Расчет величины дисперсии
Дисперсия = D(A): = So/4[A - AtyA3] пс/(нм-км)
221
При 750 нм < X < 1450 нм, где X - это рабочая длина волны
Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So): <0,101 пс/(нм2-км)
Диаметр сердцевины: 50,0 ± 3,0 мкм
Числовая апертура: 0,200 ± 0,015
Воздействие окружающей среды
Условия испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры от -60°С до +85”С <0,20 <0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85°С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Рабочий диапазон температур от -60°С до +85°С.
Размеры
Стандартная длина волокна на катушке (км): от 1,1 до 8,8 км
Большие длины - по специальному запросу.
Гэометрия стекла
Диаметр оболочки: 125 ± 2,0 мкм
Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 3,0 мкм
Некруглость оболочки: < 2,0%
Некруглость сердцевины: < 5%
Определяется следующим образом: [1 - Мака.^метр^болО х 100
Геометрия покрытия: Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
Неконцентричность покрытия и оболочки волокна: <12 мкм
Механические характеристики
Испытание на перемотку волокна с натяжением:
Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 Гпа (1% удлинения)
Рабочие характеристики
Указанные значения параметров являются типовыми
Действующее значение группового показателя преломления (NeH)
1,490 на волне 850 нм; 1,486 на волне 1300 нм
Величина (Net() получена эмпирически с точностью до третьего десятичного знака
с помощью серийно выпускаемого оптического рефлектометра.
Параметр старения волокна (nJ: 20
Усилие снятия покрытия:
В сухом состоянии: 0,6 фунта (2,7 Н)
Во влажном состоянии (после выдержки в воде при температуре 23°С 14 дней):
0,6 фунта (2,7 Н)
222
Многомодовое оптическое волокно Corning® 62.5/125
Оптическое волокно Corning® 62.5/125 является частью группы стандартных
многомодовых волокон, выпускаемых компанией Corning. Это градиентное оптическое
волокно с диаметром сердцевины 62.5 мкм и диаметром оболочки 125 мкм. Волокно
Coming® 62.5/125 совместимо с системами передачи, созданными ранее.
Универсальность применения
Волокно Coming® 62.5/125 применяется для сетей внутри зданий и в пределах территории
учреждений, состоящих из нескольких корпусов, включая базовые сети, межэтажные
сети и сети внутри одного этажа. Типичные области применения включают локальные
сети, а также сети передачи данных, звука и/или изображения с использованием
излучения на светодиодах, с применением лазеров VCSEL при 850 нм, CD лазеров при
780 нм, а также лазеров Фабри-Перо при 1300 нм. Этот тип волокна, согласно
промышленным стандартам, может использоваться во всех волоконно-оптических сетях,
использующих протоколы передачи Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и Fibre Channel.
Покрытие
Волокно компании Corning защищено долговечным и надежным покрытием СРС®.
Усовершенствованное двойное акрилатное покрытие обеспечивает отличную защиту
и удобство при работе с волокном. Покрытия СРС® могут удаляться механическим
способом и имеют наружный диаметр 245 мкм. Покрытия СРС® оптимизированы для
использования в различных кабельных конструкциях с использованием одного или
многих волокон, включая трубки со свободной укладкой, ленты из волокон,
профилированный сердечник и плотно наложенные трубки.
Качество, прочность, надежность
Компания Coming предлагает волокно 62.5/125 с постоянными рабочими
характеристиками и надежностью, доказанной 150-летним опытом работы со стеклом
и 30 годами производства волокна. Каждый метр волокна производится с применением
новейших технологий и скрупулезно проверяется в соответствии с программой
обеспечения качества. Волокно Coming® 62.5/125 обеспечено технической поддержкой
со стороны Центра Корнинга по тестированию волокна, занимающего ведущие позиции в
сертификации новых продуктов, испытаниях систем передачи и поддержке потребителей.
Компания Corning способствует разработке промышленных стандартов, участвуя в
работе международных организаций в области стандартизации. К ним относятся
Telecommunications Industry Association (TIA), The Institute of Electrical Engineers, Inc.
(IEEE), ATM Forum и Fiber Channel.
Техническая поддержка
За каждой катушкой волокна Corning стоят сотни технических экспертов, готовых
ответить на Ваши вопросы относительно свойств оптического волокна и его
применения. Созданная компанией Corning база данных в состоянии предоставить
полную информацию о каждой произведенной и поставленной катушке.
Оптические параметры
Затухание
< 3,0/0,7 дБ/км при 850/1300 нм
• Ступеньки в затухании не превышают 0,2 дБ
• Затухание на волне 1380 не превышает затухания на волне 1300 более чем на 1,0 дБ/км
• Приросты затухания, вызванные намоткой (100 витков) волокна вокруг 75-мм оправки,
не должны превышать 0,5 дБ при 850 и 1300 нм
По запросу предоставляются волокна с более низким затуханием.
Полоса пропускания
Стандартные полосы пропускания
850/1300 нм (мГц-км)
160/500
200/500
По запросу предоставляется волокно с другими величинами полос пропускания.
Хроматическая дисперсия
• Длина волны нулевой дисперсии (Ао): 1332 нм < Хо < 1354 нм
Расчет величины дисперсии
Дисперсия = D(X): = Sq/4[X - Х4(Д3] пс/(нм км)
223
При 750 нм < X < 1450 нм, где X - это рабочая длина волны
Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So): < 0,097 пс/(нм2км)
Диаметр сердцевины: 62,5 ± 3,0 мкм
Числовая апертура: 0,275 ± 0,015
Воздействие окружающей среды
Условия испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры, в диапазоне от -60°С до +85°С <0,20 <0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85°С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Рабочий диапазон температур от -60°С до +85°С.
Размеры
Стандартная длина волокна на катушке (км): от 2,2 до 8,8 км
Большие длины - по специальному запросу.
Ггометрия стекла
• Диаметр оболочки: 125 ± 2,0 мкм
• Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 3,0 мкм
• Некруглость оболочки: < 2,0%
• Некруглость сердцевины: < 5%
Определяется следующим образом: [1 - макс.ДдиаХРр0обол°очки1 х 100
Гэометрия покрытия
• Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
• Неконцентричность покрытия и оболочки волокна: <12 мкм
Механические характеристики
Испытание на перемотку волокна с натяжением:
• Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 Гпа (1% удлинения).
Рабочие характеристики
Указанные значения параметров являются типовыми.
Действующее значение группового показателя преломления (Мэфф)
1,496 на волне 850 нм; 1,491 на волне 1300 нм
Величина (Код) получена эмпирически с точностью до третьего десятичного знака
с помощью серийно выпускаемого оптического рефлектометра.
Параметр старения волокна (nJ: 20
Усилие снятия покрытия: В сухом состоянии: 0,6 фунта (2,7 Н)
Во влажном состоянии (после выдержки в воде при температуре 23°С 14 дней):
0,6 фунта (2,7 Н)
224
Многомодовое оптическое волокно Corning Infinicor™ 300
Гарантированная высокая эффективность
Волокно InfiniCor 300 является одним из высокоэффективных многомодовых волокон
фирмы Coning. Волокно InfiniCor 300 было разработано для применения в
высокоскоростных, базирующихся на лазерной технологии протоколах локальных сетей
(LAN), таких, как Gigabit Ethernet. Гарантируется!’) способность волокна InfiniCor 300
передавать информацию на расстояние до 300 метров в системах, отвечающих
требованиям Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z), в диапазоне В50 нм и до 550 м в диапазоне
1300 нм. Однако волокно InfiniCor 300 может эффективно работать и на существенно
больших расстояниях (более 2000 метров) при использовании более медленных
протоколов, таких, как Fast Ethernet, FDDI и 155 Мб/сек ATM.
Максимальная совместимость
Волокно InfiniCor 300 обеспечивает совместимость с традиционными локальными
системами, превосходя минимальные требования стандарта (EIA/TIA 568-А) на полосу
пропускания при запуске с переполнением (OFLBW) в рабочих диапазонах 650 нм
и 1300 нм. В дополнение к этому гарантируется успешное применение волокна в Gigabit
Ethernet, поскольку в соответствующих стандарту системах оно гарантирует передачу на
установленные рабочие расстояния. Традиционная OFLBW спецификация - это мера
относительной работоспособности волокна при использовании светоизлучающих диодов
(LED). При использовании лазеров в качестве источников излучения рабочие
характеристики и протяженность оптоволоконных линий измеряются с
высокоскоростными источниками, такими, как вертикальные резонаторные лазеры
поверхностного излучения (VCSEL), работающие на частоте 850 нм, лазеры Фабри-Перо
(Fabry-Perot) - на частоте 1300 нм, и лазеры на парах кадмия (Cd) - на частоте 780 нм.
Волокно InfiniCor 300 работает с широким спектром источников излучения в диапазонах
850 нм и 1300 нм. InfiniCor 300 является многомодовым волокном с градиентным
профилем показателя преломления 62,5/125 мкм. Сама конструкция волокна гарантирует
его совместимость с существующими системами, использующими в качестве базового
стандартное, 62,5/125 мкм волокно. Волокно InfiniCor 300 полностью совместимо со
стандартным 50/125 мкм волокном и усовершенствованным волокном InfiniCor 600 на
любых линиях связи, отвечающих действующим стандартам!2).
Идеально для использования в любых системах
Волокно InfiniCor 300 удовлетворяет требованиям прокладки в любых условиях и
системах, включая магистральные линии, вертикальные шахты и горизонтальную
прокладку в зданиях. Обычно волокно InfiniCor 300 применяется в локальных сетях, в
том числе в сетях, охватывающих всю территорию компании, университетского кампуса
или поселка. Оно служит для передачи данных, голосовой и (или) видеоинформации, с
использованием в качестве источников светоизлучающих диодов (LED), лазеров VCSEL
на частоте 850 нм, CD лазеров на частоте 780 нм и Фабри-Перо на частоте 1300 нм.
Это волокно превосходит требования отраслевых стаадартов для таких протоколов
волоконно-оптических сетей, как Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и Fibre Channel.
Волокно InfiniCor 300 демонстрирует исключительное качество передачи лазерных
сигналов, что делает его идеальным для Gigabit Ethernet и других высокоскоростных,
базирующихся на лазерной технологии протоколов. Поскольку Gigabit Ethernet, как
ожидается, станет стандартным протоколом для магистральных линий и вертикальной
прокладки, фирма Corning рекомендует именно волокно InfiniCor 300 для использования
в этих ситуациях.
Все, что Вам может потребоваться от волокна
• Более высокие скорости передачи данных
• Увеличение расстояния передачи
• Возможность модернизации сетей
Волокно InfiniCor 300 имеет усовершенствованное, поддающееся механической зачистке
акрилатное покрытие (СРС 6), номинальный внешний диаметр которого составляет
245 мкм. Волокно может быть также снабжено дополнительным наружным покрытием
для использования в кабеле с плотно наложенной оболочкой, в кабеле со свободной
укладкой в трубках и в ленточном кабеле. Покрытие СРС 6 обеспечивает высокий
уровень защиты стекловолокна, что никак не сказывается на высокой эффективности
его зачистки.
225
<1> Corning гарантирует, что волокно InfinitiCor обеспечит передачу на гарантированное
расстояние при скоростях передачи, определенных Gigabit Ethernet (IEEE 802, 3z),
в рамках гарантийной программы с соответствующим изготовителем оптического
кабеля. Эта гарантия распространяется только на линии, которые попадают под
одобренную Corning гарантийную программу. Гарантийная программа осуществляется
и обслуживается через различных производителей оптического кабеля. Конкретные
условия гарантии могут варьировать в зависимости от изготовителя оптического
кабеля.
(2) Длина ЮМб/с Ethernet линии ограничена 1000 метрами в том случае, если на линии
одновременно используются волокна 50 мкм и 62,5 мкм. Это, однако, не относится к
длине других линий, основанных на стандартных конфигурациях. Конкретные гарантии
совместимости Вы найдете в гарантийных обязательствах изготовителей кабелей.
Оптические характеристики
Эксплуатационные параметры
• LED источники: превосходит минимальные требования TIAIEIA-568-Ф стандарта
OFLBW на рабочих частотах 850 нм и 1300 нм
• Лазерные источники: гарантируется дальность передачи 300/550 м в диапазонах
850/1300 нм в рамках протокола Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) на линиях стандартной
конфигурации
Затухание
< 3,0/0,7 дБ/км в диапазонах 850/1300 нм
• Точечная неоднородность затухания не превышает 0,2 дБ
• Затухание в диапазоне 1380 нм не превышает затухание в диапазоне 1300 нм более
чем на 1,0 дБ/км
• Приросты затухания, вызванные наматыванием 100 витков волокна вокруг оправки
диаметром 75 мм, не должны превышать 0,5 дБ в диапазонах 850 нм и 1300 нм
Хроматическая дисперсия
• Длина волны нулевой дисперсии (XJ: 1332 нм < Хо < 1354 нм
• Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So)
< 0,097 пс/(нм-км)
Дисперсия = D(X): = Sq/4[X - Х4сАэ] пс/(нм-км)
для 750 нм < X < 1450 нм, где X - рабочая длина волны
Диаметр сердцевины
• 62,5 ± 3,0 мкм
Числовая апертура
• 0,275 ± 0,015
Характеристики окружающей среды
Условия климатических испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры, в диапазоне от -60°С до +85°С <0,20 <0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85°С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Рабочий диапазон температур: от -60°С до +85°С
Размерные характеристики
Стандартная длина (м на катушку)
• 1100-8800 м
Нестандартные длины могут быть предоставлены по запросу покупателя.
Гэометрия стекла
• Диаметр оболочки: 125 ± 2,0 мкм
226
• Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 3,0 мкм
• Некруглость оболочки: < 2%
• Некруглость сердцевины: < 5%
Гэометрия покрытия
• Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
• Неконцентричность покрытия и оболочки: <12 мкм
определяемая по формуле
и Мин, диаметр оболочки 1 х 100
1 Макс, диаметр оболочки1
Механические характеристики
Контрольное испытание
• Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 ГН/м2
Эксплуатационные параметры
Приводимые величины являются типовыми.
Эффективный групповой показатель преломления^^)
• 1496 в диапазоне В50 нм
• 1487 в диапазоне 1300 нм
Величина Nen была получена эмпирически с точностью до третьего десятичного знака
с помощью серийно выпускаемого OTDR.
Параметр динамической усталостной прочности (nJ: 20
Усилие снятия покрытия
• В сухом состоянии: 0,7 фунта (3,2 Н)
• Во влажном состоянии (выдержка в воде при температуре 23°С на протяжении
14 дней): 0,7 фунта (3,2 Н)
Многомодовое оптическое волокно Corning InfiniCor™ 600
Гарантированная высокая эффективность
Волокно InfiniCor 600 является одним из высокоэффективных многомодовых волокон
фирмы Corning. Волокно InfiniCor 600 было разработано для применения в
высокоскоростных, базирующихся на лазерной технологии протоколах локальных
ceren(LAN), таких, как Gigabit Ethernet. Гарантируется)1) способность волокна InfiniCor 600
передавать информацию на расстояние до 600 метров в системах, отвечающих
требованиям Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z), в диапазонах 850 и 1300 нм. Однако волокно
InfiniCor 600 может эффективно работать и на существенно больших расстояниях (более
2000 метров) при использовании более медленных протоколов, таких, как Fast Ethernet,
FDDI и 155 Мб/сек ATM.
Максимальная совместимость
Волокно InfiniCor 600 обеспечивает совместимость с традиционными локальными
системами, превосходя минимальные требования стандарта (EIA/TIA 568-А) на полосу
пропускания при запуске с переполнением (OFLDW) в рабочих диапазонах 850 нм и
1300 нм. В дополнение к этому гарантируется успешное применение волокна в Gigabit
Ethernet, поскольку в соответствующих стандарту системах оно гарантирует передачу на
установленные рабочие расстояния. Традиционная OFLBW спецификация - это мера
относительной работоспособности волокна при использовании светоизлучающих диодов
(LED). При использовании лазеров в качестве источников излучения рабочие
характеристики и протяженность оптоволоконных линий измеряются с
высокоскоростными источниками, такими, как вертикальные резонаторные лазеры
поверхностного излучения (VCSEL), работающие на частоте 850 нм, лазеры Фабри-Перо
(Fabry-Perot) - на частоте 1300 нм, и лазеры на парах кадмия (Cd) - на частоте 780 нм.
Волокно InfiniCor 600 работает с широким спектром источников излучения в диапазонах
850 нм и 1300 нм. InfiniCor 600 является 50/125 мкм многомодовым волокном с
градиентным профилем показателя преломления. Сама конструкция волокна
227
гарантирует его совместимость с существующими системами, использующими в
качестве базового стандартное, 62,5/125 мкм волокно. Волокно InfiniCor 600 полностью
совместимо со стандартным 50/125 мкм волокном и усовершенствованным волокном
InfiniCor 600 на любых линиях связи, отвечающих действующим стандартам!2).
Идеально для использования в любых системах
Волокно InfiniCor 600 удовлетворяет требованиям прокладки в любых условиях и
системах, включая магистральные линии, вертикальные шахты и горизонтальную
прокладку в зданиях. Обычно волокно InfiniCor 600 применяется в локальных сетях, в
том числе в сетях, охватывающих всю территорию компании, университетского кампуса
или поселка. Оно служит для передачи данных, голосовой и (или) видеоинформации, с
использованием в качестве источников светоизлучающих диодов (LED), лазеров VCSEL
на частоте 850 нм, CD лазерах на частоте 780 нм и Фабри-Перо на частоте 1300 нм.
Это волокно превосходит требования отраслевых стандартов для таких протоколов
волоконно-оптических сетей, как Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и Fibre Channel.
Волокно InfiniCor 600 демонстрирует исключительное качество передачи лазерных
сигналов, что делает его идеальным для Gigabit Ethernet и других высокоскоростных,
базирующихся на лазерной технологии протоколов. Поскольку Gigabit Ethernet, как
ожидается, станет стандартным протоколом для магистральных линий и вертикальной
прокладки, фирма Corning рекомендует именно волокно InfiniCor 600 для использования
в этих ситуациях.
Все, что Вам может потребоваться от волокна
• Более высокие скорости передачи данных
• Увеличение расстояния передачи
• Возможность модернизации сетей
• Увеличение бюджета световой мощности
Волокно InfiniCor 600 изготовляется с усовершенствованным, поддающимся
механической зачистке акрилатным покрытием (СРС 6), номинальный внешний диаметр
которого составляет 245 мкм. Волокно может быть также снабжено дополнительным
наружным покрытием для использования в кабеле с плотно наложенной оболочкой,
кабеле со свободной укладкой в трубках и в ленточном кабеле. Покрытие СРС 6
обеспечивает высокий уровень защиты стекловолокна, что никак не сказывается на
высокой эффективности его зачистки.
< 1) Corning гарантирует, что волокно InfiniCor обеспечит передачу на гарантированное
расстояние при скоростях передачи, определенных Gigabit Ethernet (IEEE 802, 3z),
в рамках гарантийной программы с соответствующим изготовителем оптического
кабеля. Эта гарантия распространяется только на линии, которые попадают под
одобренную Coming гарантийную программу. Гарантийная программа осуществляется
и обслуживается через различных производителей оптического кабеля. Конкретные
условия гарантии могут варьировать в зависимости от изготовителя оптического
кабеля.
< 2> Длина 10 Мб/с Ethernet линии ограничена 1000 метрами в том случае, если на линии
одновременно используются волокна 50 мкм и 62,5 мкм. Это, однако, не относится к
длине других линий, основанных на стандартных конфигурациях. Конкретные гарантии
совместимости Вы найдете в гарантийных обязательствах изготовителей кабелей.
Оптические характеристики
Эксплуатационные параметры
• LED источники: 500/500 МГц км на частотах 850/1300 нм, при запуске света в волокно
с переполнением
• Лазерные источники: гарантируется дальность передачи 600/600 м в диапазонах
850/1300 нм в рамках протокола Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) на линиях стандартной
конфигурации
Затухание
< 2,5/0,8 дБ/км на частотах 850/1300 нм
• Точечная неоднородность затухания не превышает 0,2 дБ
• Затухание в диапазоне 1380 нм не превышает затухание в диапазоне 1300 нм более
чем на 3,0 дБ/км
• Приросты затухания, вызванные наматыванием 100 витков волокна вокруг оправки
диаметром 75 мм, не должны превышать 0,5 дБ в диапазонах 850 нм и 1300 нм
228
Хроматическая дисперсия
• Длина волны нулевой дисперсии (Хо)
1297 нм « Хо < 1316 нм
• Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So)
s 0,101 пс/(нм-км)
Дисперсия = D(X): - So/4[X - Х4о/Хэ] пс/(нм-км)
для 750 нм < X < 1450 нм, где X = рабочая длина волны
Диаметр сердцевины
• 50,0 ± 3,0 мкм
Числовая апертура
• 0,200 ± 0,015
Характеристики окружающей среды
Условия климатических испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры, в диапазоне от -60°С до +85°С «0,20 <0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85°С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Рабочий диапазон температур: от-60°С до +85°С
Размерные характеристики
Стандартная длина (м на катушку)
• 1100-4400
Нестандартные длины могут быть предоставлены по запросу покупателя.
Гэометрия стекла
• Диаметр оболочки: 125 ± 2,0 мкм
• Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 3,0 мкм
• Некруглость оболочки: < 2%
• Некруглость сердцевины: < 5%
Гэометрия покрытия
• Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
• Неконцентричность покрытия и оболочки: <12 мкм
определяемая по формуле
( 1 Мин, диаметр оболочки т 1ПП
1 Макс, диаметр оболочки1
Механические характеристики
Контрольное испытание
• Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 ГН/м2
Эксплуатационные параметры
Приводимые величины являются типовыми.
Эффективный групповой показатель преломления (Nell)
• 1490 в диапазоне 850 нм
• 1486 в диапазоне 1300 нм
Величина NeH была получена эмпирически с точностью до третьего десятичного знака
с помощью серийно выпускаемого OTDR.
Параметр динамической усталостной прочности (n,j): 20
Усилие снятия покрытия
• В сухом состоянии: 0,7 фунта (3,2 Н)
• Во влажном состоянии (вьщержка в воде при температуре 23°С на протяжении
14 дней): 0,7 фунта (3,2 Н)
229
Многомодовое оптическое волокно Corning InfiniCor CL™ 2000
Гарантированная высокая работоспособность при передаче на большие
расстояния
Группа многомодовых оптических волокон под общей торговой маркой InfiniCor CL
позволяет коренным образом увеличить пропускную способность современных
локальных сетей (LAN), базирующихся на многомодовом волокне. Являясь продуктом
исключительно высокой технологии и подвергаясь стопроцентному контролю профиля
показателя преломления, волокно InfiniCor CL обеспечивает рабочие характеристики,
прежде достижимые только при использовании одномодового волокна. При этом новое
волокно позволяет владельцам локальных сетей применять недорогое, базирующееся
на многомодовом волокне электронное оборудование. Вне зависимости от того,
используете ли Вы в своей локальной сети такие недорогие источники излучения, как
вертикальные резонаторные поверхностные лазеры (VCSEL), работающие на частоте
850 нм, лазеры для одномодового волокна на частоте 1300 нм или намерены
использовать в будущем недорогие лазеры для многомодового волокна на частоте
1300 нм, волокно InfiniCor CL способно оптимизировать работу любого из этих лазеров.
Corning гарантирует!1), что в системах, совместимых с Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z),
волокно InfiniCor CL 2000 обеспечивает передачу на расстояние до 600 м в диапазоне
850 нм и до 2000 м в диапазоне 1300 нм. Это превосходит требования стандарта Gigabit
Ethernet на 250%. Однако волокно InfiniCor CL 2000 способно эффективно работать и на
существенно больших расстояниях (вплоть до 2000 м) при использовании более
медленных протоколов передачи информации, таких, как Fast Ethernet, FDDI и
155 Мб/сек ATM.
Ввод излучения лазера по центру волокна и возможность непосредственного
контроля эксплуатационных характеристик изготовленного волокна
InfiniCor CL является первым многомодовым волокном, исключающим необходимость
в соединительном шнуре, формирующем распределение мод в волокне, в окне 1300 нм
при использовании протокола Gigabit Ethernet. Corning стал пионером в применении
инновационных технологий всех типов волокон и измерения их рабочих характеристик.
Результат - не имеющая равных в отрасли простота монтажа и эксплуатации
волоконно-оптических линий связи. Начав производство широкой номенклатуры
волокон под торговой маркой InfiniCor, компания Corning стала первым и пока
единственным изготовителем многомодового волокна, использующим методы
физических измерений как в ходе производственного процесса, так и при оценке
готовой продукции. Это позволяет гарантировать!1) высокие эксплуатационные качества
волокна в системах, основанных на лазерной технологии. Вместо того, чтобы
полагаться на моделирование или построение характеристик, Corning оценивает работу
своего волокна InfiniCor CL путем измерений фактической полосы пропускания волокна
при работе с лазерным источником.
Волокно, способное обеспечить будущее Ваших локальных сетей
Инженеры, планирующие сооружение сетей, нуждаются в таких решениях, которые
обеспечивали бы не только современные скорости передачи, определяемые протоколом
Gigabit Ethernet, но и куда более высокие скорости, которые придут им на смену в
близком будущем. Не имеющее аналогов в отрасли волокно серии InfiniCor CL способно
обеспечить работу сетей при скоростях 2,5 Гб/сек и даже 10 Гб/сек! Поскольку
стандартов на подобные скорости передачи данных пока не существует, невозможно
гарантировать конкретные расстояния. Однако уже сегодня известно, что волокно серии
InfiniCor CL поддерживает скорости, существенно превышающие 1 Гб/сек при передаче
на расстояния в сотни метров.
Максимальная совместимость
Волокно InfiniCor CL 2000 полностью совместимо с действующими локальными сетями
и отвечает требованиям всех основных опубликованных стандартов. Оно представляет
собой многомодовое волокно с показателем преломления 50/125 мкм. Сама
конструкция волокна гарантирует его совместимость с существующими системами,
использующими в качестве базового стандартное 62,5/125 мкм волокно, стандартное
50/125 мкм волокно, а также со всей номенклатурой высокоэффективных волокон
InfiniCor, которые используются на любых линиях связи, отвечающих действующим
стандартам!2).
230
Идеально для использования в высокоскоростных лазерных системах
Волокно InfiniCor CL 2000 удовлетворяет требованиям прокладки и эксплуатации в
любых условиях и системах LAN, включая магистральные линии на территории
компаний и университетов, вертикальные шахты и горизонтальную прокладку в
зданиях. Обычно это волокно применяется в локальных сетях, в том числе в сетях,
охватывающих всю территорию компании или поселка. Оно служит для передачи
данных, голосовой и (или) видеоинформации, с использованием в качестве источников
светоизлучающих диодов (LED), лазеров VCSEL на частоте 850 нм, CD лазеров на
частоте 780 нм и Фарби-Перо на частоте 1300 нм. Волокно InfiniCor CL 2000
превосходит требования отраслевых стандартов для таких протоколов волоконно-
оптических сетей, как Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и Firbe Channel.
Будучи идеальным для Gigabit Ethernet и других высокоскоростных, базирующихся на
лазерной технологии протоколов, волокно InfiniCor CL 2000 является очевидным
выбором для всех локальных сетей, которые используют высокоскоростные лазерные
протоколы сегодня и намерены использовать их в будущем.
Преимущества волокна InflnlCor 2000
• Ввод сигнала по центру волокна
• Полоса пропускания, выверенная измерениями при использовании лазера в качестве
источника
• Увеличенные расстояния передачи
• Способность осуществлять передачу на скоростях 2,5 и 10 Гб/сек
• Гарантированные характеристики передачи данных
• Возможность модернизации сетей
• Совместимость с другими типами волокон
< 1> В рамках объединенной с соответствующим изготовителем оптического кабеля
гарантийной программы Corning гарантирует, что волокно InfiniCor CL обеспечивает
передачу на гарантированное расстояние при скоростях передачи, определенных Gigabit
Ethernet (IEEE 802.3z). Эта гарантия распространяется только на линии, которые
попадают под одобренную Corning гарантийную программу. Гарантийная программа
осуществляется и обслуживается через различных производителей оптического кабеля.
Конкретные условия гарантии могут варьировать в зависимости от изготовителя
оптического кабеля.
(?) Длина 10 Мб/сек Ethernet линии ограничена 1000 метрами в том случае, если на
линии одновременно используются волокна 50 мкм и 62,5 мкм. Это, однако, не
относится к длине других линий, основанных на стандартных конфигурациях.
Гарантии совместимости конкретных типов волокон Вы найдете в гарантийных
обязательствах изготовителей кабелей.
Оптические характеристики
Эксплуатационные параметры
• LED источники: волокно превосходит минимальные требования TIA/EIA-568-A
стандарта OFLBW (МГцокм) на рабочих частотах 850 нм и 1300 нм
• Лазерные источники: гарантируется дальность передачи 600/2000 м в диапазонах
850/1300 нм в рамках протокола Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) на линиях стандартной
конфигурации
Затухание
< 2,5/0,8 дБ/км на частотах 850/1300 нм
• Отсутствуют ступеньки более 0,2 дБ
• Затухание в диапазоне 1380 нм не превышает затухания в диапазоне 1300 нм более
чем на 3,0 дБ/км
• Прирост затухания, вызванный наматыванием 100 витков волокна вокруг оправки
диаметром 75 мм, не должен превышать 0,5 дБ в диапазонах 850 нм и 1300 нм
Хроматическая дисперсия
• Длина волны нулевой дисперсии (А^)
1297 нм < Ао < 1316 нм
• Наклон кривой дисперсии в точке обращения в ноль (So): <0,101 пс/(нм2-км)
Дисперсия = D(A): = So/4[A - А4о/А3] пс/(нм км)
для 750 нм < А < 1450нм, где А = рабочая длина волны
231
Диаметр сердцевины
• 50,0 ± 3,0 мкм
Числовая апертура
• 0,200 ±0,015
Характеристики окружающей среды
Условия климатических испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры, в диапазоне от -60°С до +85°С <0,20 £0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85°С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Рабочий диапазон температур: от -60°С до + 85°С
Размерные характеристики
Стандартная длина (км на катушку)
• 1,1-4,4
Нестандартные длины могут быть предоставлены по запросу покупателя.
Гэометрия стекла
• Диаметр оболочки: 125 ± 2,0 мкм
• Неконцентричность сердцевины и оболочки: < 3,0 мкм
• Некруглость оболочки: < 2%
• Некруглость сердцевины: < 5%,
определяемые по формуле
и Мин, диаметр оболочки т 1ПП
1 Макс, диаметр оболочки-!
Гэометрия покрытия
• Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм
• Неконцентричность покрытия и оболочки: < 12 мкм
Механические характеристики
Контрольное испытание
• Волокно полностью перемотано с натяжением > 0,7 ГН\м2
Эксплуатационные параметры
Приводимые величины являются типовыми.
Эффективный групповой показатель преломления (NgJ
• 1,490 в диапазоне 850 нм
• 1,486 в диапазоне 1300 нм
Величина NeH была получена эмпирически с точностью до третьего десятичного знака
с помощью серийно выпускаемого OTDR.
Параметр динамической усталостной прочности (nJ: 20
Усилие снятия покрытия
• В сухом состоянии: 0,7 фунта (3,2 Н)
• Во влажном состоянии (выдержка в воде при температуре 23°С на протяжении
14 дней): 0,7 фунта (3,2 Н)
232
Многомодовое оптическое волокно Corning® InfiniCor® SX+
Волокно, оптимизированное для работы с лазерными источниками, (Laser-
Optimized Fiber™), со скоростью передачи 10 Гб/с на длине волны 850 нм
Многомодовое волокно Corning® InfiniCor® SX+ обеспечивает работу сетей в зданиях
с такими характеристиками, которые позволяют удовлетворять современные
требования к высокой полосе пропускания. Волокно InfiniCor SX+ представляет собой
многомодовое волокно с диаметром сердцевины 50 мкм, которое обеспечивает
скорость последовательной передачи 10 Гб/с на расстоянии более 300 м в окне 650 нм.
Волокно InfiniCor SX+ оптимизировано для работы с такими сетевыми приложениями
для систем, использующих лазерные источники излучения, как Gigabit Ethernet, и уже
применяющийся 10 Gigabit Ethernet, и полностью совместимо с предшествующими
локальными вычислительными сетями (ЛВС).
Настоящая находка для Вашей сети
Благодаря усовершенствованной технологии и контролю профиля оптическое волокно
InfiniCor SX+ обеспечивает полосу пропускания, которая ранее была доступна только
при использовании одномодового волокна. При этом могут использоваться дешевые
лазеры поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором (VCSEL)
с длиной волны 650 нм. Будучи оптимизированным для скорости 10 Гб/с, волокно
InfiniCor SX+ также превосходит по своим характеристикам отраслевые стандарты
при работе с менее требовательными волоконно-оптическими сетевыми приложениями
и полностью совместимо с ЛВС.
Обеспечение качества передачи в системах с лазерными излучателями
Как и для всех волокон серии InfiniCor, компания Corning приводит для данного волокна
фактические измерения параметров технологических процессов и изделий с целью
обеспечения качества работы в системах с лазерными излучателями.
Хороший выбор для проводки в зданиях
Волокно InfiniCor SX+ разработано специально для работы с сетевыми приложениями
для систем с использованием лазерных источников излучения, таких, как Gigabit
Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, с сохранением при этом совместимости с сетевыми
приложениями Ethernet, Fast Ethernet и ATM. Волокно InfiniCor SX+ представляет собой
гибкое решение для Вашей сети. Оно может использоваться для сетей со скоростью от
10 Мб/с до 622 Мб/с с использованием светодиодных источников излучения (Ethernet,
Fast Ethernet, ATM), а по мере роста требований к ширине полосы пропускания сетевые
администраторы могут перейти к сетевым приложениям для систем с лазерными
источниками излучения, таким, как Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, используя
одно и то же волокно для удовлетворения требований к работе сети в будущем.
Волокно InfiniCor SX+ делает возможным для приложений ЛВС более высокую степень
агрегирования потоков данных, поступающих в магистраль и в вертикальную
подсистему, и идеально подходит для сетей хранения данных (SAN), высокоскоростных
параллельных межсоединений для телефонных станций и сетей доступа.
Волокно для зданий, которое Вы ищете
Более высокая скорость передачи данных; высокая полоса пропускания;
Эксплуатационная гибкость; увеличение дальности передачи сигнала;
возможность модернизации до 10 Гб/с.
Волокно InfiniCor SX+ поставляется с защитным акрилатным покрытием, отличающимся
улучшенными характеристиками при механическом удалении. Номинальный наружный
диаметр составляет 245 мкм.
Волокно может использоваться со вторичным буферным покрытием, с кабелями
модульной конструкции и ленточного типа. Семейство покрытий Corning's СРС®дает
улучшенную защиту стекловолокна и одновременно обладает превосходными
характеристиками, определяющими легкость удаления покрытия.
Оптические характеристики
850 нм
• Светодиодные источники излучения:
эффективная модовая полоса пропускания > 2000 МГц-км* гарантировано
' Методика измерений соответствует методикам, принятым в IEEE 602.3ае. Стандарт
готовится к публикации во втором квартале 2002 г.
233
• Характеристики систем с 10 Gigabit Ethernet снимаются для 300 м при 850 нм в
соответствии с указаниями статьи 52 стандарта IEEE 802.3ае
• Лазерные источники излучения: заполненная ширина полосы пропускания:
> 1500 МГц*км
1300 нм
• Светодиодные источники излучения: заполненная ширина полосы пропускания:
> 500 МГц-км
Затухание: < 2,5/0,8 дБ/км при 850/1300 нм
• Отсутствуют ступеньки более 0,2 дБ
• Затухание 1380 нм не превышает затухания на 1300 нм более чем на 3,0 дБ/км
• Вынужденное затухание, связанное с обматыванием волокна (100 витков) вокруг
сердечника диаметром 75 мм, не превышает 0,5 дБ при 850 нм и 1300 нм
Хроматическая дисперсия
• Длина волны нулевой дисперсии 1300 нм < Ао < 1320 нм
• Наклон дисперсионной характеристики в области длины волны нулевой дисперсии
(So): 0,101 пс/ (нм2-км)
Дисперсия = D(A) = Sq/4[A - А4о/Аэ] пс/(нм-км),
для 750 нм < А < 1450 нм, А - рабочая длина волны
Диаметр сердцевины: 50,0 ± 3,0 мкм
Числовая апертура: 0,200 ± 0,015
Климатические характеристики (диапазон рабочих температур: от -60’0 до + 85°С)
Условия климатических испытаний Прирост затухания (дБ/км)
850 нм 1300 нм
Зависимость от температуры, в диапазоне от -60°С до +85"С <0,20 <0,20
При циклических изменениях температуры от -10°С до +85“С и относительной влажности от 4% до 98% <0,20 <0,20
Размеры
Стандартная длина (км/катушка): 2,2-4,4*
'Нестандартные длины поставляются по отдельному запросу.
Геометрические параметры световода
• Диаметр оболочки: 125,0 ± 2,0 мкм
• Неконцентричность сердцевины/оболочки: < 3,0 мкм
• Некруглость оболочки: < 2,0%
• Некруглость сердцевины: < 5%
Нркт/гппгп. оболочки’ Г1 МиН- диаметр оболочки 1 10П
некруглость оболочки. (1 Макс оболочки J х 100
Защитное покрытие: Диаметр покрытия: 245 ± 5 мкм;
Неконцентричность защитного покрытия/оболочки: <12 мкм
Механические характеристик: все волокно перемотано с натяжением >100 kpsi (0,7 ГН/м2)
Пример рабочих характеристик: (приведенные параметры являются типовыми)
Эффективный групповой показатель преломления (Ngn)
1,490 при 850 нм; 1,486 при 1300 нм
Значение NeH определялось эмпирическим путем до третьего десятичного знака
с использованием специального рефлектометра OTDR.
Параметр динамической усталостной прочности (nJ: 20
Усилие для удаления защитного покрытия: В сухом состоянии: 0,6 фунт-сила (2,7 Н)
Во влажном состоянии: 14 дней вьщерживания в воде при температуре 23°С:
0,6 фунт-сила (2,7 Н)
234
<§>Hitachl Cable, Ltd.
Компания Hitachi Cable
C 1956 г. компания Hitachi Cable концентрирует свои усилия в различных областях человеческой
деятельности, таких, как Электричество, Телекоммуникации, Транспорт, Развлечения, и т. д.
Временами нашей работе сопутствует явный успех, хотя большую часть времени эта работа для
Вас мало заметна. Мы рады возможности проинформировать Вас о том, на чем мы занимаемся
в настоящее время. Если наша деятельность окажется для Вас интересной, то мы приглашаем
Вас к сотрудничеству. Надеемся, что оно будет успешным.
Отделение Проводов и Кабелей инсталлирует подводные оптические кабели по всему миру. Его
основная продукция - подводные оптические кабели и системы уплотнения каналов по длинам
волн (WDM - Wavelength Division Multiplexing) - выпускается наиболее интегрированной в мире
производственной линией. В этом виде деятельности компания Hitachi Cable по праву занимает
ведущее положение в мире. Свои производственные мощности компания Hitachi Cable
увеличивает за счет расширения производства оптических кабелей для воздушной подвески
(OPGW) в Китае. Недавно она возобновила также разработку экологически чистых силовых
кабелей и замену изношенных кабелей.
Отделение Электронного Обеспечения разрабатывает кабели для подсоединения электронной
аппаратуры к периферийному оборудованию, устройства для внутренней проводки и магнитные
носители, обеспечивающие высокоскоростную передачу данных. Тесная связь с потребителями
и учет всех их потребностей позволяют нам осуществлять маркетинг на современном уровне.
Производство организовано в 13 местах в различных регионах Азии, США и Европы, что
позволяет нам быть уверенными в его полном соответствии мировым стандартам. В Азии,
где расположено большинство таких производств, интегрированная производственная линия
компании Hitachi Cable осуществляет выпуск изделий и общего, и профессионального
назначения, начиная от прототипов и заканчивая серийными образцами.
Отделение Информационных Систем предоставляет изделия и услуги для волоконно-оптических
сетей, IP-сетей и внутренних сетей, включая разработку оптических устройств, планирование
конфигураций LAN и WAN (Wide Area Network) / MAN (Metropolitan Area Network),
конструирование беспроводных опорных станций управления сотовой связью и цифровых
широковещательных станций. В этой сфере деятельности отделение осуществляет интеграцию
изделий и систем собственного производства и изготовленных другими производителями.
Компания Hitachi Cable планирует принять также участие в создании интернациональной
инфраструктуры объединяющей страны, сообщества, предприятия и жилища
высокоскоростными информационными сетями с большой пропускной способностью.
Отделение Полупроводниковых Материалов специализируется на разработке многокомпонентных
полупроводниковых структур, необходимых для создания легких и малогабаритных электронных
устройств. На основе такие структур выпускаются различного рода оптические электронные
изделия. Полупроводниковые материалы из арсенида галлия (GaAs), изготавливаемые компанией
Hitachi Cable, используются ведущими мировыми производителями оконечного оборудования.
Полупроводниковые устройства изготавливаются в Японии, а также в Сингапуре и Малайзии.
Отделение Медной Продукции - пионер в массовом производстве Кислородных Стекол Hitachi
Класса 1 использует технологию наивысшей очистки для производства без кислородной меди
Hitachi Cable является также первой компанией в мире, разработавшей трубки THERMOFIN
(высококачественные медные трубки с внутренними желобками), используемые в
малогабаритных воздушных кондиционерах с малым энергопотреблением. Компания неизменно
поставляет высококачественную продукцию на мировые рынки за счет использования последних
достижений техники и наиболее совершенной технологии. Изготавливаемые с помощью
полностью интегрированных производственных систем медные ленты для полупроводников
и медные трубки используются в промышленности по всему миру. В связи с резко возросшим
спросом на ACR медные трубки в Азии и обеспечения непосредственного доступа к
потребителям в Таиланде и Китае были организованы совместные венчурные компании.
Отделение Функциональных Компонент выпускает широкий спектр функциональных изделий,
основанных на технологии высокополимерных соединений. Автомобильные шланги используются
многими производителями автомобилей и мотоциклов. Производственные подразделения Hitachi
Cable, расположенные в Европе и Северной Америке, а также в Мексике и на Филиппинах,
организовали систему снабжения, основанную на передовой IT. Проведенные в компании Hitachi
Cable исследования функциональных свойств резиновых материалов позволяют изготавливать
высококачественные изделия, удовлетворяющие всем требованиям потребителей. Например:
резиновые ролики для подачи и разделения листов бумаги в принтерах и другом
информационном оборудовании, разделители бумажных денег для Bank ATMs, перила
эскалаторов, амортизаторы для промышленности и водонепроницаемые чехлы для конструкций.
235
Компания Hitachi Cable
Одномодовые волокна
Тип волокна SM волокно с согласованной оболочкой Волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF с большой Аэфф) Волокно с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF с малым наклоном CD)
Стандарт ITU-T Rec. G.652 ITU-T Rec. G.655 гги-т Rec. G.655
Диаметр модового поля на 1310 нм на 1550 нм 9.2 ± 0.4 мкм 10.5 ± 1.0 мкм 9.0-10.0 мкм 8.4 ± 0.6 мкм
Эффективная площадь (A^) на 1550 нм - 72 мкм2(типичное) 52 мкм2 (типичное)
Диаметр оболочки 125.0 ± 1.0 мкм 125.0 ± 1.0 мкм 125.0 ± 1.0 мкм
Эллиптичность оболочки макс. 1.0 % макс. 1.0% макс. 1.0%
Эллиптичность модового пятна макс. 0.5 мкм макс. 0.5 мкм макс. 0.5 мкм
Длина волны отсечки в кабеле (Х^) макс. 1260 нм макс. 1500 нм макс 1500 нм
Затухание на 1310 нм на 1550 нм макс. 0.35-0.40 ДБ/км макс. 0.21-0.25 дБ/км макс. 0.22-0.25 дБ/км макс. 0.22-0.25 дБ/км
Хроматическая дисперсия (CD) макс. 3.5 пс/км нм на 1285-1330 нм макс. 18 пс/км нм на 1550 нм 3.0-5.5 пс/км нм на 1550 нм 4.3 ± 2.0 пс/км нм на 1550 нм
Длина волны нулевой дисперсии 1300-1324 нм - -
Наклон СО макс. 0.092 пс/нм2 км на длине волны нулевой дисперсии макс. 0.115 пс/нм2 км макс. 0.05 ps/km-nm2
Средняя PMD в диапазоне 1550 нм макс. 0.2 пс//км макс. 0.2 nc/'JKM макс. 0.2 пс/'/км
Собственный изгиб волокна мин. 4 м мин. 4 м мин. 4 м
Тест на'прочность (proof test) 100 кпси (1 %) 100 кпси (1 %) 100 кпси (1 %)
Многомодовые волокна
Тип волокна Сердцевина 50 мкм Сердцевина 62.5 мкм
Стандарт IEC60793-2 IEC60793-2
Диаметр сердцевины 50 ± 3 мкм 62.5 ± 3 мкм
Диаметр оболочки 125.0 ± 2.0 мкм 125.0 ± 2.0 мкм
Эллиптичность оболочки макс. 2.0 % макс. 2.0 %
Эксцентриситет сердцевины макс. 3.0 мкм макс. 3.0 мкм
Эллиптичность сердцевины макс. 6.0 % макс. 6.0 %
Профиль показателя преломления Скачок показателя преломления Почти параболический 1% Почти параболический 2%
Числовая апертура (NA) 0.20 ± 0.015 0.275 ± 0.015
Затухание на 850 нм на 1300 нм на 850/1300 нм 2.4-3.0 дБ/км 0.6-1.3 дБ/км 2.7/1.0 дБ/км 3.0-3.8 дБ/км 0.7-1.8 дБ/км 3.5-1.5 дБ/км
Коэффициент широкополосности на 850 нм на 1300 нм на 850/1300 нм 200-600 МГц км 400-1000 МГц км 200 / 600 МГц км 160-300 МГц км 200-800 МГц км 160 / 500 МГц км
Тест на прочность (proof test) 100 кпси (1%) 100 кпси (1%)
236
Компания OFS
ofs
Optical frwovettaru
Компания OFS (Optical Fiber Solutions - Оптико-Волоконные Решения - бывшие
оптико-волоконные подразделения Lucent Technologies. Официальное объявление
о продаже «оптики» Лусента компаниям Furukawa Electric (Япония) и Commscope (США)
состоялось 16 Ноября 2001 г., цена данной сделки равна 2,3 миллиарда долларов США.
OFS сейчас представляет независимую от Lucent Technologies компанию,
имеет головной офис и головной завод в г. Норкросс, штат Джорджия, США, ряд
производственных предприятий и представительских офисов во всем мире, в том числе
в США, Бразилии, Германии, Дании, Голландии, Ирландии, Китае, России
Организационная структура компании OFS представлена на рисунке
OFS специализируется по следующим основным направлениям: 1) оптические волокна,
2) оптические кабели, 3) оптические соединительные устройства и компоненты,
4) специальные фотонные устройства и компоненты.
OFS является одной из немногих компаний в мире, способной обеспечить взаимное
согласование свойств оптического волокна и пассивных оптических компонентов.
Основной объема производства и продаж компании OFS составляет оптическое
волокно и оптический кабель. Далее статья посвящена наиболее применяемым в
наземных магистральных и зоновых сетях одномодовым оптическим волокнам.
Следует отметить, что оптическое волокно OFS (т. е. бывшее оптоволокно Lucent
Technologies), включая теперь также и оптоволокно компании Furukawa, занимает
лидирующее место в мире наряду с Corning - как по уровню технических
характеристик, так и по объему производства. Доля волокна OFS вместе с Furukawa
Electric на мировом рынке в 2001 г. составила 26%.
Несмотря на смену названия, компания OFS является одной их самых опытных и давно
зарекомендовавших себя на мировом рынке. Свою историю OFS отсчитывают
с 70-х гг. - сперва в составе AT&T, затем - Lucent Technologies/Bell Labs Innovations,
и - с недавнего времени - в качестве Optical Fiber Solutions/ Leading Optical Innovations
(Оптико-Волоконные Решения/Передовые Оптические Инновации). Начав лидерство с
первого коммерческого применения (в системах связи) оптоволокна в 1977 г., OFS
первыми создали волокно с ненулевой смещенной дисперсией, известная модификация
которого - TrueWave RS волокно с малым наклоном дисперсионной характеристики -
нашло широкое применение во всем мире, включая и российскую сеть. Другой тип -
волокно AllWave («всеволновое волокно») - является первым в мире волокном,
способным работать в непрерывном диапазоне длин волн 1270...1620 нм, представляет
наиболее перспективное решение для зоновой и городской сети.
Из числа значительных достижений компании OFS можно отметить следующие:
1977 г. - первая коммерческая линия на оптическом волокне
1960 г. - поставка волокна для первой протяженной магистали Бостон-Вашингтон
1967 г. - создано волокно для первой трансатлантической линии
237
1993 г. - разработано первое волокно с ненулевой смещенной дисперсией
1998 г. - разработано первое в мире волокно без «водяного» пика - AllWave
1999 г. - первое волокно с большой эффективной площадью для океанских линий
2000 г. - первое многомодовое волокно для 10 Гбит/с
2002 г. - создано волокно TrueWaveReach с характеристиками, оптимизированными для
линий большой и сверхбольшой протяженности с рамановскими оптическими
усилителями.
Сегодняшний уровень магистральных линий связи развитых стран базируется на
скоростях передачи 10-40 Гбит/с (STM-64 и пр.) и дальнейшем расширении емкости за
счет DWDM. Применение стандартного волокна в таких случаях технически возможно,
но связано со значительными дополнительными затратами на компенсацию дисперсии,
которая для стандартного волокна составляет 17-18 пс/нм/км.
Наиболее эффективным решением для магистральных протяженных сетей является
применение волокна с ненулевой смещенной дисперсией - G.655 (к данному классу
относится волокно TrueWave RS). Сравнение стоимости различных конфигураций
волоконно-оптических линий передачи показывает, что при одной и той же
информационной емкости и расстоянии передачи стоимость всей системы «кабель +
аппаратура» оказывается 1) более низкой при использовании плотного спектрального
мультиплексирования ( DWDM - Dense Wave Division Multiplexing) вместо набора TDM-
систем SDH с той же суммарной скоростью (емкостью) передачи; и 2) самой низкой
при использовании волокна G.655 вместо G.652 и при скорости передачи в отдельном
канале 10 Гбит/с вместо 2,5 Гбит/с. В DWDM системах, несмотря на то, что волокно
G. 655 стоит в 2-3 раза дороже стандартного волокна, стоимость всей системы резко
уменьшается при переходе с STM-16 к STM-64 и использовании волокна G.655. Даже
ориентировочный расчет показывает, что оптимальное решение на волокне G.655
более чем на на -50% дешевле других решений. Таким образом, применение волокна
с ненулевой смещенной дисперсией - это наиболее выгодное как в техническом, так
и экономическом плане решение для сегодняшней магистральной сети DWDM.
Дополнительно можно отметить, что волокно TrueWave RS, а также одна из новейших
разработок - OFS-волокно TrueWave REACH - имеют наименьший наклон
дисперсионной характеристики среди всех известных волокон данного класса (G.
655), что позволяет минимизировать затраты на компенсацию дисперсию в широком
диапазоне длин волн (1575-1620 нм) и обеспечивает высокое качество передачи в
сверхъемких системах DWDM с суммарной емкостью порядка 1 Тбит/с. Коммерчески
доступное оборудование передачи DWDM уже сегодня обеспечивает 1,6 Тбит/с по
волокну TrueWave RS (40 каналов DWDM по 40 Тбит/с в канале). Одним из
«рекордов» лабораторий OFS (волоконно-оптические подразделения лабораторий Bell
Labs Innovations, отошедшие к OFS), объявленным в мае 2002 г., явилось достижение
емкости передачи 3.2 Т Тбит/с по волокну TrueWave REACH на расстояние 2000 км.
Кроме того, было объявлено о совместном испытании системы LambdaXtreme
Tranport (Lucent Technologies), передающей 128х10Гбит/с на расстояние 4000 км или
64х40Гбит/с (суммарная емкость 2,56 Тбит/с ) на расстояние 1000 км.
Что касается волокна типа AllWave, то прежде всего необходимо отметить, что оно
полностью совместимо со стандартным волокном G. 652 и может полностью его заменить
абсолютно во всех случаях - т. е. дисперсионная характеристика AllWave такая же,
что и у стандартного волокна ( < 3.5 пс/нм/км на 1310 нм и -17-18 пс/нм/км на 1550 нм),
а затухание даже несколько меньше - около 0, 33 дБ/км на длине волны 1310 нм и не
более 0,2 дБ/км на длине волны 1550 нм. Таким образом, оптические и геометрические
характеристики AllWave несколько лучше, чем у типичных стандартных волокон,
используемых на сети России. Однако главной отличительной особенностью волокна
Allwave является то, что оно может работать и на любой другой длине волны в пределах
от 1250 до 1650 нм, включая и «водяной» диапазон вблизи 1400 нм. Все известные до
создания AllWave кварцевые оптические волокна имели увеличенное затухание
на 1380 нм, обусловленное наличием ионов гидроксила в стекле волокна. В частности,
на длине волны 1400 нм затухание волокна Allwave около 0,3 дБ/км, дисперсия около
10 пс/нм/км - такие значения параметров значительно облегчают проблему
дисперсионных ограничений и ограничений по затуханию в применениях для городской
сети и зоновой сети, где требуемое расстояние линии, как правило, не превышает 100 км.
238
В таблице ниже приведены некоторые типичные значения основных, наиболее важных
параметров одномодовых волокон OFS, предназначенных для наземных линий.
Тип волокна Стандартное MC-SM, G.652 Allwave. G.652.C TrueWave RS - волокно с ненулевой смещенной дисперсией, G.655
Затухание 1310 нм < 0,35 дБ/км < 0,33 дБ/км < 0,35 дБ/км
Затухание 1550 нм < 0,21 дБ/км < 0,20 дБ/км < 0,23 дБ/км
Затухание 1400 нм < 1,0 дБ/км < 0,30 дБ/км < 1,0 дБ/км
Дисперсия 1310 нм < 3,5 пс/нм/км < 3,5 пс/нм/км 8 пс/нм/км
Дисперсия 1550нм < 18 пс/нм/км < 18 пс/нм/км 2,6-6.0 пс/нм/км
Дисперсия 1400 нм < 10 пс/нм/км < 10 пс/нм/км -
При расмотрении перспектив применения волокна AllWave следует особо упомянуть
новые разрабатываемые стандарты систем передачи CWDM - Coarse Wave Division
Multiplexing (переводится примерно как «грубое спектральное мультиплексирование»).
Необходимость таких стандартов возникла в связи с быстро растущей популярностью
«городских» применений волокна, таких, как 1OGb Etherhet, CATV, FTTH, и др. Уже
предложены стандарты частотных сеток CWDM для длин волн в интервале 1260 ...
1625 нм, с относительно широкими каналами 20-25 нм каждый и числом 16. Явным
преимущестом Allwave в системах CWDM является возможность разместить четыре
дополнительных канала (предложены длины волн 1360,1400, 1420,1440 нм), которые
не могут надежно быть реализованы на волокнах других типов. То есть - AllWave
позволяет реализовать 16 CWDM каналов - на 30% больше по сравнению со
стандартным волокном. Системы CWDM, оборудование передачи для которых уже
сегодня становится коммерчески доступным, потенциально значительно более дешевы
по сравнению с DWDM. Это обусловлено тем, что при использовании «широких»
каналов нет необходимости в жесткой стабилизации частоты лазеров, использующихся
в приемо-передающей аппаратуре, и можно использовать относительно дешевые
широкополосные оптические фильтры вместо узкополосных.
В то же время цена оптических кабелей с волокном AllWave сегодня всего лишь на
5-10% отличается от кабелей на обычном стандартном волокне. Поэтому
приобретаемый оптический кабель с волокном Allwave следует рассматривать как
наиболее выгодное решение для зоновых и городских сетей.
239
Одномодовое волокно с согласованной оболочкой SM 332
Оптическое волокно для наиболее сложных задач
Описание изделия
Создав одномодовое волокно с согласованной
оболочкой (Matched Cladding Single-Mode Fiber),
компания OFS установила стандарт на
характеристики одномодовых оптических волокон.
Высокие требования к характеристикам и
контролю качества волокон в компании OFS
позволяют Вам в полной мере получить все
преимущества использования одномодовых
волокон.
Одномодовое волокно с согласованной оболочкой
(Matched Cladding Single Mode Fiber) удовлетворяет
требованиям ITU-T G.652.B. Оболочка волокна
кварцевая, а его сердцевина легирована
германием. Номинальный диаметр модового
поля - 9.2 мкм, что делает его совместимым
с одномодовыми волокнами большинства
производителей. Хотя его характеристики
оптимизированы для эксплуатации в районе
1310 нм в области, где минимальна хроматическая
дисперсия, его можно использовать и в районе
1550 нм, где минимально затухание в волокне.
Компания OFS была одной из первых компаний,
специфицировавших максимальную величину
поляризационной модовой дисперсии (ПМД) для
оптических волокон. ПМД ограничивает
пропускную способность высокоскоростных
цифровых и аналоговых систем.
Прекрасные геометрические характеристики
волокон позволяют достичь малых потерь в
сростках, как при сварке одиночных волокон,
так и при их массовой сварке. Их можно сваривать
с одномодовыми волокнами с согласованной
оболочкой других производителей быстро
и с малыми потерями, что увеличивает
эффективность их инсталляции и ремонта линии
передачи.
Спецификации
Затухание (заказчик сам определяет
максимальное допустимое значение в
пределах указанного диапазона):
Длина волны нулевой дисперсии
Наклон дисперсии (на XJ
Дисперсия на 1550 нм
Коэффициент поляризационной
модовой дисперсии (ПМД)
Диаметр модового поля
Диаметр оболочки
Эксцентриситет сердцевина/оболочка
Длина волны отсечки в волокне
Длина волны отсечки в кабеле (9^)
Диаметр покрытия (неокрашенного)
Тест на прочность (proof lest)
0.31-0.35 дБ/км на 1310 нм
0.21-0.25 дБ/км на 1550 нм
1300 <\>< 1322 нм
< 0.092 пс/нм2 км
< 10 пс/нм км
<0.1 пс/Vkm на 1310 нм
(в кабеле OFS)'
9.2 ± 0.4 мкм на 1310 нм
125 ± 1 мкм
< 0.5 мкм
1150-1340 нм
1260 нм
245 ± 5 мкм
0.7 ГПа (100 kpsi)
минимум или
по запросу заказчика
’Коэффициент ПМД в кабеле задается изготовителем кабеля.
Долговременная надежность
Для повышения надежности
волокон на их кварцевую
оболочку наносится двухслойное
покрытие из акрилг та
отверждаемое ультрафиолета-1.
Внутренний слой мягкий,
внешний (номинальный диаметр
245 мкм) более жесткий.
С кварцевой оболочки покрытие
снимается механическим
способом. Двухслойное
покрытие обладает следующими
преимуществами:
• Препятствует возникновению
микроизгибов и вызываемым
ими затуханием.
• Удобно з использовании
и защищено от случайных
поирех дении
• Нечувствительно к широкому
диапазону изменений
параметров окружающей среды
и обладает долговременной
надежностью,
• Окраска волокна стойкая
и легко идентифицируемая.
Типичный профиль
Длина образца 20 м
Типичное распределение Вейбулла
для вероятности обрыва волокна
240
Передаточные характеристики
Геометрические параметры
Затухание:
Заказчик сам определяет максимальное допустимое
значение (в дБ/км) в пределах указанного диапазона:
Длина ррлны (нм) максимальное затухание (дБ/км)
1310 0.31-0.35
1550 0.21-0.25
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1285-1330 нм
не превышает затухание на опорной длине волны 1310 нм
более чем на 0.05 дБ/км.
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1575 нм
не превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.05 дБ/км.
Затухание на макроизгибе:
Величина прироста затухания при изгибе волокна не
превышает заданных значений при следующих условиях
Условия изгиба Длина волны Прирост затухания
1 виток, 32 мм 1550 нм <0.50 дБ
диаметр
100 витков, 50 мм 1310 нм 5 0.05 дБ
диаметр 1550 нм <0.10 дБ
Затухание в «водяном» пике:
Затухание в пике поглощения ОН (1383 ± 3 нм) не
превышает 1.0 дБ/км.
Хроматическая дисперсия:
Длина волны нулевой дисперсии (\>): 1300-1322 нм
Максимальный наклон дисперсии (So) на 0.092 пс/нм2 км
Дисперсия D(X) на любой длине волны в диапазоне
1200-1600 нм может быть рассчитана с помощью
уравнения-
D(X) = So (X/4) [1 - (Х<Д)4] пс/нм км
Локальные неоднородности:
Отсутствуют неоднородности затухания более 0.10 дБ
на длинах волн 1310 нм и 1550 нм
Диаметр модового поля:
на 1310 нм 9.2 ± 0.4 мкм
на 1550 нм 10.5 ±1.0 мкм
Поляризационная модовая дисперсия: < 0.1 псЛ'км
(в кабеле)
Длина волны отсечки:
Длина волны отсечки в волокне 1150-1340 нм
Длина волны отсечки в кабеле 1260 нм
Другие характеристики (типичные значения)
Номинальная длина волны
нулевой дисперсии (AJ: 1312 нм
Номинальный наклон дисперсии на (\,): 0.088 пс/нм2 км
Разность показателей преломления
сердцевина/оболочка: 0.33 %
Типичный диаметр сердцевины: 8.3 мкм
Эффективный групповой показатель
преломления:
1310 нм 1.466
1550 нм 1.467
Параметр динамической усталости (NJ: > 20
Коэффициент релеевского рассеяния:
(для импульса длительностью 1 мкс)
1310 нм -49.6 дБ
1550 нм -52.1 дБ
Вес на единицу длины: 64 г/км
Геометрия стекла:
Диаметр оболочки: 125 ± 0.7 мкм
Эксцентриситет сердцевина/оболочка: 0.5 мкм
Эллиптичность оболочки: 1.0 %
Геометрия покрытия:
Диаметр покрытия (неокрашенного): 245 ± 5 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие: 12 мкм
Длина:
Стандартные длины на катушке: 12.6,25.2, 37.0 и 50.4 км
По требованию заказчика возможна поставка волокон
с другими длинами.
Механические характеристики
Гарантированная прочность при перемотке:
0.7 ГПа (100 kpsi)
По требованию заказчика возможна поставка волокон с
другим уровнем гарантированной прочности при перемотке.
Характеристики покрытия:
Усилие для снятия покрытия: 1.3 Н - 8.9 Н
Сила адгезии (прилипания) покрытия к поверхности
кварцевой оболочки: 6.2 Н - 22.2 Н
Собственный изгиб волокна: 4 м
Параметры бобин для транспортировки волокна:
Ь В
Диаметр фланца: 23.50 см 26.50 см
Диаметр барабана: 15.24 см 15.24 см
Ширина (попереч.): 11.94 см 15.01см
Вес: 0.51 кг 0.90 кг
Примечание: Катушка А для волокон длиной < 30 км
Катушка В для волокон длиной > 30 км
Влияние внешней среды
Рабочие температуры: - 60°С+ 85°С
Зависимость затухания от температуры:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
при температуре - 60°С....+ 85СС: < 0.05 дБ/км
Циклическое изменение температуры и влажности:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
е диапазоне температур -10° + 85°С
и относительной влажности 95%: < 0.05 дБ/км
Погружение в воду при 23°С:
Прирост затухажя на 1310 нм и 1550 нм, вызванный
погружением в воду при 2Э°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Ускоренное старение (температурное), 85°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм при
температурном старении 85°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Устойчивость окраски покрытия:
Покрытие волокна OFS не изменяет своего цвета при
старении в условиях:
• 30 дней при температуре 95°С и относительной влажности
95%.
• В сухой атмосфере при температуре 125°С.
241
Одномодовое оптическое волокно AllWave®
Первое промышленное волокно для всего спектра
Описание изделия
Одномодовое оптическое волокно AllWave®
компании OFS с Нулевым Водяным Пиком
(ZWP-Zero Water Peak) является первым
промышленным волокном, разработанным для
использования в системах связи, работающих
во всем диапазоне длин волн от 1280 нм до
1625 нм. Существующие в настоящее время
системы связи работают либо во втором окне
прозрачности (диапазон О: 1260 нм - 1360
нм), либо в третьем окне (диапазон С: 1530
нм - 1565 нм). С появлением ZWP волокна
AllWave для работы стал доступен диапазон Е
(1360 нм - 1460 нм), что позволяет
существенно увеличить информационную
емкость оптических сетей.
Для изготовления ZWP волокна AllWave
применяется усовершенствованный процесс. В
этом процессе практически полностью
исключается появление в волокне
гидроксильных ионов ОН, вызывающих
избыточное затухание в диапазоне Е.
Уменьшение затухания в области «водяного»
пика является стабильным эффектом, причем
в волокне AllWave затухание на длине волны
1400 нм получается всегда меньше, чем
затухание на длине волны 1310 нм. Волокно
AllWave может полностью заменить
стандартное одномодовое волокно, так как
удовлетворяет требованиям ITU-T G.652.C.
Дисперсионные характеристики волокна
AllWave в районе 1400 нм идеально подходят
для передачи данных с высокой скоростью,
например 10 Гбит/с. Таким образом, устранив
избыточное затухание в области «водяного»
пика, волокно AllWave не только сделало
доступным для телекоммуникаций диапазон
Е, но и открыло новые возможности для
высокоскоростных сетей.
За счет расширенного рабочего диапазона
длин волн, идеальных дисперсионных
характеристик и потрясающей гибкости при
построении сетей волокно AllWave является
наилучшим выбором для применения в
городских сетях и сетях доступа.
Чем хорошо волокно AllWave при
применении их в городских сетях
и сетях доступа?
Городские сети и сети доступа имеют много
различных конфигураций: в виде колец, сеток,
и гибридных волоконно-коаксиальных (HFC)
сетей. Они поддерживают много различных
режимов, включая 10 Gigabit Ethernet, Протокол
IT (Internet Protocol), Режим Асинхронной
Передачи (ATM - Asynchronous Transfer Mode) и
Синхронная Оптическая Сеть (SONET -
Synchronous Optical Network). Для передачи
сигналов по волокну используют один канал,
плотное уплотнение каналов по длинам волн
(DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing)
и «грубое» уплотнение каналов по длинам волн
(CWDM - Coarse Wavelength Division
Multiplexing). Найти недорогое волокно,
пригодное для всех этих архитектур и
применений, непросто. Волокно AllWave
помогает проектировщикам сетей и
операторам связи строить экономически
эффективные, высокоскоростные городские
оптические сети с уникальными
характеристиками, которые перечислены в
разделе «Преимущества».
Эти уникальные характеристики приводят в
конечном счете, к большей информационной
емкости, максимальной гибкости и более
низкой общей стоимости систем для
городских сетей и сетей доступа. Проектируя
сегодня сети, выбирайте волокно, которое
позволит Вам достичь максимальной
информационной емкости и гибкости как в
настоящее время, так и в будущем.
Преимущества
• Может применяться во всем диапазоне
длин волн от 1280 нм до 1625 нм, увеличивая
рабочий диапазон более чем на 50 % по
сравнению со стандартным одномодовым
волокном.
• Открывает окно на 1400 нм, где оно
обладает идеальными дисперсионными
характеристиками для 10 Гбит/с применений.
• Поддерживает 16 недорогих каналов CWDM
системы - на 33 % больше каналов, чем в
стандартном одномодовом волокне.
• Дает возможность использовать недорогие
HFC системы в каналах CWDM систем для
дуплексной передачи видео, видео по
требованию, данных и телефонных
приложений IP.
• Обеспечивает гибкость конфигурирования
многофункциональных систем.
• Полностью совместимо с существующим
оборудованием на 1310 нм.
• Обладает долговременной надежностью.
Более широкий диапазон длин волн
Рабочий диапазон у волокна AllWave шире, чем
у стандартного одномодового волокна
(G.652.B) более чем на 50 % (100 нм).
Обеспечивая работу во всем спектре, волокно
AllWave существенно увеличивает гибкость
и число каналов CWDM и DWDM систем.
Применения в высокоскоростных системах
Е-диапазона
Волокно AllWave дает те же возможности,
которые достигаются сегодня с помощью
стандартного одномодового волокна, и, кроме
того, обеспечивает передачу с более высокой
скоростью без компенсации дисперсии
в Е-диапазоне. Будучи первым, кто осознал
возможность увеличения информационной
емкости WDM систем за счет диапазона Е,
компания OFS первой сосредоточила свои
242
усилия на обеспечение многоканальной
передачи в этом диапазоне. Эти усилия
включают в себя и работу с компаниями,
разрабатывающими WDM системы для
диапазона Е.
Волокно AllWave обеспечивает работу во
всем диапазоне CWDM систем
Характер требований эксплуатации, которые
предъявляются к волокну для городских и
зоновых сетей, определяется многофункцио-
нальностью различных типов сетевых
архитектур. Кроме того, для городских
оптических сетей очень важен вопрос
стоимости. «Грубое» мультиплексирование
каналов по длинам волн позволяет
использовать недорогие, неохлаждаемые
лазеры с прямой модуляцией и более
дешевые, за счет большего расстояния между
каналами, мультиплексоры. Общий выигрыш
в стоимости при использовании CWDM
систем с волокном AllWave по сравнению с
DWDM системами со стандартным
одномодовым волокном может превысить
35%! Системы CWDM обладают рядом
характеристик, необходимых для городских
сетей и существенно уменьшают стоимость
этих сетей.
Волокно AllWave в гибридных волоконно-
коаксиальных сетях
Традиционно HFC обеспечивает
распределение видео-услуг в жилых домах.
В прошлом использовалась в основном
однонаправленная передача от конца
магистрального кабеля к жилым домам.
С ростом Internet-трафика, 1Р-телефонии.
и видео по требованию в HFC сетях
существенно вырос встречный трафик.
Хотя все еще асимметричный, трафик
в большинстве HFC сетей стал теперь
двунаправленным. Волокно AllWave позволяет
разрешить проблему, направляя больше
встречных потоков с помощью недорогих
CWDM систем.
Многофункциональные системы на основе
волокна AllWave
За счет работы во всем спектре волокно
AllWave существенно увеличивает
потенциальные возможности систем. Волокно
All Wave обеспечивает операторам систем
большую гибкость в предоставлении услуг
при использовании единственного волокна.
Совместимость с существующим
оборудованием
Волокно AllWave удовлетворяет требованиям
G.652.C. А затухание и дисперсия в нем на
длинах волн 1310 нм и 1550 нм такие же, как
и в стандартном одномодовом волокне,
удовлетворяющем требованиям G.652.B.
Таким образом, волокно AllWave полностью
совместимо с существующим оборудованием
и может применяться в тех же системах.
Малая поляризационная модовая
дисперсия
Компания OFS была первой, которая
специфицировала Поляризационную
Модовую Дисперсию (ПМД) в одномодовых
волокнах - критический параметр для
высококачественных оптических систем. За
счет тщательного контроля процесса вытяжки
при изготовлении волокон волокна AllWave
удовлетворяют самым строгим требованиям
на величину ПМД.
В OFS понимают, что величина ПМД зависит
от геометрических и механических параметров
волокна. Поэтому OFS оперирует с величиной
ПМД волокна в кабеле, так как именно эта
величина должна использоваться при
инсталляции кабеля и наилучшим образом
характеризует истинную величину ПМД.
Для обеспечения надежности выбирайте
волокно AllWave
• Волокно AllWave изготавливается с помощью
процесса, который гарантирует, что затухание
на 1385 нм будет неизменным в течение всего
срока службы волокна в кабеле.
• С помощью волокна AllWave диапазон
1400 нм стал доступен для выгодного
использования.
• Характерной чертой волокна AllWave
является наличие высококачественного
покрытия, которое обеспечивает
превосходную защиту от воздействия
окружающей среды и долговременную
надежность. Для лучшей защиты волокна на
него наносится двухслойное покрытие.
• Каждое волокно испытывается на прочность
при натяжении порядка 0.7 Гпа (100 kpsi). Это
дает гарантию, что под воздействием
нагрузок, возникающих при прокладке кабеля,
а также при экстремальных внешних условиях
волокно не будет повреждено.
243
Передаточные характеристики
Механические характеристики
Затухание (волокно не в кабеле):
Максимальный коэффициент затухания может быть задан в
следующих пределах:
Длина волны (нм) Максимальное затухание (дБ/км)
1310 0.32-0.34
1383 0.29-0.31
1550 0.19-0.21
1625 0.23-0.24
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1285-1330 нм не
превышает затухание на опорной длине волны 1310 нм
более чем на 0.03 дБ/км.
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1575 нм не
превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.02 дБ/км.
Затухание в «водяном» пике1:
Затухание в пике поглощения ОН (1383 ± 3 нм) не
превышает 0.31 дБ/км.
Затухание на макроизгибе:
Величина прироста затухания при изгибе волокна не
превышает заданных значений при следующих условиях:
Условия изгиба Длина волны Прирост затухания
1 виток, 32 мм 1550 нм <0.50 дБ
диаметр 1625 нм <0.50 дБ
100 витков, 50 мм 1310 нм S 0.05 дБ
диаметр 1625 нм <0.10 дБ
Локальные неоднородности:
Отсутствуют ступеньки более 0.10 дБ на длинах волн
1310 нм и 1550 нм
Хроматическая дисперсия:
Длина волны нулевой дисперсии (Ц: 1302-1322 нм
Максимальный наклон дисперсии (So) на 0.092 пс/нм1 2 км
Диаметр модового поля:
на 1310 нм 9.2 ± 0.4 мкм
на 1550 нм 10.4 ± 0.6 мкм
Длина волны отсечки:
Длина волны отсечки в кабеле 5 1260 нм
Поляризационная модовая дисперсия в кабеле2:
ПМД в линии (link design value)3 < 0.08 псЛ/км
1 После пребывания в течение 10 дней в атмосфере, содержащей
1% водорода при комнатной температуре, затухание на длине волны
1383 ± 3 нм меньше или равно 0.31 дБ/км.
2 В кабелях OFS. Согласуйте значение этого параметра с Вашим
производителем кабеля.
3 ПМД в линии (link design value) измерено в соответствии
с IEC 60794-3 метод 1, 31 марта, 2000 г. (N= 24, О = 0.1%).
Детали описаны в IEC 61282-3 TR Ed1.0. 27 октября. 2000 г
Геометрические параметры
Геометрия стекла:
Диаметр оболочки:
Эксцентриситет сердцевина/оболочка:
Эллиптичность оболочки:
Геометрия покрытия:
Диаметр покрытия (неокрашенного):
Эксцентриситет оболочка/покрытие:
Длина:
Стандартные длины на катушке: 12.6,25.2,37.8 и 50.4 км
По требованию заказчика возможна поставка волокон
с другими длинами.
125 ± 0.7 мкм
< 0.5 ьжм
<1.0%
245 ± 5 мкм
12 мкм
Гарантированная прочность при перемотке:
0.7 ГПа (100 kpsi)
Динамическая прочность на разрыв
Средняя прочность на разрыв образцов длиной 0.5 м,
не подвергавшихся старению: > 3.8 ГПа (550 kpsi)
Сила адгезии (прилипания) покрытия к поверхности
кварцевой оболочки:
Сила адгезии: > 6.2 Н
<22.2Н
Усилие для снятия покрытия:
Усилив для снятия двухслойного покрытия: > 1.3 Н
<е.9Н
Собственный изгиб волокна: > 4 м
Параметры бобин для транспортировки волокна:
А В
Диаметр фланца: 23.50 см 26.50 см
Диаметр барабана: 15.24 см 16.99 см
Ширина (попереч): 11.94 см 15.01см
Вес: 0.51 кг 0.90 кг
Примечание: Катушка А для волокон длиной < 30 км
Катушка В для волокон длиной > 30 км
Влияние внешней среды
Рабочие температуры: - 60°С + 85°С
Зависимость затухания от температуры:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
при температуре - 60°С....+ 85”С: < 0.05 дБ/км
Циклическое изменение температуры и влажности:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
в диапазоне температур -10° + 85°С
и относительной влажности 95%: < 0.05 дБ/км
Погружение в воду при 2Э°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм, вызванный
погружением в воду при 23°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Ускоренное старение (температурное), 85°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм при
температурном старении 85°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Устойчивость окраски покрытия:
Покрытие волокна OFS не изменяет своего цвета при
старении в условиях:
• 30 дней при температуре 95°С и относительной влажности
95%.
• В сухой атмосфере при температуре 125°С.
Другие характеристики (типичные значения)
Номинальная длина волны
нулевой дисперсии (\>): 1312 нм
Номинальный наклон дисперсии на (Х«): 0.088 пс/нм2 км
Эффективный групповой показатель преломления:
1310 нм 1.466
1550 нм 1.467
Параметр динамической усталости (Nd): >20
Коэффициент релеевского рассеяния: (для импульса длительностью 1 мкс) 1310 нм - 49.6 дБ
1550 нм - 52.1 дБ
Поляризационная модовая дисперсия в кабеле'
Вес на единицу длины: < 0.05 пс/vkm 64 г/км
1 В кабелях OFS. Согласуйте значения этого параметра с Вашим
производителем кабеля.
244
Одномодовое оптическое волокно TrueWave® RS
Оптимизировано для региональных и городских высокоскоростных сетей,
работающих в С и L диапазонах!
Описание изделия
Одномодовое волокно компании OFS было
первым промышленным волокном с
ненулевой дисперсией (NZDF - None-Zero
Dispersion Fiber), удовлетворившим
требованиям ITU-T G.655. В настоящее
время создано волокно TrueWave RS -
модификация волокна TrueWave с умень-
шенным наклоном дисперсионной
характеристики. Волокно TrueWave RS также
удовлетворяет требованиям ПЪ-Т G.655 и
предназначено для применения в
региональных и городских сетях. Оно
обладает наименьшим наклоном
дисперсионной характеристики среди всех
типов промышленных NZDF волокон и дает
возможность использовать в диапазоне L
(1565 нм -1625 нм) системы спектрального
уплотнения каналов по длинам волн
(DWDM - Dense Wavelength Division
Multiplexing), традиционно работающие в
диапазоне С (1530 нм - 1565 нм).
Малый дисперсионный наклон волокна
TrueWave RS улучшает характеристики и
снижает общую стоимость сетей, так как
при этом уменьшается необходимость в
использовании сложных и дорогих
компенсаторов дисперсии. Эта проблема
возникает при использовании NzDF волокон
другого типа, в частности тех, которые
обладают большой эффективной площадью
модового пятна. За счет обладания
одновременно малым дисперсионным
наклоном и малой дисперсией волокно
TrueWave RS обеспечивает наибольшую
длину линии с некомпенсированной диспер-
сией в городских и региональных сетях,
работающих со скоростями 2.5 Гбит/с и
ЮГ/бит/с.
Однородные и оптимальные
характеристики за счет малого
дисперсионного наклона
Хроматическая дисперсия волокна
изменяется с изменением длины волны,
со скоростью определяемой величиной
дисперсионного наклона. Чем меньше
дисперсионный наклон, тем слабее
зависимость дисперсии от длины волны. В
высокоскоростных многоканальных сетях
DWDM малый дисперсионный наклон
обеспечивает возможность получения более
однородных и оптимальных характеристик
во всем рабочем диапазоне длин волн.
Другое преимущество малого
дисперсионного наклона волокон TrueWave
RS связано с явлением четырехволнового
смешения (FWM - Four Wave Mixing). Очень
маленькая дисперсия в нижнем конце
диапазона С. которая может быть получена
при использовании NZDF волокон с
большим дисперсионным наклоном, может
привести к деградации характеристик
многоканальных систем DWDM из-за FWM
эффекта. Так как волокна TrueWave RS
обладают малым дисперсионным наклоном,
то при их использовании дисперсия в
нижнем конце диапазона С получается
большей и более эффективно подавляет
FWM эффект. При этом во всем диапазоне
С дисперсия остается достаточно малой так,
что для ее компенсации нет необходимости
использовать дорогие компенсаторы
дисперсии.
Ясно, что уменьшение стоимости
компенсации дисперсии приводит к общему
уменьшению стоимости систем передачи
скоростных региональных и городских сетей.
Пожалуйста, контактируйте с Вашими
региональными представителями OFS для
получения информации о последних
достижениях, иллюстрирующих возможности
применения волокна TrueWave RS.
В чем преимущества использования
волокна TrueWaveRS в городских и
региональных сетях?
В волокне TrueWaveRS усовершенствованы
характеристики появившегося еще в 1993 г.,
волокна TrueWave. Это первое NZDF
волокно, которое может работать в
диапазонах С и L. Волокно TrueWave RS
предоставляет следующие возможности,
которых нет у других NZDF волокон:
• Наименьший дисперсионный наклон в
диапазонах С и L.
• Наибольшая длина участка без
компенсации дисперсии в городских и
региональных применениях.
• Наименьшая остаточная дисперсия, что
важно для следующей генерации сетей с
оптической коммутацией каналов (ОХС -
Optical Cross Connect) и будущих оптиче-
ских сетей с высокой скоростью передачи
данных, например 40 Гбит/с.
• Малая величина затухания, вносимого при
изгибе волокна на 1550 нм и на 1625 нм,
где волокно более чувствительно к изгибу.
• Первое волокно со специфицированным
затуханием и дисперсией в диапазоне L.
Для оптических сетей это означает
большую информационную емкость,
меньшую стоимость системы и большую
длину участка без компенсации диспертии в
городских применениях. Волокно TrueWave
RS позволяет более точно и с меньшими
затратами компенсировать дисперсию в
245
высокоскоростных (10 Гбит/с и 40 Гбит/с)
городских сетях и дальних линиях передачи.
Планируя сеть сегодня, выбирайте волокно,
которое будет оптимально сочетаться с
оптическими технологиями, доступными не
только в настоящее время, но и в будущем.
Меньшая остаточная дисперсия,
получаемая с волокнами TrueWave RS,
уменьшает стоимость компенсации
дисперсии
Остаточной дисперсией называется
дисперсия, которой обладает длинный
участок линии с компенсацией дисперсии
или без ее компенсации. Компенсировать
полную дисперсию в одном канале
относительно несложно, но это достаточно
сложно осуществить в широкой полосе
частот многоканальной DWDM системы.
В оптической сети остаточная дисперсия
накапливается на участках между узлами
этой сети. Использование волокон с малой
остаточной дисперсией уменьшает
дисперсию, аккумулируемую в ОХС
(оптический кросс-коннект) сетях, дает
возможность увеличить пропускную
способность сетей и снижает общую
стоимость системы.
Малый дисперсионный наклон волокна
TrueWave RS дает возможность лучше
и с меньшими затратами компенсировать
дисперсию в высокоскоростных
региональных и городских сетях. Компания
OFS является также лидером в технологии
компенсации дисперсии. С помощью
промышленных модулей компенсации
дисперсии компании OFS остаточная
дисперсия волокна TrueWave RS в
диапазонах С и L может быть уменьшена до
уровня 0.1 пс/нм км, что позволят увеличить
протяженность линии, сделать сети более
«прозрачными», снизить стоимость системы.
Волокно TrueWave RS уменьшает
перекрестные помехи
Небольшая остаточная дисперсия волокна в
диапазонах С и L подавляет нелинейные
перекрестные помехи, вызываемые FWM
эффектом. Уровень этой дисперсии
достаточен для того, чтобы привести к
фазовому рассогласованию волн,
распространяющихся на разных длинах
волн, и тем самым фактически исключить
перекрестные помехи, вызываемые FWM
эффектом в DWDM системах. При этом
дисперсия в волокне TrueWave RS
достаточно мала и требует минимальной
компенсации при использовании этого
волокна в региональных и городских сетях.
Малая поляризационная модовая
дисперсия
Компания OFS была первой, которая
специфицировала Поляризационную
Модовую Дисперсию (ПМД) в одномодовых
волокнах - критический параметр для
высококачественных оптических систем. За
счет тщательного контроля процесса
вытяжки при изготовлении волокон волокна
TrueWave RS удовлетворяют самым строгим
требованиям на величину ПМД.
В OFS понимают, что величина ПМД
зависит от геометрических и механических
параметров волокна. Поэтому OFS
оперирует с величиной ПМД волокна в
кабеле, так как именно эта величина
должна использоваться при инсталляции
кабеля и наилучшим образом
характеризует истинную величину ПМД.
Волокно TrueWave RS уменьшает
стоимость системы
Стандартное (G.652.B) одномодовое
волокно (SMF) сконструировано так, чтобы
получить минимальное затухание и
максимальную полосу частот в системе,
работающей на длине волны 1310 нм.
Большая дисперсия SMF волокон на
1550 нм (примерно 17 пс/нм км) приводит к
необходимости использовать
дорогостоящие компенсаторы дисперсии
при скорости передачи данных больше
2.5 Гбит/с. Поскольку волокна, применяемые
для компенсации дисперсии, обычно вносят
большое затухание, ПМД и увеличивают
стоимость системы, желательно
использовать волокно с минимальной
дисперсией.
Волокно для компенсации
Волокно TrueWave RS дисперсии компании OFS
Длина полны, нм
Длина волны, нм
246
Волокна TrueWave RS требуют меньшей
компенсации дисперсии по сравнению с SMF
волокнами и другими типами NSDF волокон.
NSDF волокна с большей площадью
модового поля обладают большим
дисперсионным наклоном. При
использовании волокон с таким большим
дисперсионным наклоном в региональных и
городских DWDM системах для компенсации
их дисперсии приходится использовать
сложные схемы. В этом случае диапазон
длин волн делится обычно на несколько
участков, и компенсация дисперсии
производится отдельно в каждом из этих
участков. Применение волокна TrueWave RS
Передаточные характеристики
Затухание:
Максимальный коэффициент затухания некабелированного
волокна < 0.24 дБ/km на 1550 нм и < 0.25 дБ/км на 1625 нм
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1575 нм не
превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.02 дБ/км.
Затухание в диапазоне длин волн 1550-1625 нм не
превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.05 дБ/км.
Затухание в макроизгибе:
Величина прироста затухания при изгибе волокна не
превышает заданных значений при следующих условиях:
Условия изгиба Илина волны Прирост затухания
1 виток, 32 мм 1550 нм <0.50 дБ
диаметр 1625 нм <0.50 дБ
100 витков, 50 мм 1625 нм < 0.50 дБ
диаметр 100 витков, 75 мм 1550 нм <0.05 дБ
диаметр 1625 нм < 0.05 дБ
Локальные неоднородности:
Отсутствуют ступеньки более 0.10 дБ на 1550 нм
Хроматическая дисперсия:
С диапазон (1530-1565 нм): 2.6....6.0 пс/нм км
L диапазон (1565-1625 нм): 4.0....0.9 пс/нм км
Дисперсионный наклон на 1550 нм: < 0.05 пс/нм1 2 * * * * * км
Диаметр модового поля:
на 1550 нм 0.4 ± 0.6 мкм
Поляризационная модовая дисперсия на 1550 нм1:
В линии (link design value)2 < 0.06 пс/'/км
Макс, в отдельных волокнах < 0.1 псЛ/км
1 В кабелях OFS Согласуйте значение этого параметра с Вашим
производителем кабеля.
2 ПМД в линии (link design value) измерено в соответствии IEC 60794-3
Ed.3.0, метод 1, 31 марта, 2000 г. (N= 24, Q = 0,1 %). Детали
описаны в IEC 61202-3 TR Ed. 1.0,27 октября, 2000 г
Геометрические параметры
Геометрия стекла:
Диаметр оболочки: 125 ± 0.7 мкм
Эксцентриситет сердцееина/оболочка: < 0.5 мкм
Эллиптичность оболочки: <1.0 %
Геометрия покрытия:
Диаметр покрытия (неокрашенного): 245 ± 5 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие: 12 мкм
Длина:
Стандартные длины на катушке:
12.6, 25.2, 37.0 и 50.4 км
избавляет от этих сложностей, уменьшая
таким образом, общую стоимость системы.
Профиль показателя преломления волокон
TrueWave RS имеет специальную форму в
виде сердцевины, окруженной многослойной
световедущей оболочкой, что позволяет
добиться малого затухания и ненулевой
дисперсии в диапазонах С и L. Обладая
наименьшим дисперсионным наклоном среди
промышленных волокон, наименьшей
остаточной дисперсией, умеренной дисперсией
в С и L диапазонах и малой ПМД в кабеле,
волокно TrueWave RS идеально подходит для
применения в региональных и городских
высокоскоростных оптических сетях.
Влияние внешней среды
Рабочие температуры: - 60°С + 85ВС
Зависимость затухания от температуры:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
при температуре - 60°С....+ 85°С: < 0.05 дБ/км
Циклическое изменение температуры и влажности:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
в диапазоне температур - 10°С + В5°С
и относительной влажности 95%: < 0.05 дБ/км
Погружение в воду при 23°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм, вызванный
погружением в воду при 2Э°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Ускоренное старение (температурное), 85°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
при температурном старении 85°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Устойчивость окраски покрытия:
Покрытие волокна OFS не изменяет своего цвета при
старении в условиях:
• 30 дней при температуре 95°С и относительной влажности
95%.
• В сухой атмосфере при температуре 125°С.
Другие характеристики (типичные значения)
Коэффициент затухания на 1310 нм < 0.4 дБ/км
Хроматическая дисперсия на 1310 нм 8 пс/нм км
Эффективный групповой показатель преломления:
1310 нм 1.471
1550 нм 1.470
1625 1.470
Номинальный наклон дисперсии на 1550 нм: 0.045 пс/нм2 км
Коэффициент релеевского рассеяния (для импульса длительностью 1 мкс): 1310 нм - 45.4 дБ
1550 нм - 49.8 дБ
1625 нм -51.1 дБ
Параметр динамической усталости (Nd): >20
Вес на единицу длины: 64 г/км
Поляризационная модовая дисперсия в кабеле
на 1550 нм1 < 0.05 пс/vkm
1 В кабелях OFS Согласуйте значения этого параметра с Вашим
производителем кабеля.
Механические характеристики
Аналогичны механическим характеристикам
волокна TrueWave
247
Одномодовое оптическое волокно TrueWave® REACH
Оптимизировано для дальних расстояний и большой информационной емкости
Описание изделия
Волокном TrueWave REACH компания OFS
продолжает создание новых волновых и
оптических решений, начавшихся с
награды, которой было удостоено волокно
TrueWave в 1993 г. Волокно TrueWave
REACH обеспечивает оптимальные на
сегодняшний день характеристики для
систем с оптическими усилителями,
осуществляющими передачу на дальние
расстояния с большой информационной
емкостью. Волокно TrueWave REACH
предоставляет следующие возможности:
• оптимальный наклон дисперсии в
диапазонах С и L и даже в диапазоне S,
чего нет у других волокон с ненулевой
дисперсией (NZDF - None-Zero Dispersion
Fiber), обеспечивает оптимальные
характеристики во всех трех диапазонах
длин волн;
• полностью совместимо с промышленными
волоконными модулями компенсации
дисперсии;
• характеристики оптимизированы для
использования рамановского усиления;
• прекрасные характеристики
поляризационной модовой дисперсиию;
• позволяет создавать регенерационные
участки длиной более 1000 км для систем
передачи со скоростью 10 и 40 Гбит/с, дает
возможность получить наилучшие
характеристики при минимальной
стоимости системы.
Характеристики волокна TrueWave REACH
означают возможность получить больше
информационной емкости и в то же время
уменьшить потребность в компенсаторах
дисперсии, компенсаторах дисперсионного
наклона и оптических усилителях.
Проектируя сегодня оптические сети на
большие расстояния, необходимо быть
уверенным, что выбранное Вами волокно
оптимально не только для существующих
в настоящее время систем, но и для систем,
разрабатываемых в лабораториях.
Компания OFS демонстрирует:
• Передачу с помощью волокна TrueWave
REACH более 3 Тбит/с на расстояние около
1200 км по 77 каналам, разделяемым по
длинам волн, в диапазонах С и L, со
скоростью в каждом канале > 40 Гбит/с.
• Передачу на расстояние около 3200 км по
во, разделяемым по длинам волн, каналам
в диапазонах С и L, в каждом со скоростью
>10 Гбит/с.
• Передачу в S диапазоне 40, разделяемых
по длинам волн, каналов, в каждом со
скоростью >10 Гбит/с, на расстояние около
600 км, в системе с Рамановским
усилением
Все эти демонстрации были проведены при
расстоянии между оптическими
усилителями в 100 км, что соответствует
расстоянию, используемому в наземных
системах.
Широкий рабочий диапазон
В идеальном случае хроматическая
дисперсия оптического волокна должна
быть небольшой и постоянной величиной
во всем рабочем диапазоне длин волн.
Однако у всех волокон величина дисперсии
изменяется при изменении длины волны со
скоростью, определяемой наклоном
дисперсионной характеристики. Чем
меньше наклон, тем слабее зависимость
дисперсии от длины волны. Для того чтобы
дисперсия была близка к оптимальной в
диапазонах С, L и S, наклон дисперсионной
характеристики должен быть
минимальным. В настоящее время среди
всех NZDF волокон минимальным
160 I4R0 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620
Длина волны, мм
248
дисперсионным наклоном обладает
волокно TrueWave REACH.
Другим достоинством волокна TrueWave
REACH является то, что малый наклон
дисперсионной характеристики позволяет
несколько увеличить саму минимальную
величину дисперсии и, таким образом,
более эффективно подавлять эффект
четырехволнового смешивания (FWM - Four
Wave Mixing) - при этом дисперсия еще
остается достаточно малой, так что сигналы
могут распространяться на большие
расстояния при минимальной потребности в
компенсации дисперсии
и ее наклона.
Широкие возможности в усилении
сигналов
Волокно TrueWave REACH позволяет
передавать сигналы во всем диапазоне
длин волн от 1530 нм до 1565 нм
(диапазон С, третье окно прозрачности)
в стандартном рабочем диапазоне NZDF
волокон. Кроме того, это волокно
обеспечивает возможность работы
в длинноволновом диапазоне L и в
коротковолновом диапазоне S. Такие
широкие возможности волокна позволяют
использовать его с разнообразным теле-
коммуникационным оборудованием.
По сравнению с существующими в
настоящее время эрбиевыми оптическими
усилителями (EDFA - Erbium-Doped Fiber
Amplifiers) технология распределенного
Рамановского усиления позволяет
уменьшить шумы и расширить полосу
рабочих частот. Волокно TrueWave REACH
оптимизировано для получения прекрасных
характеристик Рамановского усиления, так
как во всех трех диапазонах передачи
сигналов в нем сведены к минимуму
нелинейные эффекты, возникающие при
накачке с помощью Рамановских лазеров.
Волокно TrueWave REACH уменьшает
перекрестные помехи
Почти постоянная дисперсия волокна
TrueWave REACH в диапазонах С, L и S
подавляет нелинейные перекрестные
помехи, вызываемые эффектом
четырехволнового смешивания (ЧВС).
Уровень этой дисперсии достаточно велик
для того, чтобы привести к фазовому
рассогласованию волн, распространяющихся
на разных длинах волн, и тем самым
фактически исключить перекрестные
помехи, вызываемые этим эффектом. С
другой стороны, эта дисперсия достаточно
мала для того, чтобы обеспечить передачу
на большие расстояния сигналов со
скоростью 10 Гбит/с в каждом канале без
компенсации дисперсии. Для передачи же
сигналов со скоростью 40 Гбит/с требуется
только небольшая компенсация дисперсии.
Малая поляризационная модовая
дисперсия
Компания OFS была первой, которая
специфицировала Поляризационную
Модовую Дисперсию (ПМД) в одномодовых
волокнах - критический параметр для
высококачественных оптических систем. За
счет тщательного контроля процесса
вытяжки при изготовлении волокон волокно
TrueWave REACH удовлетворяет самым
строгим требованиям на величину ПМД.
В OFS понимают, что величина ПМД
зависит от геометрических и механических
параметров волокна. Поэтому OFS
оперирует с величиной ПМД волокна в
кабеле, так как именно эта величина
должна использоваться при инсталляции
кабеля и наилучшим образом
характеризует истинную величину ПМД.
Прецизионная компенсация дисперсии
волокна TrueWave REACH
Высочайшая информационная емкость,
которой обладают системы связи в
настоящее время, является следствием
большой ширины спектрального диапазона,
который может передаваться по оптическим
волокнам. При этом для того, чтобы иметь
возможность передавать на большие
расстояния сигналы со скоростью 10 и 40
Гбит/с, необходимо осуществлять
прецизионную компенсацию дисперсии во
всем этом диапазоне.
Волокно TrueWave REACH оптимизировано
так, чтобы иметь возможность прецизионно
компенсировать дисперсию в диапазонах С,
L и S, а также одновременно в двух
диапазонах С + L. Эти дисперсионные
свойства волокна TrueWave REACH
являются следствием его малого
дисперсионного наклона во всех этих трех
диапазонах. Этот малый дисперсионный
Длина волны, нм
249
наклон облегчает создание прецизионных
модулей компенсации дисперсии,
необходимых для систем с большой
информационной емкостью. В сочетании
с модулями компенсации дисперсии
RightWave™ компании OFS волокно
TrueWave REACH позволяет прецизионную
компенсацию дисперсии в полосе,
недостижимой с помощью NZDF волокон
другого типа.
Для дальних DWDM систем этот малый
дисперсионный наклон волокна
TrueWave REACH позволяет избежать
использования сложных схем для
компенсации дисперсии. Эта технология
состоит в разделении рабочего диапазона
на ряд субдиапазонов, в каждом из
которых компенсация дисперсии
осуществляется отдельно,
с помощью индивидуально подобранных
компенсаторов дисперсии или путем
использования специальных
компенсаторов дисперсионного наклона.
Волокно TrueWave REACH уменьшает
потребность в такой сложной технике
и связанной с ней увеличением стоимости.
Передаточные характеристики
Влияние внешней среды
Затухание:
Максимальный коэффициент затухания волокна не в кабеле
< 0.26 дБ/км на 1450 нм
< 0.22 дБ/км на 1550 нм
< 0.25 дБ/км на 1625 нм
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1625 нм
не превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.05 дБ/км.
Затухание в изогнутом волокне:
Величина прироста затухания при изгибе волокна
не превышает заданных значений при следующих условиях:
Условия изгиба Длина волны Прирост затухания
1 виток, 32 мм 1550 нм <0.50 дБ
диаметр 1625 нм <0.50 дБ
100 витков, 75 мм 1550 нм <0.05 дБ
диаметр 1625 нм <0.05 дБ
Ступеньки в затухании:
Отсутствуют ступеньки более 0.10 дБ на 1550 нм
Хроматическая дисперсия:
Дисперсия на 1550 нм: 8.0 пс/нм км, номинальная
Дисперсионный наклон на 1550 нм: 0.05 пс/нм2 км
Диаметр модового поля:
на 1550 нм > В.6 мкм, номинальный
Поляризационная модовая дисперсия на 1550 нм1:
В линии (link desicp value)2 < 0.04 псЛ'км 1 2
1 В кабелях OFS. Согласуйте значение этого параметра с Вашим
производителем кабеля.
2 ПМД в л»ми (link design value) измерено в соответствии
ЕС 60794-3 Ed-З.О, метод 1, 31 марта, 2000 г, (N= 20, О = 0*01%).
Детали описаны в IEC 61282-3 ТА Ed.1.0,27 октября, 2000 г.
Геометрические параметры
Геометрия стекла:
Диаметр оболочки: 125 ± 0.7 мкм
Эксцентриситет сердцевина/оболочка: < 0.5 мкм
Эллиптичность оболочки: <1.0 %
Геометрия покрытия:
Диаметр покрытия (неокрашенного): 245 ± 5 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие: 12 мкм
Длина:
Стандартные длины на катушке: 12.6,19.2,25 и 38.2 км
Рабочие температуры: - 60°С+ 85°С
Зависимость затухания от температуры:
Прирост затухания на 1550 нм
при температуре - 60°С....+ 85°С: < 0.05 дБ/км
Циклическое изменение температуры и влажности:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
в диапазоне температур - 10°С + 85°С
и относительной влажности 95%: < 0.05 дБ/км
Погружение в воду при 23°С:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм, вызванный
погружением в воду при 23°С ± 2°С. 5 0.05 дБ/км
Ускоренное старение (температурное), 85иС:
Прирост затухания на 1310 нм и 1550 нм
при температурном старении В5°С ± 2°С: < 0.05 дБ/км
Устойчивость окраски покрытия:
Покрытие волокна OFS не изменяет своего цвета при
старении в условиях.
• 30 дней при температуре 95°С и относительной влажности
95%.
• В сухой атмосфере при температуре 125°С.
Механические характеристики
Гарантированная прочность при перемотке:
0.7 ГПа (100 kpsi)*
Динамическая прочность на разрыв:
Средняя прочность на разрыв образцов длиной 0.5 м,
не подвергавшихся старению: > 3.0 ГПа (550 kpsi)
Усилие для снятия покрытия:
Усилие для снятия двухслойного покрытия: > 1.3 Н
< 8.9 Н
Сила адгезии (прилипания) покрытия к поверхности
кварцевой оболочки:
Сила адгезии: > 6.2 Н
< 22.2 Н
Собственный изгиб волокна: > 2 м
Параметры бобин для транспортировки волокна:
Диаметр фланца:
Диаметр барабана:
Ширина (попереч.):
Вес:
А Б
23.50 см 26.50 см
15 24 см 16.99 см
11.94 см 15.01см
0.51 кг 0.90 кг
Примечание: Катушка А для волокон длиной < 30 км
Катушка В для волокон длиной > 30 км
250
Волокно для океана TrueWave® SRS
Увеличивает скорость передачи и число передаваемых каналов
Описание изделия
Волокно для подводной связи, с
уменьшенным дисперсионным наклоном и
отрицательной дисперсией (SRS -
Submarine Reduce Slope), компании OFS
разработано специально для подводных
сетей. Волокно TrueWave SRS первое
промышленное волокно с уменьшенным
дисперсионным наклоном, изготовленное
для этих целей. Оно дает возможность
операторам систем добиваться огромного
увеличения скорости передачи и
информационной емкости подводных
сетей. Волокно TrueWave SRS
обеспечивает передачу большего числа
каналов на более дальние расстояния и с
более высокой скоростью в каждом
канале за счет того, что его малый
дисперсионный наклон позволяет
осуществлять более однородную
компенсацию дисперсии во всем
диапазоне EDFA.
Применения
Волокно TrueWave SRS сконструировано
специально для использования в
подводных кабелях, соединяющих
Северную Америку с Европой и Азией.
Большая информационная емкость
волокна TrueWave SRS вследствие его
малого дисперсионного наклона является
важным преимуществом в применениях
без регенераторов, а также береговых
гирлянд и глубоководных кроссов.
Волокно TrueWave SRS представляет
собой волокно с повышенной
надежностью, оптимизированное для
применения в системах с уплотнением
каналов по длинам волн (DWDM - Dense
Wave Division Multiplexing). Малая
дисперсия и малый дисперсионный
наклон позволяют традиционным
телекоммуникационным синдикатам и
новым частным компаниям связи
использовать существующие в настоящее
время системы и способствуют
эффективному освоению
сверхширокополосных систем, которые
ожидаются в будущем.
Преимущества и выигрыши
• Малый дисперсионный наклон,
увеличивая полосу системы, позволяет
осуществлять передачу на большее
расстояние, по большему числу каналов,
с большей скоростью передачи
в отдельном канале.
• Малое затухание, ненулевая
хроматическая дисперсия, подавляющая
перекрестные помехи из-за
четырехволнового смешения.
• Эффективное рабочее окно волокна
TrueWave SRS позволяет увеличить
расстояние и достичь высокой скорости
передачи за счет оптимизации
характеристик усиления.
• Волокно TrueWave SRS обладает
гарантированной прочностью
при перемотке до 200 kpsi, что
обеспечивает его долговременную
надежность при эксплуатации
в экстремальных условиях.
• Покрытие D-LUX® обеспечивает
превосходную защиту от воздействия
окружающей среды и долговременную
надежность.
Спецификации
Затухание1
Дисперсионный наклон
Дисперсия от
Диаметр модового поля
Эффективная площадь
Длина волны отсечки
< 0.215 дБ/км, макс, на 1550 нм
0.05 пс/нм2 км, среднее
-1.4 до-4.6 пс/нм км,
отрицательная, на 1550 нм
8.4 ± 0.6 мкм, на 1550 нм
50 мкм2, номинал
1260 нм
Потери в сварном соединении (если применяются)
0.15 дБ, макс, на одно соединение
Коэффициент ПМД2 0.10 ocN'km, макс, среднее,
на 1550 юл
Скачок показателя преломления сердцевина/оболочка
0.754%
Эффективный групповой показатель преломления
1.4732 на 1550 тш
Коэффициент обратного Релоевского рассеяния
•49.8 дБ на 1550 нм
(для импульса длительностью 1 мкс)
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1625 нм не
превышает затухание на опорной длине волны 1550 нм
более чем на 0.05 дБ/км.
Ступеньки в затухании: Отсутствуют ступеньки
более 0.10 дБ на 1550 нм * 2
* Потери во всей катушке, волокно неокрашенное, включая потери в
сварных соединениях (если они есть), измерены двухточечным
методом облома волокна.
2 Зависит от кабеля.
251
Геометрические параметры
Механические и другие характеристики
Профиль показателя преломления Улучшенный,
многослойная оболочка
Диаметр оболочки 125 мкм ± 1.0 мкм
Эксцентриситет сердцевина/оболочка 0.8 мкм, макс
Эллиптичность оболочки 1.0 % макс.
Диаметр покрытия (неокрашенного) 245 мкм ± 10 мкм
Эксцентриситет оболочка/ сердцевина 5 мкм, средний,
16 мкм, макс
Диаметр покрытия (окрашенного) 250 мкм ± 10 мкм
Длина неокрашенного 90 км в среднем, в одной
катушке, спецификация заказчика
Длина окрашенного 75 км в среднем, в одной катушке,
спецификация заказчика1
Большие катушки доступны по специальному требованию
Гарантированная прочность при перемотке
200 kpsi (1.4 ГПа), мин.
Параметр динамической усталости (Nd) > 20
Параметр статической усталости (Na) > 20
Тип покрытия D-LUX, Серия Покрытий
Сила снятия покрытия (Механическая) 1.3 Н - 8,9 Н
Адгезия покрытия 6.2 Н - 22 Н
Размеры катушки Диаметр фланца 29.85 см
Диаметр барабана 16.67 см
Поперечная ширина 17.78 см
Цвет Специфицируется заказчиком
Согласованная комплектация Заказчик может купить
комплект волокон
с согласованной длиной
Волокно для океана TrueWave® XL
Волокно TrueWave XL первое промышленное волокно с большой эффективной
площадью для океана
Описание изделия
Волокно TrueWave XL для океана
представляет собой волокно с
отрицательной дисперсией и большой
эффективной площадью,
сконструированное специально для
применения в длинных океанских сетях.
Оно является первым промышленным
волокном, изготавливаемым для этих
целей. Термин «эффективная площадь»
(измеряемая в микронах) относится к
области вблизи сердцевины, где в
основном сосредоточена оптическая
мощность, распространяющаяся в
волокне. Волокно TrueWave XL обладает
высокой прочностью и малыми потерями
и сконструировано специально для
работы в диапазоне С. Большая
эффективная площадь позволяет
использовать большую величину
мощности на выходе из оптического
усилителя, а ненулевая дисперсия
волокна подавляет эффект
четырехволнового смешения. Эти два
свойства волокна важны при применении
технологии уплотнения каналов по
длинам волн (DWDM), позволяющей
увеличить информационную емкость.
Линия передачи составляется из волокон
с большой эффективной площадью и
волокон с ненулевой смещенной
дисперсией, обладающими малым
дисперсионным наклоном. На выходе
линии для компенсации полной дисперсии
устанавливается стандартное одномодо-
вое волокно с положительной дисперсией.
В результате операторам связи удается
добиться беспрецедентного увеличения
информационной емкости и скорости
передачи трансокеанских сетей.
Преимущества
• Большая эффективная площадь
• Высокая прочность
• Ненулевая хроматическая дисперсия
• Эффективное рабочее окно
• Согласованная комплектация волокон
• Окрашенные или натуральные волокна
Выгоды
• Оптимальное рабочее окно для усиления
сигналов
• Увеличение расстояния и скорости
передачи
• Улучшение характеристик системы
• Сконструировано для увеличения числа
длин волн и высокой скорости передачи
• Согласованная комплектация волокон,
обеспечивающая максимум
эффективности при изготовлении кабеля
252
Спецификации
Механические и другие характеристики
Затухание на 1550 нм’ < 0.23 ДБ/км, макс.
Дисперсионный наклон 0.112 пс/нм2 км, среднее
Дисперсия на 1550 нм от > - 5.0 пс/нм км
Диаметр модового поля на 1550 нм 9.5 ± 0.5 мкм
Эффективная площадь, номинальная 72 мкм1 2
Среднее ПМД2 на 1550 нм 0.07 псЛ/км
Скачок показателя преломления сердцевина/оболочка
0.70 %
Эффективный групповой показатель преломления
на 1550 нм 1.4732
Коэффициент обратного Релеевского рассеяния
на 1550 нм -49.8 дБ
(для импульса длительностью 1 мкс)
Затухание в зависимости от длины волны:
Затухание в диапазоне длин волн 1525-1625 нм
не превышает затухание на опорной длине волны
1550 нм более чем на 0.05 дБ/км.
Ступеньки в затухании на 1550 нм:
Отсутствуют ступеньки более 0.10 дБ
1 Потери во всей катушке, волокно неокрашенное, включая потери в
сварных соединениях (если они есть), измерены двухточечным
методом облома волокна.
2 Зависит от кабеля.
Гарантированная прочность при перемотке
200 kpsi (1.4 ГПа), мин.
Параметр динамической усталости (Nd) > 20
Параметр статической усталости (Ns) > 20
Тип покрытия Серия Покрытий OFS
Сила снятия покрытия (механическая) 1.3 Н - 0.9 Н
Адгезия покрытия 6.2 Н - 22 Н
Цвет Специфицируется заказчиком
Согласованная комплектация Заказчик может купить
комплект волокон до 16 шт.
с согласованной длиной и цветом
Геометрические параметры
Профиль показателя преломления Треугольный,
многослойная оболочка
Диаметр оболочки 125 мкм ± 1.0 мкм
Эксцентриситет сердцевина/оболочка 0.8 мкм, макс.
Эллиптичность оболочки 1.0 % макс.
Диаметр покрытия (неокрашенного) 245 мкм ± 10 мкм
Эксцентриситет оболочка/ сердцевина 5 мкм, средний,
16 мкм, макс
Диаметр покрытия (окрашенного) 250 мкм ± 10 мкм
Волокна для океана UltraWave™ IDF/SLA
Новым океанским волокном Ultra Wave компания OFS продолжает демонстрировать
свое умение создавать прекрасные технологические решения в оптике
Введение
Волокно UltraWave, относящееся
к семейству океанских волокон,
сконструировано так, что позволяет
управлять хроматической дисперсией
и дисперсионным наклоном в диапазонах
С и L. Использование этой передовой
технологии дает возможность
беспрецедентно увеличить число каналов,
мультиплексируемых по длинам волн
(DWDM - Dense Wave Division Multiplexing).
Данное волокно спроектировано для
применения
в сверхдальних линиях.
Волокно для океана UltraWave является
результатом глобальных усилий
исследовательских организаций в США
и Дании при тесной кооперации и под
руководством системных операторов
подводной связи. Сосредоточив усилия
лучших умов в промышленности,
компания OFS разработала волокно,
которое позволяет добиться наилучших
характеристик системы при минимальной
стоимости на бит информации.
Описание изделия
Создание волокна UltraWave представляет
собой важный этап в развитии технологии
дальней волоконной связи. Эта технология
основывается на управлении
хроматической дисперсией путем
сочетания волокон с несмещенной
положительной дисперсией (SLA)
с волокнами с отрицательной дисперсией
(IDF), имеющими противоположный знак
дисперсионного наклона в диапазонах
С и L. В комбинации таких волокон полная
дисперсия получается независящей от
длины волны в широком диапазоне длин
волн.
Волокно UltraWave SLA представляет
собой волокно с несмещенной дисперсией
и эффективной площадью примерно на
33% больше, чем у стандартного
253
одномодового волокна. Такая большая
эффективная площадь позволяет
использовать большее усиление
мощности и более тесное уплотнение
каналов по длинам волн без увеличения
нелинейных искажений сигнала или
уменьшения расстояния между
регенераторами. Волокно для океана
UltraWave SLA обладает положительной
дисперсией в районе 1550 нм, а также,
в соответствии с нормативами технологии
компании OFS, малым затуханием
и малой величиной ПМД.
UltraWave IDF представляет собой
уникальный тип волокна для компенсации
дисперсии. На длине волны 1550 нм оно
обладает отрицательной дисперсией и
отрицательным дисперсионным наклоном.
Его относительный дисперсионный наклон
(наклон/дисперсия) подобран так, чтобы
он совпадал с величиной относительного
дисперсионного наклона волокна SLA для
океана. В результате полный
дисперсионный наклон,
скомпенсированного по дисперсии участка
линии с волокнами SLA и IDF, получается
предельно малым в относительно
широком диапазоне длин волн и
позволяет более чем в два раза
расширить полосу DWDM системы.
Преимущества
• Совместное применение волокон для
океана UltraWave IDF и SLA позволяет
получить почти нулевой дисперсионный
наклон в широком диапазоне длин волн.
• Эффективная площадь волокна для
океана UltraWave SLA на 33 % больше,
чем у стандартного одномодового волокна.
• Волокна для океана UltraWave обладают
малым затуханием и малым ПМД.
• Волокна для океана UltraWave могут
свариваться и поставляться в
согласованной по цвету комплектации.
• Специфицируются в соответствии с
требованиями заказчика.
• При перемотке гарантирована прочность
в 200 kpsi.
Выгоды
• Уменьшает требования к компенсации
дисперсии в каналах.
• Способствует получению большего
усиления мощности без увеличения
нелинейных искажений.
• Упрощает построение сетей.
• Уменьшает требования к компенсации
дисперсии.
• Позволяет передавать сигналы с
большей скоростью и на большем числе
длин волн.
• Высокая прочность и высокая
надежность.
Применения
Волокно для океана UltraWave
сконструировано для сверхдальних линий,
длина которых ограничивается обычно
дисперсией. Оно предназначено для
применения в трансокеанских сетях, где
экстремально большое расстояние между
береговыми терминалами ограничивает
число каналов в DWDM системе.
Большая эффективная площадь волокна
для океана UltraWave SLA является
важным преимуществом в применениях
без регенераторов, а также береговых
гирлянд и глубоководных кроссов. Большая
эффективная площадь позволяет
использовать большее усиление мощности
без увеличения нелинейных искажений
сигнала. В результате становится
возможным передавать сигналы на
большее расстояние, прежде чем
возникнет необходимость в их усилении,
в значительно большем числе каналов
и при более высоких скоростях в каждом
канале.
Спецификации
Параметр Волокно для океана UltraWave
SLA IDF
Среднее затухание (дБ/км) <0.19 <0.25
Относительный дисперсионный наклон (1/нм) 0.0030 0.0030
Номинальная дисперсия на 1550 км (пс/нм км) 20 -40
Диаметр модового поля (мкм) 11.9 ±0.7 6.2 ± 0.6
Длина волны отсечки в кабеле (нм) <1530 < 1530
Средняя эффективная площадь (мкм2) 106 30
Средняя ПМД (гкЛ/км) 0.07 0.07
254
Волокна GigaGuide® 62.5/62.5 XL
Высококачественное многомодовое волокно с диаметром сердцевины 62.5 мкм,
сертифицированное для работы с лазером, способное передавать Gigabit Ethernet
и полностью совместимое со стандартными многомодовыми сетями
Для высококачественной передачи
Gigabit Ethernet на большие расстояния
Градиентные многомодовые волокна
GigaGuide 62.5 и 62.5 XL компании OFS
обеспечивают высококачественную
передачу на большие расстояния Gigabit
Ethernet и других высокоскоростных
протоколов. Они обладают высоким
качеством и простотой инсталляции,
свойственными стандартным
многомодовым волокна компании OFS,
и полностью совместимы
с установленными у Вас многомодовыми
волокнами 62.5/125 микрон.
Волокно GigaGuide 62.5 сконструировано
для обеспечения потребностей
пользователей сетей в широкой полосе
частот. На длине волны 850 нм оно
позволяет передавать Gigabit Ethernet на
расстояние до 300 метров, а на длине
волны 1300 нм - до 550 метров.
Характеристики волокон GigaGuide
удовлетворяют или превосходят требования
стандартов 802.3z на Gigabit Ethernet
института инженеров по электротехнике и
электронике (IEEE - Institute of Electrical and
Electronics Engineers).
Оптимизированы для передачи Gigabit
Ethernet и полностью совместимы с
имеющимися сетями
Возросшая в настоящее время
интенсивность трафика в сетях требует
увеличения скорости передачи. При
увеличении этой скорости до 1,000 Мбит/с
(1 Гбит/с) становится возможным
передавать не только Fast Ethernet, но и
Gigabit Ethernet. Волокна GigaGuide
сконструированы так, чтобы максимально
увеличить потенциал таких сетей, сделав
возможным передачу протокола Gigabit
Ethernet. При этом волокна GigaGuide
полностью совместимы со стандартными
волоконно-оптическими сетевыми
приложениями, включая распределенный
интерфейс передачи данных по волокну
(FDDI - Fiber Distributed data Interface), Fast
Ethernet и режим асинхронной передачи на
155 Мбит/с (ATM - Asynchronous Transfer
Mode). Оно является прекрасным выбором
при новых инсталляциях, так как может
обеспечить в будущем передачу и
протокола Gigabit Ethernet. При больших
расстояниях волокно GigaGuide 62.5 XL
позволяет увеличить скорость передачи
данных.
В сетях Gigabit Ethernet наше,
сертифицированное для работы с лазером
волокно GigaGuide обеспечивает
необходимые характеристики при работе
как с торцевыми полупроводниковыми
лазерами, так и с плоскостными лазерами
с вертикальным резонатором (VCSEL -
Vertical Cavity Surface Emitting Laser).
Усовершенствованный процесс
изготовления и строгий контроль
качества волокон
Надежные и простые соединения волокон
GigaGuide 62.5 и 62.5 XL позволяют легко
их инсталлировать даже при наиболее
тяжелых условиях. Для защиты волокон
компания OFS использует двухслойное
акрилатное покрытие, отверждаемое
ультрафиолетом. Оно хорошо защищает
волокно при экстремальной температуре
и влажности и легко удаляется без
остатков.
Волокна GigaGuide производятся на
заводе компании OFS (Multimode Center
of Excellence), в г. Стьюрбридж, штате
Массачусетс, с помощью
усовершенствованной фирменной
технологии внутреннего парафазного
осаждения (IVD - Incide Vapor Deposition).
Ассортимент многомодовых волокон,
изготавливаемый компанией OFS с
помощью IVD процесса, обладает
превосходными характеристиками,
обеспечивающими передачу всех типов
протоколов. Этот процесс позволяет
компании OFS осуществлять
прецизионный контроль профиля
показателя преломления в каждом из
волокон. Для Gigabit Ethernet
изготавливаются волокна со специально
подобранной формой профиля показателя
преломления, обеспечивающей
максимальный коэффициент
широкополосности и скорость передачи
до 1 Гбит/с.
Волокна GigaGuide 62.5 и 62.5 XL, как и
все градиентные многомодовые волокна
компании OFS, испытаны в соответствии
с требованиями процедуры тестирования
оптических волокон (FOTP - Fiber Optic
Test Procedure) Ассоциации
телекоммуникационной промышленности
(TIA- Telecommunications Industry
Association) и удовлетворяют требованиям
других промышленных стандартов.
255
Волокна GigaGuide удовлетворяют или превосходят
требования промышленных стандартов
Физические характеристики
Диаметр сердцевины (мкм) 62.5 ± 2.5
Диаметр оболочки (мкм) 125 ± 1
Диаметр покрытия (мкм) 245 ± 10
Эллиптичность сердцевины (%) 5
Эллиптичность оболочки (%) 1
Эксцентриситет сердцевина/оболочка (мкм) 1.5
Эллиптичность покрытия (%) 5
Эксцентриситет оболочка/покрытие (мкм) 6
Стандартный тест на прочность (kpsi) 100
Стандартные длины на катушках (км) 2.2-в.8
Оптические характеристики
Затухание на 850 нм (дБ/км) 2.9
Затухание на 1300 нм (дБ/км) 0.7
Разность затуханий 1380-1300 нм (дБ/км) 1.0
Числовая апертура 0.275 ± 0.015
Диапазон длин волн нулевой дисперсии (нм) 1320-1365
Максимальный дисперсионный наклон
(пс/нм2 км) 0.097
Затухание при изгибе (дБ/км)
100 витков, диаметр 75 мм на 850 нм
и 1300 нм 0.5
Ступеньки в затухании (дБ) на 850 нм
и 1300 нм 0.08
Эффективный групповой показатель
преломления
650 нм 1-496
1300 нм 1-491
Основные спецификации
Диаметр сердцевины 62.5 ± 2.5 мкм
Диаметр оболочки 125 ± 1 мкм
Затухание < 2.9 дБ/км на 850 нм
< 0.7 дБ/км на 1300 нм
При работе с сетевым приложением Gigabit Ethernet
обеспечивает передачу на расстояние до 500 метров на
длине волны 850 нм и до 1000 метров на длине волны 1300 нм
Полностью совместимо со стандартным градиентным
гдюгомодовым волокном 62.5/125 мкм.
Волокна GigaGuide устойчивы к воздействию
температуры и влажности
Окружающие условия
Вносимое затухание на 850 нм
и 1300 нм под действием температуры
от - 60°С до + 85°С (дБ/км) 0.1
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм при
циклическом изменении в течение 30 дней
температуры от - 60°С до + 85°С (дБ/км) и при
относительной влажности (RH) 85% (дБ) 0.2
Двухслойное покрытие волокна GigaGuide хорошо
защищает его при экстремальной температуре
и влажности и легко удаляется без остатков
Усилия на снятие покрытия
Усилия на снятие покрытия 2.2-4.4
(состаренное и несостаренное) (Н) Типичное 3.0
Волокна GigaGuide® 50/50 XL
Высококачественное многомодовое волокно с диаметром сердцевины 50 мкм,
сертифицированное для работы с лазером, способное передавать Gigabit Ethernet
и полностью совместимое со стандартными многомодовыми сетями
Для высококачественной передачи
Gigabit Ethernet на большие расстояния
Градиентные многомодовые волокна
GigaGuide 50 и 50 XL компании OFS
обеспечивают высококачественную
передачу Gigabit Ethernet на большие
расстояния. В них сочетаются надежность
технологии 50 мкм многомодовых волокон,
возможность передачи Gigabit Ethernet
и полная совместимость с установленными
у Вас многомодовыми волокнами
50/125 микрон.
Волокно GigaGuide 50 сконструировано
так, что обеспечивает передачу Gigabit
Ethernet на расстояние до 600 метров на
обоих длинах волн - 850 нм и 1300 нм.
Волокно GigaGuide 50 XL позволяет
увеличить это расстояние до 2000 метров
на длине волны 1300 нм. Характеристики
этих обоих типов волокон удовлетворяют
или превосходят требования стандартов
802.3Z на Gigabit Ethernet Института
инженеров по электротехнике и
электронике (IEEE - The Institute of
Electrical and Electronics Engineers). Кроме
того, малое затухание волокон GigaGuide
обеспечивает высокое качество передачи.
Оптимизированы для передачи Gigabit
Ethernet
Волокна GigaGuide серии 50 и 50 XL,
как и другие типы многомодовых волокон
GigaGuide, сконструированы так, чтобы
максимально увеличить возможности
передачи протокола Gigabit Ethernet. При
увеличении этой скорости до 1,000 Мбит/с
(1 Гбит/с) становится возможным
передавать не только Fast Ethernet,
но и Gigabit Ethernet.
256
Прекрасные характеристики для всех
типов источников света
В сетях Gigabit Ethernet наши волокна
GigaGuide обеспечивают необходимые
характеристики при работе, как с
торцевыми лазерами, так и лазерами
с объемным вертикальным резонатором
(VCSEL - Vertical Cavity Surface Emitting
Laser). В уже инсталлированных сетях они
полностью совместимы со стандартными
волоконно-оптическими сетевыми
приложениями, включая распределенный
интерфейс передачи данных по волокну
(FDDI - Fiber Distributed data Interface),
Fast Ethernet и режим асинхронной
передачи на 155 Мбит/с (ATM -
Asynchronous Transfer Mode).
Усовершенствованный процесс
изготовления и строгий контроль
качества волокон
Надежные и простые соединения волокон
GigaGuide 62.5 и 62.5 XL позволяют легко
их инсталлировать даже при наиболее
тяжелых условиях. Для защиты волокон
компания OFS использует двухслойное
акрилатное покрытие, отверждаемое
ультрафиолетом. Оно хорошо защищает
волокно при экстремальной температуре
и влажности и легко удаляется без остатков.
Волокна GigaGuide производятся на заводе
компании OFS (Multimode Center
Волокна GigaGuide удовлетворяют или превосходят требования промышленных стандартов
Физические характеристики
Диаметр сердцевины (мкм) 50.0 ± 2.5
Диаметр оболочки (мкм) 125 ±1
Диаметр покрытия (мкм) 245 ± 10
Эллиптичность сердцевины (%) 5
Эллиптичность оболочки (%) 1
Эксцентриситет сердцевина/оболочка (мкм) 1.5
Эллиптичность покрытия (%) 5
Эксцентриситет оболочка/покрытие (мкм) 6
Стандартный тест на прочность (kpsi) 100
Стандартные длины на катушках (км) 2.2-8.В
Оптические характеристики
Затухание на 850 нм (дБ/км) 2.4
Затухание на 1300 нм (дБ/км) 0.7
Разность затуханий 1380-1300 нм (дБ/км) 1.5
Числовая апертура 0.20 ±0.015
Диапазон длин волн нулевой дисперсии (нм) 1297-1316
Максимальный дисперсионный наклон
(пс/нм2 км) 0.101
Затухание при изгибе (дБ/км)
100 витков, диаметр 75 мм на В50 нм
и 1300 нм 0.5
Ступеньки в затухании (дБ) на 850 нм
и 1300 нм 0.08
Эффективный групповой показатель
преломления
850 нм 1.483
1300 нм 1.479
of Excellence), расположенном
в г. Стьюрбридж, штат Массачусетс,
с помощью усовершенствованной
фирменной технологии внутреннего
парафазного осаждения (IVD - Incide Vapor
Deposition). Ассортимент многомодовых
волокон, изготавливаемый компанией OFS
с помощью IVD процесса, обладает
превосходными характеристиками,
обеспечивающими передачу всех типов
протоколов. Этот процесс позволяет
компании OFS осуществлять
прецизионный контроль профиля
показателя преломления в каждом из
волокон. Для Gigabit Ethernet
изготавливаются волокна со специально
подобранной формой профиля показателя
преломления, обеспечивающей
максимальный коэффициент широкопо-
лосности и скорость передачи до 1 Гбит/с.
Волокна GigaGuide 50 и 50 XL, как и все
градиентные многомодовые волокна
компании OFS, испытаны в соответствии
с требованиями процедуры тестирования
оптических волокон (FOTP - Fiber Optic
Test Procedure) Ассоциации
телекоммуникационной промышленности
(TIA - Telecommunications Industry
Association) и удовлетворяют требованиям
других промышленных стандартов.
Основные спецификации
Диаметр сердцевины 50 ± 2.5 мкм
Диаметр оболочки 125 ± 1 мкм
Затухание < 2.4 дБ/км на 850 нм
< 0.7 дб/км на 1300 нм
При работе с сетевым приложением Gigabit Ethernet
обеспечивает передачу на расстояние до 600 метров
на дтмне вигны 850 нм и до 2000 метров на длине вогны 1300 нм
Полностью совместимо со стандартным градиентным
многомодовым волокном 50/125 мкм.
Волокна GigaGuide устойчивы к воздействию
температуры и влажности
Окружающие условия
Вносимое затухание на 850 нм
и 1300 нм под действием температуры
от - 60°С до + 85°С (дБ/км) 0.1
Вносимое затухание на 850 нм и 1300 нм при
циклическом изменении в течение 30 дней
температуры от - 60°С до + 85°С (дБ/км) и при
относительной влажности (RH) 85% (дБ) 0.2
Двухслойное покрытие волокна GigaGuide хорошо
защищает его при экстремальной температуре
и влажности и легко удаляется без остатков
Усилия на снятие покрытия
। Усилия на снятие покрытия 2.2-4.4
(состаренное и несостаренное) (Н) Типичное 3.0
257
17-5427
Многомодовые волокна LaserWave™ XL 300/150
Высококачественное многомодовое волокно с диаметром сердцевины
50 мкм, оптимизированное для работы на 850 нм с лазером, для скорости передачи
от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с
Краткий обзор
С ростом требований к полосе частот
возникла потребность в недорогих
соединениях, обеспечивающих передачу
сигналов со скоростью 10 Гбит/с в
локальных сетях (LAN - Local Area Network),
сетях хранения данных (SAN -Storage Area
Network) и Office/lnternet центрах.
Оптические телекоммуникационные
системы с многомодовыми волокнами
обладают обычно наименьшей стоимостью,
при передаче сигналов со скоростями до
1 Гбит/с, за счет возможности
использования недорогих трансмиттеров,
разъемов и кабельных терминалов.
Создание многомодовых волокон
LaserWave, оптимизированных для работы с
лазером, впервые позволило применить
многомодовые волокна для передачи
сигналов со скоростью 10 Гбит/с на
расстояния до 550 метров с помощью
недорогих плоскостных полупроводниковых
лазеров с вертикальным резонатором
(VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting
Laser), работающих на длине волны В50 нм.
Применение технологии на длине волны
850 нм и волокон LaserWave, в
соответствии с их спецификациями,
обеспечивает возможность передачи
протоколов 10 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit
Fiber Channel и Optical Internetworking Forum
(OIF). Многомодовые волокна LaserWave -
первые промышленные многомодовые
волокна, в которых была измерена и
специфицирована величина
дифференциальной модовой задержки
(DMD - Differential Mode Delay). Величина
этой задержки существенна для систем,
передающих сигналы со скоростью
10 Гбит/с, а также для волокон и кабельных
стандартов, обеспечивающих необходимую
полосу частот при работе на длине волны
850 нм.
Описание изделий
Волокна LaserWave доступны в трех
модификациях.
Волокно LaserWave XL было создано
компанией OFS для того, чтобы еще
больше увеличить экономический эффект,
получаемый при использовании волокон
LaserWave 300 и LaserWave 150 в
сверхдлинных магистралях зданий или в
магистралях умеренной длины в
университетских городках. Волокно
LaserWave XL обеспечивает передачу
10 Gigabit Ethernet, Fiber Channel и OIF при
использовании недорого лазера VCSEL,
работающего на длине волны 850 нм, на
расстояние до 550 метров (с 4
соединениями с помощью LC разъемов) и
на расстояние до 600 метров (в линии
точка-точка без разъемов). Применяемый
компанией OFS процесс MCVD дает
возможность получать волокна с
исключительно прекрасными
характеристиками. Он позволяет
изготавливать волокна LaserWave с почти
нулевой дифференциальной модовой
задержкой, в результате чего они обладают
наибольшим среди промышленных волокон
коэффициентом широкополосности -
6000 МГц км на длине волны 850 нм. Как и
все остальные типы волокон LaserWave,
волокно LaserWave XL поддерживает
сетевые приложения со скоростями до
1 Гбит/с, такие, как Ethernet и Fiber Channel.
Волокно LaserWave XL расширяет
возможности семейства волокон LaserWave,
обеспечивая передачу в линиях длиной
300-600 метров. Волокна LaserWave 300 и
150 поддерживают большинство сетевых
приложений со скоростями 10 Гбит/с линий
длиной до 300 метров.
Волокно LaserWave 300 сконструировано
специально для сетевых приложений со
скоростями до 10 Гбит/с в линиях длиной до
300 метров. Возможность контроля
величины DMD в сердцевине волокна
позволяет уверенно передавать данные со
скоростью 10 Гбит/с на длине волны 850 нм
на расстояния до 300 метров. Оно обладает
стандартным для промышленности
диаметром сердцевины 50 мкм, в который
можно ввести достаточно много мощности
от светодиодов (LED - Light Emitted Diode),
что позволяет обеспечить передачу
большинства сетевых стандартов, таких
как, Ethernet, Token Ring,
распределительный интерфейс передачи
данных по волокну (FDDI - Fiber Distributed
Data interface) и Fast Ethernet, фактически
во всех сетях зданий и в большинстве
университетских городков.
Преимущества
• Более простой переход от 10 Мбит/с к
10 Гбит/с без изменения кабельной
системы вплоть до 550 метров.
• Снижает стоимость 10 Гбит/с применений
на 35 % и более.
258
• Экономит время управления
высокоскоростной кабельной системой
за счет использования одного типа волокна
и готовности к переходу на 10 Гбит/с.
• Ограничивает применение громоздких
и дорогих оптических шнуров для
согласования мод, необходимых при работе
лазера на 1300 нм с традиционными
многомодовыми волокнами, избавляя от
административных проблем и затрат на
специальное «железо».
Выражаясь проще, волокна LaserWave
хорошо оптимизированы для работы с
лазером на 350 нм и дают возможность
уменьшить стоимость систем при скоростях
от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с.
Волокна с диаметром сердцевины 50 мкм,
также совместимы с сетевыми
приложениями, такими, как Gigabit Ethernet,
базирующимися на использовании лазеров.
Так, например, с помощью волокна
LaserWave 300 и недорогого лазера VCSEL
на 350 нм впервые была осуществлена
передача одного из стандартов Gigabit
Ethernet (1000BASE-SX) на расстояние
до 1000 метров. При этом была также
расширена и дальность передачи все более
популярных подобных применений со
скоростями в 2.5 Гбит/с.
Волокна LaserWave 150 обеспечивают
примерно такие же возможности, как и
волокна LaserWave 300, но экономически
более эффективны при скоростях от 1 до
2.5 Гбит/с на длине волны 850 нм. Они
также обеспечивают передачу 10 Гбит/с
на короткие расстояния до 150 метров и
идеально подходят для соединений
центров Интернет-данных, комнат с
оборудованием и коротких магистралей
в зданиях. Волокна LaserWave 150
увеличивают дальность передачи все
более популярных применений со
скоростями в 2.5 Гбит/с до 450 метров.
Для сравнения: со стандартными
многомодовыми волокнами с диаметром
сердцевины 50 мкм это расстояние
достигает только 250 метров. Волокна
LaserWave 150 обеспечивают передачу
протоколов 1000BASE-SX на расстояние
до 750 метров в магистралях
университетских городков и при этом
допускают использование недорогих
и все более популярных плоскостных
полупроводниковых лазеров с
вертикальным резонатором (VCSEL),
работающих на длине волны 350 нм.
Волокна LaserWave 150, как и LaserWave
300, изготавливаются с контролируемой
с помощью лазера величиной DMD
и обеспечивают оптимальные
характеристики передачи при работе
с лазерным источником.
Применения
Многомодовые волокна LaserWave
сконструированы для того, чтобы
уменьшить стоимость линий передачи
сигналов со скоростями от 10 Мбит/с
до 10 Гбит/с в локальных сетях (LAN),
в сетях хранения данных (SAN), между
комнатами с оборудованием и между
центрами хранения данных и
центральными офисами.
Что такое DMD?
Каждая мода в волокне распространяется
со своей скоростью и проходит расстояние
от источника до приемника за разное
время. Разность этих времен называется
дифференциальной модовой задержкой
(DMD - Differential Mode Delay). Так как на
входе в многомодовое волокно энергия
каждого импульса, получаемого от
источника излучения, распределена по
многим модам, то на входе из волокна (на
входе в приемник) каждый такой импульс
расщепляется на несколько импульсов.
Когда импульсы расщепляются настолько
сильно, что приемник в цифровой линии
передачи не может отличить единицу от
нуля, происходит сбой в работе линии.
Это явление уже приводит к ограничениям
дальности при передаче 1 Гбит/с с
помощью стандартных многомодовых
волокон и является существенной
проблемой при передаче 10 Гбит/с.
Величина DMD в волокнах LaserWave
измеряется с точностью до nc/м с помощью
установки, специально разработанной в
компании OFS. В ней измеряется
прохождение по волокну очень коротких
мощных импульсов на длине волны 850 нм,
энергия которых распределена равномерно
по сечению сердцевины. По мере
распространения по волокну импульса
по этой картине с помощью специально
разработанной в OFS компьютерной
программы рассчитывается
величина DMD.
Волокна LaserWave являюп я
первым типом многомодовых волокон
оптимизированных для роботы
с лазерным источником излучения
Они позволяют снизить стоимость
систем, передающих сигналы на
расстояния до 300 метров со скоростями
от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с.
Компания OFS (бывшие оптико-
оликонные подразделения Lucent
Technologies) производит и поставляет
волоки,. LaserWave 300 с декабря
1999 г., а в августе 2002 г. начала
внедрение волокон LaserWave XL.
259
Рис. 1. Результаты измерений DMD при передаче сигналов
со скоростью 10 Гбит/с на расстояние 300 метров
Волокно LaserWave 300
(Однородный импульс BER < 10’12)
Стандартное многомодовое волокно
(Импульс расщеплен BER » 10~12)
10 Гбит/с
850 нм лазер
IIIIIIIIIIIIIIII
Детектор
Сердцевина
Обшюча
Рис. 2. Эффект DMD при передаче данных
Оболочка
Волокно LaserWave с к< нтролируемои
величиной DMD обеспечивает передачу
данных со скоростью 10 Гбит/с на
длине волны 850 нм на расстояние
до 550 метров
Стандартно! многомодовое волокно
с диаметром сердцевины 50 или 62.5 мкм
позволяет передавать данные
со скоростью 10 Гбит/с на длине волны
850 нм только на расстояние 25-82 метра.
Обеспечение малой величины DMD
в волокнах LaserWave
Компания OFS в 1998 г. была первой,
которая начала использовать
высокоточные методы контроля DMD в
многомодовых волокнах. Такой контроль
необходим для того, чтобы быть
уверенным, что использование лазера
позволит достичь необходимой ширины
полосы частот. Этот высокоточный метод
измерения DMD был недавно
специфицирован в телекоммуникационных
стандартах TIA-FO2 и FO6 как наиболее
надежный метод, позволяющий
предсказать ширину полосы, которую
можно достичь при использовании лазера
в 10 Гбит/с системах с многомодовыми
волокнами.
Компания OFS инициировала также
включение процедуры тестирования
величины DMD в стандарт TIA-FOTP-220.
Метод измерения и контроля DMD,
применяемый компанией OFS при
производстве волокон LaserWave,
позволяет быть уверенным, что их
характеристики обеспечивают
необходимое расстояние при передаче
данных в системе со скоростью от 1 до
10 Гбит/с. Спецификации на DMD для
волокон LaserWave 300 гарантируют
величину коэффициента
широкополосности 2000 МГц км в
соответствии с весьма строгими
требованиями стандартов TIA-492AAAC и
IEC-60793-2-49, Класс А1а.2 на величину
DMD. Для волокон LaserWave XL величина
260
DMD специфицирована чрезвычайно
жестко, так, чтобы гарантировать
достижение величины коэффициента
широкополосности в 6000 МГц км,
необходимого для увеличения дальности
передачи при скорости 10 Гбит/с на длине
волны 850 нм.
Волокна LaserWave превосходят
требования стандартов на величину
DMD, обеспечивая 100 % надежность
функционирования систем
Характеристики волокон LaserWave
улучшены настолько, что они превосходят
минимальные требования стандартов.
Процесс MCVD, используемый в OFS для
изготовления волокон LaserWave,
позволяет исключить появление провала в
центре профиля показателя преломления,
появления которого нельзя избежать при
использовании большинства других
методов изготовления волокон. В волокнах
LaserWave 300 излучение лазера должно
фокусироваться во внутреннюю область
сердцевины от 0 до 18 мкм, в то время как
по требованиям стандартов TIA и IEC для
ограничения DMD оно должно
фокусироваться область от 5 до 18 мкм.
За счет уменьшения величины
дифференциальной модовой задержки
(DMD), вызванной возбуждением основной
моды и мод низшего порядка,
существенно облегчается согласование
волокна с лазером, так как его излучение
проще всего фокусировать в центр
сердцевины волокна.
Таким образом, в волокнах LaserWave не
только величина DMD на 60 % меньше,
чем в стандартных многомодовых
волокнах, но и, в отличие от других типов
многомодовых волокон с контролируемой
величиной DMD открыта для ввода
лазерного излучения центральная часть
сердцевины. Для того чтобы еще больше
расширить границы допустимой области
для ввода лазерного излучения, компания
OFS проводит специальный отбор волокон.
Спецификации на волокна LaserWave
компании OFS превосходят требования
стандарта IEEE 802.3ае, обеспечивая 100%
надежность функционирования систем.
Соответствие стандартам (волокно LaserWave 300):
Стандарт Тип волокна
CENELEC EN50173
2-е издание омз
ISO/IEC 11601 2-е издание омз
IEC-60793-2-10 Технические спецификации А1а.2
TIA-568-B.3-A-1 Сердцевина 50 мкм,
оптимизировано для работы
с лазером на 850 нм
TIA-492 АААС Детальные Сердцевина 50 мкм,
спецификации на волокно оптимизировано для работы
с лазером на 850 нм
Передаточные характерситики
Максимальная специфицированная величина коэффициента широкополосности (МГц км)
Длина волны (нм) Волокно LaserWave XL Волокно LaserWave 300 Волокно LaserWavs 150 Типовое 80 мкм волокно Типовое 62.5 мкм волокно
Лазер на 850 нм1 6000 2000 950 Не специфиц. Не специфиц.
Лазер на 1300 нм 500 500 500 Не специфиц. Не специфиц.
Петое заполнение мод на 850 нм2 4500 1500 700 500 160
Полное заполнение мод на 1300 нм2 500 500 500 500 500
Спецификации на DMD3 (пс/м, максимум)
850 нм См. примечания См. примечания 0.70 Не специфиц. Не специфиц.
1300 нм 0.88 0.88 0.88 Не специфиц. Не специфиц.
’ Коэффициент широкополосности в соответствии со стандартами TIA/EIA-492AAAC и предварительной спецификацией IEC 60793-2-10
для Класса А1а.2, определяющими условия на согласование источника, ограничивающие DMD. Эти условия специфицированы для 10 Gigabit
Ethernet в IEEE 802 Зав, для OIF OC-192/STM-64 в VSR-4-O4 и для 10 Gigabit Fiber Channel в предварительной спецификации Т11.2 10GFC.
2 Измерены в соответствии с методами тестирования DMD TIA/EIA- 455-204.
3 Измерены в соответствии с методами тестирования DMD TIA/EIA- 455-220 и IEC 60793-1-49
261
Спецификации на волокно
Параметр Спецификация Метод тестирования
Диаметр сердцевины 50.0 ± 2.5 мкм TIA/EiA-455-176
Эллиптичность сердцевины 5.0% максимум TIA/EIA-455-176
Диаметр оболочки 125 ±1.0 мкм TIA/EIA-455-176
Эллиптичность оболочки 1.0% максимум TIA/EiA-455-176
Эксцентриситет сердцевина/оболочка 1 5 мкм максимум TIA/EIA-455-176
Диаметр вторичного покрытия 245 ± 10 мкм TIA/EIA-455-173 или 163
Эллиптичность покрытия 5% максимум Т1А/Е1А-455-173ИЛИ 163
Эксцентриситет оболочка/покрытие 6 мкм максимум TIA/EIA-455-173 или 163
Затухание 850 нм 2.40 дБ/км максимум T1A/EIA-455-46
Затухание 1300 нм 0.70 дБ/км максимум TIA/EIA-455-46
Числовая апертура 0.20 ± 0.015 TIA/EIA-455-177
Гарантированная прочность при перемотке 0.69 ГПа (100 kpsi) T1A/EIA-455-31
Хроматическая дисперсия Длина волны нулевой дисперсии (\,) 1297-1316 нм TIA/EiA-455-168 или 175
Дисперсионный наклон на 0.101 пс/нм2™
Эффективный групповой показатагъ преломления на 850 нм 1.483 OFS
Эффективный групповой показатель преломления на 1300 нм 1.479 OFS
Затухание, вносимое при изгибе волокна (100 витков на диаметре 75 мм) 0.5 дБ/км максимум TlA/EIA-455-62
Ступеньки в затухании 0.08 дБ TIA/EIA-455-59
Усилия для снятия покрытия Типичное среднее 3.0 Н TIA/EIA-455-178
Рабочая температура Диапазон: 2.2-44 Н - 60еС до + 85°С TIA/EIA-455-69
Вносимое затухание под действием температуры от 60°Сдо + 85°С 0.1 дБ/км максимум TWElA-455-3
Вносимое затухание при циклическом изменении в течение 30 дней температуры от - 60°С до + 85°С (дБ/км) и при относительной влажности (ОН)65%(дБ) 0.1 дБ/км максимум TlA/EIA-455 73
Вносимое затухание при ускоренном старении (температурном) 85 ± 2°С 0.2 дБ/км максимум TIA/EIA-455-67 или 70
Вносимое затухание при погружении в воду при температуре 23 ± 2°С 0.2 дБ/км максимум TIA/EIA-455-74
Примечание: Оптические и механические параметры волокон LaserWave удовлетворяют также требованиям спецификаций
Telecordia™ Technologies
262
Применены: v
Примеры применений Расстояние (метры) при 4-х Lc соединениях с LC разъемами Волокно iserWave XL Волокно LaserWave 300 Волокно LaserWave 150 Типовое 50 мкм волокно 500/500 МГц-км Типовое 62.5 мкм волокно 160/500 МГц-км
10 Gigabit Ethernet (802-Зае) Серийный лазер на 850 нм (1OGBASE-SR) или (1OGBASE-SW) 550 300 150 82 26
CWDM лазер на 1310 нм 300 300 300 300 300
(10GBASE-LX4) Требуется ли оптический шнур для согласования мод? нет нет нет да да
1 Gigabit Ethernet Серийный лазер на 850 нм 1000 900 700 550 220
(1000GBASE-SX) Серийный лазер на 1310 нм 600 600 600 550 550
(1000GBASE-LX) Требуется ли оптический шнур для согласования мод? нет нет нет ДО Да
100 Megabit Ethernet Серийный светодиод (LED) 300 300 300 300 300
на 850 нм (100GBASE-SX) Серийный светодиод (LED) на 1310 нм (100GBASE-FX) 2000 2000 2000 2000 2000
10 Megabit Ethernet Серийный светодиод (LED) 1250 1250 1250 1250 2000
на 850 нм (10GBASE-FL)
10 Gigabit Fiber Channel (ANSI T11.2 предварительная спецификация)
Серийный лазер на 850 нм (1200-M5E-SNS) 530 300 150 82 26
WWDM лазер на 1310 нм (1200-M5-LC4S) 300 300 300 300 300
Требуется ли оптический шнур для согласования мод? нет нет нет да да
1 Gigabit Fiber Channel FC-PI850 нм 825 000 700 500 220
10 Gigabit OIF OC-192 VCR Серийный лазер на 850 нм VCR-4-04 550 300 150 82 25
4x2.5 Гбит/с параллельных лазера на 850 нм VCR-4-03 630 600 440 250 120
263
Компания Samsung Electronics
История компании, которая сейчас известна всему миру как Samsung Electronics,
началась в 1938 году. В 1948 году была официально зарегистрирована торговая марка
Samsung, а в 1969 году руководство компании приняло решение о необходимости
дальнейшей диверсификации своей деятельности, и в декабре того же года была
основана компания Samsung Electronics.
Samsung Electronics Co., Ltd. является мировым лидером в производстве
полупроводников, бытовой электроники и цифровой техники. Samsung Electronics -
ведущий производитель чипов памяти, жидкокристаллических дисплеев и мобильных
телефонов. По данным рейтинга "Info Tech 100“ (“Standard & Poor's"),
опубликованного в журнале Business Week, компания Samsung Electronics занимает
1 место среди лучших IT-компаний мира.
66,000 человек в 46 странах мира являются сотрудниками корпорации,
а объемы продаж в 2000 финансовом году составили более $27 млрд.
Основные направления в деятельности Samsung Electronics - информационные
технологии, телекоммуникации, полупроводники, цифровые медиа-технологии,
а также бытовая техника.
Торговая марка Samsung хорошо знакома российским потребителям.
Согласно исследованиям, проводимым компанией Комкон, Samsung Electronics
пользуется высоким доверием в России, намного превосходя другие бренды
по таким показателям, как узнаваемость и положительное отношение
к торговой марке.
Стратегия компания в России включает в себя одновременный со всем миром запуск
самых последних разработок и новинок. Первостепенное внимание компания уделяет
цифровым продуктам, являющимися технологическими ориентирами в своих
категориях. В современных условиях быстроразвивающихся технологий Samsung
Electronics стал одной из компаний, возглавляющих цифровую революцию, предлагая
своим покупателям в России самую современную электронику, превосходящую по
своим характеристикам аналогичную продукцию конкурентов.
Компания Samsung Electronics начала выпуск оптоволоконной продукции
в 1983 году и с тех пор сосредоточила свои усилия в направлении разработки самых
совершенных технологических решений. Производя оптическое волокно
по технологии MCVD, Samsung Electronics использует только лучшие, наиболее
чистые и качественные материалы и компоненты. Именно поэтому многие компании
по всему миру, предпочитающие приобретать продукцию только высокого качества,
выбирают волокно Samsung. В настоящее время Samsung Electronics разрабатывает,
производит и предлагает своим партнерам весь спектр продукции от волокна,
кабеля и соединителей до различных типов оптических компонентов и модулей,
используемых при создании современных оптоволоконных сетей связи и передачи
данных. Высокое качество продукции Samsung Electronics позволяет нашим
партнерам во всем мире создавать сети и предлагать клиентам услуги только
высочайшего качества.
Подразделение систем связи Московского представительства Samsung Electronics
Тел: + 7 (095) 797-2437
Факс: + 7 (095) 797-2443/44
E-mail: telecom@samsung.ru
264
Одномодовое волокно SF-SMF-x
Одномодовое волокно SF-SMF-X компании SAMSUNG со ступенчатым профилем показателя
преломления, диаметром оболочки 125 мкм, диаметром покрытия 245 мкм, удовлетворяющее
требованиям: ITU-T G.652, IEC 793 и GR-20-Core. Оно может применяться в дальних и городских сетях с
высокой скоростью передачи данных на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.
Типичный профиль показателя преломления
-25-20-15*10 -5 0 5 10 15 20 25
Радиус, мкм
Оптические спецификации
Параметры Единицы Спецификации
Класс А Класс В
Затухание 1310 нм дБ/км <0.35 £0.37
1550 нм <0.22 <0.25
1285 -1330 нм 1525-1575 нм Не превышает затухание на 0.03 дБ/км (на длинах волн указанных в ссылке .№ 1)
Длина волны отсечки НМ 1150-1340
Эффективный диаметр модового поля 1310 нм мкм 9.2 ± 0.4
1550 нм мкм 10.4 ±0.8
Однородность затухания ДБ £ 0.05, на 1310 нм и 1550 нм
Длина волны нулевой дисперсии (\J НМ 1302 - 1322
Дисперсия 1285 - 1330 нм пс/(нм.км) <3.5
1550 нм пс/(нм.км) <18
Наклон дисперсии на пс/(нм2.км) <0.091
Затухание на изгибе 75 мм, 100 витков дБ < 0.05 на 1550 на
32 мм, 1 виток дБ s 0.5 на 1550 нм
PMDO (ссылка № 2) пс/км’й £ 0.1 на 1550 нм
PMD Максимальна величина пс/км,и £ 0.2 на 1550 нм
Ссылка № 1: В диапазоне 1285-1330 нм относительно затухания на 1310 нм, а в диапазоне
1525-1575 нм относительно затухания на 1550 нм.
Ссылка № 2: ПМД при среднеквадратичном усреднении (его также называют ПМД волокон,
соединенных в линию (PMD link design value)).
265
Длина волны, мкм
Геометрические спецификации
Параметры Единицы Спецификации Класс А | Класс В
Стекло Диаметр оболочки МКМ 125.0 ±1.0
Эллиптичность оболочки % 5 1.0%
Эксцентриситет сердцевины мкм 5 0.5
Радиус собственного изгиба волокна м >4.0
Покрытие Диаметр покрытия мкм 245 ±10
Эллиптичность покрытия % 5 5.0
Эксцентриситет оболочки мкм 5 10.0
Механические спецификации и окружающие условия
Параметры Спецификации
Тест на прочность г 100 kpsi (0.7 ГН/м2)
Температурная зависмость (-60°С- +85°С) на 1310 нм 5 0.05 дБ/км на 1550 нм 5 0.05 дБ/км
Циклическое изменение температуры и влажности (-10°С~ +85°С, 98% RH) на 1310 нм <0.05 дБ/км на 1550 нм 5 0.05 дБ/км
Динамическая прочность на растяжение Средняя величина г 4.0 ГПа
Сила снятия покрытия 1.3-5.5 Н
Тип покрытия Два слоя акрилата, совместимого с гелями и маслами, наполняющими кабели
Типичные параметры
Параметры Спецификации
Эффективный групповой показатель преломления 1.4690 на 1310 нм 1.4695 на 1550 нм
Скачок показателя преломления 0.34 %
Параметр динамической усталости (nd) 22
Стандартные длины волокн 4.2-25.2 км (с шагом 2.1 км) По специальному заказу до 50.4 км
266
Многомодовое волокно (50/125) SF-MM5-X
Гоадиентное многомодовое волокно SF-MM5-X компании SAMSUNG с диаметром сердцевины 50 мкм
и диаметром оболочки 125 мкм. Оно может применяться в оптических сетях, использующих протоколы:
Ethernet, FDDI, Fiber Channel, ATM и Token Ring. Оно может устанавливаться в магистралях сетях,
в вертикальных стойках и в горизонтальных помещениях.
Все тестирование выполнено в соответствии с рекомендациями ITU и стандартами: IEC и EIA.
Оптические спецификации
Параметры Единицы Спецификации Примечания
Класс А Класс В Класс С
Затухание 850 нм дБ/км <2.4 <2.5 <2.6
1300 нм <0.6 <0.7 <0.8
Коэффициент широкополое- ноете 050 нм МГцкм >600 >000 а 400 См. №1)
1300 нм >1000 >800 >500
Однородность затухания (на 050 нм и 1300 нм) ДБ <0.1
Числовая апертура - 0.200 ± 0.015
Затухание на изгибе 850 нм и 1300 нм ДБ Вносимое затухание £ 0.5 -75 мм диам., 100 витков
Ссылка № 1): Коэффициент широкополосности превышает значение, указанное в спецификациях
TIA/EIA-568-A.
267
Геометрические спецификации
Параметры Единицы Спецификации Класс А | Класс В
Стекло Диаметр сердцевины МКМ 50.0 ± 3.0
Диаметр оболочки мкм 125.0 ±1.0
Эллиптичность оболочки % S2.0
Эксцентриситет сердцевины/оболочки мкм S3.0
Покрытие Диаметр покрытия мкм 245 ± 10
Эллиптичность покрытия мкм S10.0
Механические спецификации и окружающие условия
Параметры Спецификации
Тест на прочность г 100 kpsi (0.7 ГН/м2)
Зависмость от температуры (-60°С~ +85°С) < 0.2 дБ/км (на 850 нм и 1300 нм)
Циклическое изменение температуры и влажности (-10"С- +85°С, 98% НН) < 0.2 дБ/км (на 850 нм и 1300 нм)
Сила снятия покрытия 1.3-5.5 Н
Тип покрытия Два слоя акрилата, совместимого с гелями и маслами, наполняющими кабели
Стандартные длины волокон 1.1 -8.8 км (с шагом 1.1 км) Другие длины по специальному заказу
268
Многомодовое волокно (62.5/125) SF-MM6-X
Градиентное многомодовое волокно SF-ММб-х компании SAMSUNG с диаметром сердцевины 62.5 мкм
и диаметром оболочки 125 мкм. Оно может применяться в оптических сетях, использующих протоколы:
Ethernet, FDDI, Fiber Channel, ATM и Token Ring. Оно может устанавливаться в магистралях сетях,
в вертикальных стойках и в горизонтальных помещениях.
Все тестирование выполнено в соответствии с рекомендациями ITU и стандартами: IEC и EIA.
Параметры Единицы Спецификации Примечания
Класс А Класс В Классе
Затухание 850 нм дБ/км <2.8 <3.05 <3.2
1300 нм <0.7 <0.8 <1.0
Коэффициент широкополое- ностм 850 нм МГцкм >200 >200 > 160 См. №1)
1300 нм >500 г 500 г 400
Однородность затухания (на 850 нм и 1300 нм) ДБ <0.1
Числовая апертура - 0.275 ± 0.015
Затухание на изгибе 850 нм и 1300 нм ДБ Вносимое затухание < 0.5 -75 мм Диам., 100 Витков
Ссылка № 1): Коэффициент широкополосности превышает значение, указанное в спецификациях
TIA/EIA-568-A.
269
Геометрические спецификации
Параметры Единицы Спецификации Класс А | Класс В
Стекло Диаметр сердцевины МКМ 62.5 ± 3.0
Диаметр оболочки мкм 125.0 ± 1.0
Эллиптичность оболочки % s2.0
Эксцентриситет сердцевины/оболочки мкм S3.0
Покрытие Диаметр покрытия мкм 245 ± 10
Эллиптичность покрытия мкм <10.0
Механические спецификации и окружающие условия
Параметры Спецификации
Тест на прочность а 100 kpsi (0.7 ГН/м2)
Зависмость от температуры (~60°С~ +85°С) 5 0.2 дБ/км (на 850 нм и 1300 нм)
Циклическое изменение температуры и влажности (-10"С- +85°С, 98% RH) s 0.2 дБ/км (на 850 нм и 1300 нм)
Сила снятия покрытия 1.3-5.5 Н
Тип покрытия Два слоя акрилата, совместимого с гелями и маслами, наполняющими кабели
Стандартные длины волокон 1.1 - 8.8 км (с шагом 1.1 км) Другие длины по специальному заказу
270
Компания Sumitomo Electric Industries Ltd.
Компания Sumitomo Electric Industries Ltd. (SEI) является ведущим мировым
производителем оптических волокон и компонент, сложных электронных устройств и
автомобильных частей. Следуя своей успешной стратегии научных изысканий и
всестороннего развития, компания SEI превратилась в мирового лидера, находящегося
на переднем фронте революционных преобразований в области информатики и связи.
Компания имеет филиалы в 25 странах, и в них работают 70000 человек. Объем продаж
компании SEI на конец марта 2002 г. составил около 1405 миллиардов иен. Более
полную информацию Вы можете получить на сайте компании SEI:
http://www.sei.co.jp/welcome_e.html.
Компания Sumitomo Electric - лидер в волоконно-оптических телекоммуникациях.
В области волоконно-оптических телекоммуникаций компания SEI создала новые типы
оптических волокон, кабелей, сварочных аппаратов и фотонных устройств. Новаторские
волоконно-оптические изделия компании Sumitomo внесли существенный вклад
в развитие волоконно-оптических сетей по всему миру и расширили полосу частот для
операторов связи. Новаторские достижения компании Sumitomo были получены
в первую очередь за счет стратегии активного участия в исследованиях и разработках.
Поощряя развитие отечественной технологии и успешно развивая бизнес в этой
области, компания SEI заняла ключевые позиции в происходящих в настоящее время
глобальных информационных преобразованиях.
Компания Sumitomo создает в основном высококачественные оптические волокна,
которые необходимы для дальних и городских, наземных и подводных передающих
систем. Все волоконные изделия изготавливаются с помощью сложного, но
эффективного производственного процесса VAD (Vapor Phase Axial Deposition).
За счет совершенной технологии VAD высококачественные волокна компании Sumitomo
являются наиболее хорошо продаваемым изделием в волоконной промышленности,
обладают высоким экономическим эффектом и представляют наиболее
оптимизированное решение для всемирных волоконно-оптических сетей.
Используя свою квалификацию в создании оптических волокон, компания Sumitomo
будет неустанно улучшать качество своих волоконно-оптических изделий
и производить наиболее совершенную в мире продукцию.
Компания Sumitomo Electric - лидер в производстве экологически чистой
продукции. Компания Sumitomo считает почетной обязанностью следовать своей
основной политике содействия обществу путем создания высококачественной
продукции, неустанно и последовательно способствуя в глобальной перспективе
сохранению окружающей среды. Основываясь на этой политике, компания Sumitomo
среди различных своих дел наивысший приоритет отдает делу сохранения окружающей
среды и кооперирует свои усилия в этом направлении со своими компаньонами.
Для того чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду, вызванное ее активной
производственной деятельностью, компания Sumitomo осуществляет экономию энергии,
сокращает ненужные траты, интенсифицирует утилизацию отходов и ограничивает
использование летучих органических компаундов.
Кроме того, компания Sumitomo разрабатывает экологически чистую продукцию
и технологии и пускает их в продажу. В области оптического телекоммуникационного
бизнеса компания Sumitomo сокращает ненужные траты, делая оптические кабели
конструктивной частью дорог. Компания Sumitomo заменяет также деревянные
материалы для упаковки кабелей менее загрязняющими окружающую среду
полиэтиленовыми и бумажными материалами. Более того, с июля 2002 г. компания
Sumitomo начала осваивать повторное использование волоконно-оптических катушек
«ECOSPOOL» для поставки своих оптических волокон. Компания Sumitomo гордится
тем, что первой в мире наладила экологически чистую работу с катушками для
оптических волокон. Таким подходом компания Sumitomo хочет внести свой вклад в
создание общества, не загрязняющего окружающую среду.
271
Стандартное одномодовое волокно (ITU-T G.652)
Компания Sumitomo Electric Industries (SEI) предлагает стандартное одномодовое
волокно, изготовленное методом парафазного аксиального осаждения (VAD).
Благодаря своим прекрасным передаточным характеристикам и высочайшей
надежности волокно компании Sumitomo является наилучшим выбором
для Ваших оптических сетей.
Профиль показателя преломления
Сердцевина S1O2 + GeOz
125 мкм
60т
20+
50-
г 40-
30-
10
Эксцентриситет
сердцевины
-I—--------1—I----1--1—
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Эксцентриситет сердцевины, мкм
1. Геометрические характеристики Диаметр модового поля на 1310 нм Эксцентриситет ердцееины Диаметр оболочки Первоначальный диаметр покрытия (акрилат отверждаемый УФ) 9.2 мкм 0.1 мкм 125 мкм 245 мкм (неокрашенный) 250 мкм (окрашенный)
2. Оптические характеристики Затухание 0.33дБ/км(13Юнм) 0.19 дБ/км (1550 нм)
Длина волны нулевой дисперсии 1312 нм
Хроматическая дисперсия 16.7пс'нчкм( 550 нм)
Коэффициент наклона дисперсии на 1310 нм 0 086 пс/нмг км
Длина волны отсечки в кабеле 1130 нм
Длина волны отсечки в волокне 1250 нм
3. Механические характеристики Тест на прочносп (proof test) 1.2 % (0.86 ГПа = 125 кпси)
272
PureBand™. Одномодовое волокно без «водяного» пика
для городских сетей связи (ITU-T G.652C)
Отличительные особенности
• Удовлетворяет требованиям ITU-T G.652.C
• Малое затухание в широком диапазоне, включая «водяные» пики поглощения
• Характеристики затухания устойчивы к воздействию водорода
• Полностью совместимо со стандартным одномодовым волокном
• Высокоточные геометрические параметры
• Малая величина ПМД
• Уменьшенная чувствительность к изгибу
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики Диаметр модового поля на 1310 нм Эксцентриситет сердцевины Диаметр оболочки Первоначальный диаметр покрытия 9.2 мкм 0.1 мкм 125 мкм 245 мкм (акрилат отверждаемый УФ)
2 Оптические характеристики Затухание 0.33 дБ/км ,1310 нм) 0.29 дБ/км (1383 нм) Д0.01 дБ/км (1383 после старения в Н2 в соответствии с IEC60793-2-50) 0.19 дБ/км (1550 нм) 0.20 дБ/км (1625 нм)
Хроматическая дисперсия 16.7 пс/нм км (1550 нм)
Коэффициент наклона дисперсии 0.086 пс' нм2 км
Д. 1ина волны нулевой д.сперсии 1313 нм
Длина волны отсечки в кабеле 1160 нм
Поляризационная модовая дисперсия 0.02 ПсЛКМ
3. Механические характеристики Тест на прочность (proof testl 1 2 % (0.86 ГПа = 125 кпси/
273
PureMetro™. Волокно с ненулевой смещенной дисперсией
для DWDM систем и всего диапазона CWDM систем
Волокно PureMetro™ компании Sumitomo позволяет значительно увеличить пропускную способность
оптических цепей средней дальности, работающих во всем диапазоне длин волн от 1285 нм до 1625 нм.
В коротковолновых диапазонах О иЕ (1285нм - 1460 нм) волокно PureMetro™ обладает отрицательной
дисперсией и обеспечивает сжатие импульсов, получаемых при прямой модуляции DFB лазеров.
Полностью реализуя, на наш взгляд, технологические возможности производства, волокно PureMetro™
обеспечивает во всех диапазонах от О до L как малую хроматическую дисперсию, так и малое
затухание, необходимые для недорогих систем CWDM без модулей компенсации дисперсии (DCFM).
Кроме того, за счет малого эксцентриситета сердцевины волокна могут свариваться с малыми потерями,
что чрезвычайно важно для городских сетей и сетей средней дальности.
Длина волны, нм
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики Диаметр модового поля на 1550 нм Эксцентриситет сердцевины Диаметр оболочки Первоначальный диаметр покрытия 8.3 мкм 0.1 мкм 125 мкм 245 мкм (акрилат, отверждаемый УФ)
2. Оптические характеристики Затухани< 0.35 дБ/км (1310 нм) 0.32 дБ/км (1383 нм) 0.20 дБ/км (1550 нм) 0.21 дБ/км (1625 нм)
Хроматическая дисперсия -13.5 -8.5 ПС/нм км (1285-1625 нм)
Коэффициент наклона дисперсии 0.058 пс/ нм2 км (1550 нм)
1лина волны отсечки в кабеле 1100 нм
Поляризационная модовая дисперсия С 02 псА'км
3. Механически» характеристик! Тест на прочное, ь (proof test) 1.2 % (0.86 ГПа = 125 кпеит
274
PureGuide™. Волокно с ненулевой смещенной дисперсией
для DWDM систем и сверхдлинных линий передачи
Компания Sumitomo Electric Industries (SEI) предлагает волокно с ненулевой смещенной дисперсией
(PureGuide™). Волокно PureGuide™ позволяет увеличить пропускную способность линии передачи
до нескольких Тбит/с, за счет добавления к рабочим диапазонам С (1530 - 1565 нм)
и L (1565 - 1625 нм) еще одного диапазона S (1460 - 1530 нм).
Кроме того, в PureGuide™ решена проблема оптимального выбора между большой эффективной
площадью модового пятна и малым наклоном дисперсионной характеристики. Технологический уровень
SEI позволяет не только оптимальным образом осуществить баланс между этими двумя вахгнейшими
параметрами, но и оптимизировать также величину хроматической дисперсии волокна.
Дисперсионные характеристики
Концепция PureGuide™
Ненулевая дисперсия____________
Мультиплексирование по длинам води т
Увеличение числа каналов и скорости передачи
Малый наклон -----------К Малая эффективная
жлерош ,Ю1)ШМЬ
Для увеличения Для увеличения
ширины полосы скорости передачи
Оптимизированная
вюкрсия
Для высокой скорости передачи и
малого оасстояния межш каналами
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики
Диаметр модового поля на 1550 нм
Эффективная площадь (А од)
Эксцентриситет сердцевины
Диаметр оболочки
Первоначальный диаметр покрытия
2. Оптические характеристики
Затухание
9.2 мкм
63 мкм2
0.1 мкм
125 мкм
245 мкм (акрилат отверждаемый УФ)
Хроматическая дисперсия
Коэффициент наклона дисперсии
Длина волны отсечки в каиеле
Поляризационная модовая дисперсия
3. Механические характеристики
Тест на прочность (proof test)
0.32 дБ/км (1380 нм)
0.20 дБ/км (1550 нм)
0.21 дБ/км (1625 нм)
8 пг'нм км (1550 нм)
12.4 пс/нм км (1625 нм)
о 060 пс/нм2 км
1250 нм
0.04 псЧкм
1.2 % (0 86 ГПа = 125 кпеи)
275
4-24c Ribbon. Одномодовое волокно ленточного типа
Структура волокна
< 8 волокон в ленто
Оптическое волокно
50 мкм
2100 мкм
320 мкм
-УФ Акрилат
< 4-х волоконная лента >
1100 мкм
-УФ Акрилат
320 мкм
Оптическое волокно 250 мкм
Толщина Ширина Плоскостность
4с 1100 320 50
8с 2100 320 50
12с 3100 305 75
Также доступны 16с и 24с
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики Диаметр модового поля на 1310 нм Эксцентриситет сердцевины Диаметр оболочки Диаметр покрытия (акрилат, отверждаемый УФ) 9.2 мкм 01 мкм 125 мкм 245 мкм (Неокрашенное) 250 мкм (Окрашенное)
2. Оптические характеристики Затухание 0.33 дБ/км (1310 нм) 0.20 дБ/км (1550 нм)
Длина волны нулевой дисперсии 1312 нм
Коэффициент наклона дисперсии на 131 и нм 0.086 пс/ нмг км
Длина волны отсечки в кабеле 1130 нм
Длина волны отсечки в волокне 1250 нм
Хроматическая дисперсия 16.7 пс/(нм км) (1550 нм)
3. Механические характеристики Тест на прочность (proof test) 1 2 % (0.86 ГПа = 125 кпси)
276
Z-Fiber™. Волокно с сердцевиной из чистого кварца
Компания Sumitomo Electric Industries предлагает волокно с сердцевиной из чистого кварца (Z-Fiber™),
обладающее предельно малым затуханием. Малое затухание достигается за счет того, что сердцевина
волокна не содержит примесей, а показатель преломления световедущей оболочки уменьшен путем
легирования ее примесью фтора. Волокно Z-Fiber™ предназначено для применения в подводных DWDM
системах без ретрансляторов, а также в качестве компенсатора дисперсии для уменьшения влияния
нелинейных эффектов в DWDM системах.
Преимущества
• Предельно низкое затухание
• Замечательная устойчивость к
воздействию водорода
• Превосходная радиационная
стойкость
Типичный спектр затухания
S 0.8
£ 0.6
<u
к °-4
1100
1300 1500 1700
Длина волны, нм
Радиационная стойкость
X = 1550 нм
Мощность у излучения =1000 Грей/60 мин
Время облучения = 60 мин
Характеристики старения в водороде
Выдержка в атмосфере,
содержащей 1 % водорода, при
комнатной температуре
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики Эффективная площадь моды (Азфф) Диаметр оболочки Первоначальный диаметр покрытия 76 мкм2 125 мкм 245 мкм (акрилат, отверждаемый УФ)
2. Оптические характеристики Затухание Хроматическая дисперсия Коэффициент наклона дисперсии Длина волны отсечки в кабеле Поляризационная модовая дисперсия 0170 д&км (1550 нм) 18.5 пс/нм км (1550 нм) 0.06 псДнм2 км) (1550 нм) 1460 нм 0.05 пс/ткм
3. Механические характеристики Тест на прочность (proof test) 2.0 % (1.43 ГПа = 208 кпси)
ТП
Z-PLUS-Fiber™. Улучшенное волокно с сердцевиной
из чистого кварца
Компания Sumitomo Electric Industries предлагает улучшенное волокно с сердцевиной из чистого кварца
(Z-PLUS Fiber™), являющееся за счет предельно низкого затухания и большой эффективной площади
моды (А,ф^, наилучшим решением для подводных DWDM систем без ретрансляторов.
Сверхнизкое затухание достигается за счет того, что сердцевина волокна не содержит примесей,
а показатель преломления световедущей оболочки уменьшен путем легирования ее примесью фтора.
Такие прекрасные оптические характеристики волокна Z-PLUS Fiber™ гарантируют успешность
его применения в будущих подводных системах.
Преимущества
• Большая эффективная площадь
моды (Аэфф)
• Сверхмалая нелинейность
• Предельно низкое затухание
• Замечательная устойчивость
к воздействию водорода
• Превосходная радиационная
стойкость
Типичный спектр затухания
0.8
1100
1300 1500 1700
Длина волны, нм
Характеристики старения в водороде
Выдержка в атмосфере,
содержащей 1 % водорода, при
комнатной температуре
Радиационная стойкость
X. = 1550 нм
Мощность у излучения =1000 Грей/6<) мин
Время облучения = 60 мин
Информация о продукции (типичные величины)
1. Геометрические характеристики Эффективная площадь моды (A^) Диаметр оболочки Перзоначальныи диаметр покрытия 110 мкм2 125 мкм 245 мкм (акрилат, отверждаемый УФ)
2. Оптические характеристики Затухание Хроматическая дисперсия Коэффициент наклона дисперсии Длина волны отсечки в кабеле Поляризационная модовая дисперсия 0.168 дБ/км (1550 нм) 20.5 пс/нм км (1550 нм) 0.059 пс/(нм2 км) (1550 нм) 1460 нм 0.05 пс/ч'км
3. Механические характеристики Тест на прочность (proof test) 2.0 % (1.43 ГПа = 208 кпси)
278
PureCouple™. Гибридное волокно со сбалансированной
дисперсией для подводных передающих систем
с Тбит/с емкостью
Sumitomo Electric Industries предлагает гибридное волокно PureCouple™ для сверхдлинных подводных
систем с пропускной способностью в несколько Тбит/с. Волокно PureCouple™ обладает наилучшим
образом сбалансированной дисперсией. Оно составлено из волокон Z-PLUS Fiber™ (улучшенное волокно
с сердцевиной из чистого кварца) и PureShape™ (волокно для компенсации дисперсии).
Волокно PureCouple™ предоставляет прекрасные возможности для максимального расширения ширины
полосы Ваших сетей, так как обладает одновременно малым наклоном дисперсионной характеристики
и большой эффективной площадью модового пятна.
_SL
PureShape
Характерное свойство
Малый Наклон Дисперсии в Широкой
Полосе Частот
к - 1550 нм
PureCouple Гибрид NZ-DSF
Z-PLUS | PureShape
Наклон D. (пс/нм2км) -0.001 0.1
А,фф (мкм2) НО | 28 60
75
Затухание (дБ/км) 0.17 | 0.25 0.21
0.21»
* С редкие затухание на сбалансированном участке
Длина волны [нм]
Применение
6,000км-10,000км
Terminal
Mux
Laser
Diode
Photo
Optical Amplifier Demux Diode
Z-PLUS Fiber + PureShape
(PureCouple)
279
YANGTZE OPTICAL
I || FIBRE AND CABLE
COMPANY LTD.
Компания Yangtze Optical Fibre and Cable
Компания Yangtze Optical Fibre and Cable Company Ltd. (YOFC) была организована
бывшим министерством Почты и Телекоммуникаций Китая, муниципальным
управлением города Wuhan и Нидерландским отделением компании Philips в 1998 г.
для работы в области высоких технологий. В настоящее время она управляется
совместно China Telecommunications (Group) Corporation, Wuhan Changjiang
Telecommunications Industrial Group Corporation Ltd. и нидерландской компанией Draka
Holding N.V. Суммарный объем инвестиций составляет 121.96 миллиона евро,
из них на долю китайских партнеров приходится 62.5 %, а на долю иностранных
партнеров 37.5 %.
Свои волокна компания YOFC начала выпускать в июне 1991 г., а продавать кабели
в октябре этого же года. Регулярный выпуск всего спектра изделий и их инсталляций
в магистральные линии Китая начался в 1992 г. В течение этого года было изготовлено
и продано 5000 км кабеля и 60000 км волокон, что превысило запланированный
на этот год объем производства. В настоящее время компания YOFC владеет полным
набором технологий, оборудования и мощностями, необходимыми для изготовления
преформ, вытяжки волокна и его каблирования, и не имеет себе равных в Китае
по объему производства и продаж оптических волокон и кабеля.
Компания YOFC освоила самую совершенную волоконно-оптическую и кабельную
технологию и производит свою продукцию с помощью новейшего оборудования,
размещенного в современных заводских корпусах. При этом она не только внедрила эту
технологию в производство, но также модернизировала систему и метод управления
производственным процессом, главным образом за счет внедрения современной
системы тотального контроля качества. Эта система позволяет осуществлять точными
и научно обоснованными методами контроль качества каждого этапа процесса
производства. Всего через два года после внедрения системы тотального контроля
качества компания YOFC достигла уровня, удовлетворяющего требованиям ISO 9002.
Компания YOFC работает в широком секторе высоких технологий, включая
телекоммуникации, железнодорожный транспорт, энергетику, кабельное телевидение,
гражданскую авиацию, нефтехимическую отрасль, дорожное строительство,
национальную оборону и образование. Она снабжает своими изделиями не только
провинции Китая, но и поставляет их на рынки США, Японии, Южной Кореи, Сингапура,
Таиланда, Австралии, Европы, Среднего Востока, Индии, Колумбии и т. д. По объему
производства и продаж в течение последних десяти лет компания YOFC занимает
первое место в китайской волоконной и кабельной промышленности.
Наладив регулярное производство, руководители YOFC, как в Китае, так и за рубежом,
сосредоточили в дальнейшем свои усилия на модернизации и увеличении объема
производства, освоении новых изделий и извлечении из них прибыли. Например,
вначале компания YOFC выпускала только одномодовые волокна с репрессированной
оболочкой. Теперь же она увеличила свои производственные мощности и выпускает
одномодовые волокна: с согласованной оболочкой, со смещенной дисперсией
и с ненулевой смещенной дисперсией (G.655); многомодовые волокна: 50/125 мкм
и 62.5/125 мкм и специальные волокна. В настоящее время мощности производства
оптических волокон расширены до 10 миллионов км. с проектной величины 50000 км.
Компания YOFC выпускает стандартные оптические кабели модульного типа, ленточные
кабели, кабели с центральным модулем, кабели с профильным сердечником и силовые
кабели типа ADSS и OPGW. В настоящее время производственные мощности
обеспечивают выпуск кабелей в масштабе в 5 миллионов километров волокна в год.
Адрес: 4# Guanshan Er Road, Wuhan 430073 China
Телефон: +86 27 87802541 Fax: +86 27 87802536
Интернет: www.yofcfiber.com
E-mail: yanchangkun@yofc.com; lijun_mkt@yofc.com
280
Одномодовое волокно с согласованной оболочкой YOFC
Код изделия: 268WY
Описание изделия
Одномодовое волокно с согласованной оболочкой (MCSM - Matched Cladding Single-
mode Fiber) компании YOFC, оптимизированное для работы на длинах волн 1310 нм
и 1550 нм. Волокно обладает нулевой хроматической дисперсией на длине волны
1310 нм, минимальным затуханием на длине волны 1550 нм и может использоваться
на одной или на обеих длинах волн.
Применение
Малое затухание волокна MCSM в сочетании с малой хроматической
и поляризационной дисперсией (PMD) делает перспективным его применение
при передаче данных с высокой скоростью на большие расстояния, например
в магистральных линиях дальней связи (Long Haul), в сетях кабельного
телевидения (CATV) и т. д.
Волокно MCSM компании YOFC может применяться в оптических кабелях всех типов,
в том числе в ленточных кабелях, кабелях модульного типа, кабелях с центральным
модулем, кабелях с профильным сердечником. Оптические волокна компании YOFC
совместимы с волокнами, изготовленными с помощью других технологических
процессов.
Стандарты
Волокно MCSM компании YOFC удовлетворяет или превосходит требования,
предъявляемые рекомендациями G.652 МСЭ к параметрам одномодовых волокон.
Технология изготовления
Для изготовления волокон компания YOFC использует активированный плазмой
процесс химического парафазного осаждения - процесс PCVD (Plasma Activated
Chemical Vapor Deposition). Это процесс позволяет изготавливать волокна не только
с малыми потерями и превосходными геометрическими параметрами, но и также,
что является его отличительным свойством, волокна с чрезвычайно точной формой
профиля показателя преломления.
Волокна хорошо защищены двухслойным акрилатным покрытием типа DLPC8,
отверждаемым ультрафиолетом. Более мягкое первичное покрытие делает волокно
нечувствительным к микроизгибам, возникающим при повиве волокна в модуле.
Сила снятия покрытия не меняется при изменении условий окружающей среды, а само
покрытие снимается без заметных остатков на кварцевой оболочке. Прочность волокна
также практически не меняется при его выдержке в течение 100 дней в воде, нагретой
до температуры 60°С. Волокна с покрытием типа DLPCS обладают большой
и стабильной величиной параметра динамической усталости па, что говорит
об их высокой надежности при эксплуатации в тяжелых условиях.
Характеристики
• Малые величины затухания и дисперсии удовлетворяют требованиям, предъявляемым
при работе на длинах волн 1310 нм и 1550 нм.
• Малая величина PMD, необходимая при передаче данных на большое расстояние
с высокой скоростью.
• Покрытие типа DLPC8 со стабильной силой снятия, обеспечивающее хорошую защиту
волокна.
• Большая точность геометрических параметров, обеспечивающая малые потери
в сварных соединениях и высокую эффективность процесса сварки волокон.
281
Характеристики
Оптические характеристики
Затухание 1310 нм 1550 нм $ 0.36 дБ/км £ 0.22 ДБ/км
Дисперсионный коэффициент 1285-1340 нм 1550 нм -Э.5-3.5 пс/нм км £ 18 пс/нм км
Длина волны нулевой дисперсии (XJ 1302-1324 нм
Наклон дисперсионной характеристики на Ао s 0.093 пс/нм2км
Коэффициент поляризационной модовой дисперсии (PMD) £0.2псЛ/км
Длина волны отсечки 1180 нм-1330 нм
Диаметр модового поля (MFD) 1310 нм 9.3±0.4 мкм
Эффективный групповой показатель преломления (N^) 1.467
Характеристики обратного рассеяния (1310 нм и 1550 нм)
Ступеньки (усредненные при двухсторонних измерениях) £ 0.05 дБ
Нерегулярности по длине волокна s 0.05 дБ
Разность коэффициентов обратного рассеяния (двухсторонние измерения) <0.03 дБ/км
Геометрические характеристики
Диаметр оболочки 125.0±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки £1.0%
Диаметр покрытия 245±10 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие £ 12 мкм
Эллиптичность покрытия £6.0%
Эксцентриситет сердцевина/оболочка £ 0.6 МКМ
Радиус собственного изгиба волокна а4м
Длина волокна (км), поставляемого на катушках. (Катушки с другими длинами волокна могут быть поставлены по запросу заказчика.) От 2.1 км до 25.2 км
Влияние окружающей среды (1310 нм и 1550 нм)
Зависимость от температуры Да (-60°С ...+85°С) £ 0.05 дБ/км
Зависимость от влажности и тепла Прирост затухания после 30 дней при 85°С, 85% влажности £ 0.05 дБ/км
Влияние пребывания в воде при 20°С. Прирост затухания после 30 дней £ 0.05 дБ/км
Механические характеристики
Тест на прочность (proof test) > 9.0 Н (а 100 кпси)
Затухание при макроизгибах 1 виток на оправке диаметром 32 мм 1550 нм 100 витков на оправке диаметром 60 мм 1310 нм 1550 нм £0.50 дБ £ 0.05 дБ £0.10 дБ
Сила снятия покрытия (типичная) 1.4 Н
Параметр динамической усталости nd >20
Параметр динамической усталости nd (типичный) 25
Все права защищены. Спецификация может быть изменена без предварительного уведомления.
YOFC-MTD-117R-02
282
Волокно с ненулевой смещенной дисперсией
и большой эффективной площадью моды LAPOSH®
Код изделия: 3437WY
Описание изделия
NZDS волокно компании YOFC с торговой маркой LAPOSt-f® (Large Effective High
Capacity Positive Dispersion Shifted Single-mode Fiber) оптимизировано для применения
в новом поколении передающих систем с рабочей длиной волны 1550 нм. На этой
длине волны волокно LAPOSI-F обладает минимальным затуханием и умеренной
величиной хроматической дисперсии.
Применения
Области применения волокна LAPOSI-P существенно расширяются за счет того, что оно
обладает большой эффективной площадью моды. Это волокно может использоваться
в системах с мультиплексированием каналов по длинам волн (DWDM) с мощными
оптическими эрбиевыми усилителями (EDFA). Оно также подходит для передачи данных
с высокой скоростью на большие расстояния, как в одноканальных, так и в
многоканальных цифровых линиях без компенсации дисперсии. Волокно обладает
значительной дисперсией, а передаваемая по нему оптическая мощность распределена
по большой эффективной площади моды. Оба эти фактора приводят к эффективному
подавлению основных паразитных нелинейных явлений (четырехволновое смешение,
фазовая самомодуляция, модуляционная нестабильность и перекрестная фазовая
модуляция), ограничивающих возможности применения волокон в DWDM системах.
Волокно LAPOSFP компании YOFC может применяться в оптических кабелях всех
типов, в том числе в ленточных, кабелях модульного типа, кабелях с центральным
модулем, кабелях с профильным сердечником. Оптические волокна компании YOFC
совместимы с волокнами, изготовленными с помощью других технологических
процессов.
Стандарты
Волокно LAPOSI-f® компании YOFC удовлетворяет или превосходит требования,
предъявляемые рекомендациями G.655 МСЭ к параметрам одномодовых волокон.
Технология изготовления
Для изготовления волокон компания YOFC использует активированный плазмой
процесс химического парафазного осаждения - процесс PCVD (Plasma Activated
Chemical Vapor Deposition). Это процесс позволяет изготавливать волокна не только
с малыми потерями и превосходными геометрическими параметрами, но и также,
что является его отличительным свойством, волокна с чрезвычайно точной формой
профиля показателя преломления.
Волокна хорошо защищены двухслойным акрилатным покрытием типа DLPC7,
отверждаемым ультрафиолетом. Более мягкое первичное покрытие делает волокно
нечувствительным к микроизгибам, возникающим при повиве волокна в модуле.
Сила снятия покрытия не меняется при изменении условий окружающей среды, а само
покрытие снимается без заметных остатков на кварцевой оболочке. Прочность волокна
также практически не меняется при его выдержке в течение 100 дней в воде, нагретой
до температуры 60°С. Волокна с покрытием типа DLPC7 обладают большой
и стабильной величиной параметра динамической усталости nd, что говорит
об их высокой надежности при эксплуатации в тяжелых условиях.
Характеристики
• Применимо для передачи данных с высокой скоростью в рабочих диапазонах
длин волн 1530-1565 нм и 1565-1625 нм.
• Применение волокон с большой эффективной площадью моды экономически
целесообразно в системах передачи с большой пропускной способностью.
• Малое затухание, малая дисперсия, малая PMD и малый наклон дисперсии волокна
удовлетворяют требованиям предъявляемым к линиям передачи.
• Покрытие типа DLPC8 со стабильной силой снятия, обеспечивающее хорошую защиту
волокна.
• Большая точность геометрических параметров, обеспечивающая малые потери
в сварных соединениях и высокую эффективность процесса сварки волокон.
283
Характеристики
Оптические характеристики
Затухание 1550 нм 1625 нм < 0.22 дБ/км < 0.25 дБ/км
Дисперсионный коэффициент 1530-1565 нм 1565-1625 нм 2.0-6.0 пс/нм км 4.5-11.2 пс/нм км
Длина волны нулевой дисперсии (XJ £ 1520 нм
Наклон дисперсии на Наклон дисперсии на (типичный) £ 0.084 пс/нм2км 0.080 пс/нмгкм
Коэффициент поляризационной модовой дисперсии (PMD) <0.1 псА/км
Длина волны отсечки <1480 нм
Диаметр модового поля (MFD) 1550 нм 9.6±0.5 мкм
Эффективный групповой показатель преломления (N^) 1550 нм 1.469
Характеристики обратного рассеяния 1550 нм
Ступеньки (усредненные при двухсторонних измерениях) £ 0.05 дБ
Нерегулярности по длине волокна £0.10 дБ
Разность коэффициентов обратного рассеяния (двухсторонние измерения) £ 0.05 дБ/км
Геометрические характеристики
Диаметр оболочки 125.0±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки £1.0%
Диаметр покрытия 245±10 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие £ 12 мкм
Эллиптичность покрытия £6.0%
Эксцентриситет сердцевина/оболочка £ 0.6 МКМ
Радиус собственного изгиба волокна 24м
Длина волокна (км), поставляемого на катушках. (Катушки с другими длинами волокна могут быть поставлены по запросу заказчика.) От 2.1 км до 25.2 км
Влияние окружающей среды (1310 нм и 1550 нм)
Зависимость от температуры Да (-60°С ...+85°С) £ 0.05 дБ/км
Зависимость от влажности и тепла Прирост затухания после 30 дней при 85°С, 65% влажности £ 0.05 дБ/км
Влияние пребывания в воде при 20°С. Прирост затухания после 30 дней £ 0.05 дБ/км
Механические характеристики
Тест на прочность (proof test) > 9.0 Н (г 100 кпси)
Затухание при макроизгибах 1 виток на оправке диаметром 32 мм 1550 нм & 1625 нм 100 витков на оправке диаметром 75 мм 1550 нм & 1625 нм £ 0.50 дБ £ 0.05 дБ
Сила снятия покрытия (типичная) 1.4 Н
Параметр динамической усталости nd (типичный) 27
Все права защищены. Спецификация может быть изменена без предварительного уведомления.
YOFC-MTD-117R-02
284
Многомодовое градиентное волокно (50/125 мкм) YOFC
Код изделия: 407WY
Описание изделия
Многомодовое волокно 50/125 мкм компании YOFC представляет собой градиентное
многомодовое волокно с сердцевиной диаметром 50 мкм и оболочкой диаметром
125 мкм. Оно оптимизировано как для работы на длине волны 850 нм, так и на длине
волны 1300 нм и обладает максимальной для этих длин волн шириной полосы частот
и минимальным затуханием. Волокно 50/125 мкм компании YOFC сконструировано
и производится по самой современной в мире технологии.
Применения
Малое затухание и большая ширина полосы многомодового волокна 50/125 мкм
компании YOFC обеспечивают его широкую применимость в локальных сетях (LAN),
при голосовой связи и при передаче данных и изображения. Волокно сконструировано
специально для передачи Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) с помощью лазерных или
светодиодных источников излучения. За счет присущих процессу PCVD достоинств,
таких, как высокая точность изготовления профиля показателя преломления,
стабильность и др., многомодовое волокно 50/125 мкм компании YOFC является
одним из тех волокон, имеющихся на рынке, которое обеспечивает максимальную
ширину полосы частот.
Многомодовое волокно 50/125 мкм компании YOFC может применяться в оптических
кабелях всех типов, в том числе в ленточных, кабелях модульного типа, кабелях
с центральным модулем, кабелях с профильным сердечником. Оптические волокна
компании YOFC совместимы с волокнами, изготовленными с помощью других
технологических процессов.
Стандарты
Многомодовое волокно 50/125 мкм компании YOFC удовлетворяет или превосходит
требования, предъявляемые рекомендациями G.651 к параметрам оптических волокон.
Компания YOFC совершенствует параметры своих волоконных изделий применительно
к требованиям потребителей. Так, максимальная поставляемая длина многомодового
волокна 50/125 мкм увеличена с 8.8 км до 15.4 км.
Технология изготовления
Для изготовления волокон компания YOFC использует активированный плазмой
процесс химического парафазного осаждения s процесс PCVD (Plasma Activated
Chemical Vapor Deposition). Это процесс позволяет изготавливать волокна не только
с малыми потерями и превосходными геометрическими параметрами, но и также,
что является его отличительным свойством, волокна с чрезвычайно точной формой
профиля показателя преломления.
Волокна хорошо защищены двухслойным акрилатным покрытием типа DLPC7,
отверждаемым ультрафиолетом. Более мягкое первичное покрытие делает волокно
нечувствительным к микроизгибам, возникающим при повиве волокна в модуле.
Сила снятия покрытия не меняется при изменении условий окружающей среды, а само
покрытие снимается без заметных остатков на кварцевой оболочке. Прочность волокна
также практически не меняется при его выдержке в течение 100 дней в воде, нагретой
до температуры 60°С. Волокна с покрытием типа DLPC7 обладают большой
и стабильной величиной параметра динамической усталости nd, что говорит
об их высокой надежности при эксплуатации в тяжелых условиях.
Характеристики
• Сконструированы для работы на длинах волн 850 нм и 1300 нм.
• Малое затухание, широкая полоса частот превосходят требования IEEE802.3Z
Gigabit Ethernet.
• Покрытие типа DLPC7 со стабильной силой снятия, обеспечивающее
хорошую защиту волокна.
285
Характеристики
Оптические характеристики
Затухание 650 нм 1300 нм < 2.3 дБ/км < 2.5 дБ/км 5 0.55 дБ/км <0.70 дБ/км
Полоса частот (В. W) 850 нм 1300 нм а 500 МГц/км > 400 МГц/км а 1000 МГц/км> 800 МГц/км
Числовая апертура 0.20±0.015 мкм
Эффективный групповой показатель преломления (N^) 650 нм 1300 нм 1.482 1.477
Характеристики обратного рассеяния 1550 нм
Ступеньки (усредненные при двухсторонних измерениях) s 0.10 дБ
Нерегулярности по длине волокна s 0.10 дБ
Разность коэффициентов обратного рассеяния (двухсторонние измерения) 5 0.08 дБ/км
Геометрические характеристики
Диаметр сердцевины 50.0±2.5 мкм
Диаметр оболочки 125±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки 5 1.0 %
Диаметр покрытия 245±10 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрытие < 12 мкм
Эллиптичность покрытия <6.0%
Эксцентриситет сердцевина/оболочка <1.5 мкм
Радиус собственного изгиба волокна >4м
Длина волокна (км), поставляемого на катушках. (Катушки с другими длинами волокна могут быть поставлены по запросу заказчика.) От 1.1 до 8.8 км
Влияние окружающей среды (850 нм и 1300 нм)
Зависимость от температуры Да (-60°С ...+85°С) <0.10 дБ/км
Зависимость от влажности и тепла Прирост затухания после 30 дней при 85°С, 85% влажности < 0.20 дБ/км
Влияние пребывания в воде при 20°С Прирост затухания после 30 дней s 0.20 дБ/км
Механические характеристики
Тест на прочность (proof test) аЭ.ОН (>100кпси)
Затухание при макроизгибах 100 витков на оправке диаметром 75 мм 850 нм 1300 нм s 0.50 дБ s 0.50 дБ
Сила снятия покрытия (типичная) 1.4 Н
Параметр динамической усталости nd (типичный) г 27
Все права защищены. Спецификация может быть изменена без предварительного уведомления.
YOFC-MTD-113R-02
286
Многомодовое градиентное волокно (62.5/125 мкм) YOFC
Код изделия: 457WY
Описание изделия
Многомодовое волокно 62.5/125 мкм компании YOFC представляет собой градиентное
многомодовое волокно с сердцевиной диаметром 62.5 мкм и оболочкой диаметром
125 мкм. Оно оптимизировано как для работы на длине волны 650 нм, так и на длине
волны 1300 нм и обладает максимальной для этих длин волн шириной полосы частот
и минимальным затуханием. Волокно 62.5/125 мкм компании YOFC сконструировано
и производится по самой современной в мире технологии.
Применения
Малое затухание и большая ширина полосы многомодового волокна 62.5/125 мкм
компании YOFC обеспечивают его широкую применимость в локальных сетях (LAN),
при голосовой связи и при передаче данных и изображения. Волокно сконструировано
специально для передачи Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) с помощью лазерных
или светодиодных источников излучения. За счет присущих процессу PCVD достоинств,
таких, как высокая точность изготовления профиля показателя преломления,
стабильность и др., многомодовое волокно 62.5/125 мкм компании YOFC является
одним из тех волокон, имеющихся на рынке, которое обеспечивает максимальную
ширину полосы частот.
Многомодовое волокно 62.5/125 компании YOFC может применяться в оптических
кабелях всех типов, в том числе в ленточных, кабелях модульного типа, кабелях
с центральным модулем, кабелях с профильным сердечником. Оптические волокна
компании YOFC совместимы с волокнами, изготовленными с помощью других
технологических процессов.
Стандарты
Многомодовое волокно 62.5/125 мкм компании YOFC удовлетворяет
или превосходит требования на оптические волокна А1 b спецификации IEC793-2.
Компания YOFC совершенствует параметры своих волоконных изделий применительно
к требованиям потребителей. Так, максимальная поставляемая длина многомодового
волокна 62.5/125 мкм увеличена с 8.8 км до 13.2 км.
Технология изготовления
Для изготовления волокон компания YOFC использует активированный плазмой
процесс химического парафазного осаждения - процесс PCVD (Plasma Activated
Chemical Vapor Deposition). Это процесс позволяет изготавливать волокна не только
с малыми потерями и превосходными геометрическими параметрами, но и также,
что является его отличительным свойством, волокна с чрезвычайно точной формой
профиля показателя преломления.
Волокна хорошо защищены двухслойным акрилатным покрытием типа DLPC7,
отверждаемым ультрафиолетом. Более мягкое первичное покрытие делает волокно
нечувствительным к микроизгибам, возникающим при повиве волокна в модуле.
Сила снятия покрытия не меняется при изменении условий окружающей среды,
а само покрытие снимается без заметных остатков на кварцевой оболочке.
Прочность волокна также практически не меняется при его выдержке в течение
100 дней в воде, нагретой до температуры 6СРС. Волокна с покрытием типа DLPC7
обладают большой и стабильной величиной параметра динамической усталости nd,
что говорит об их высокой надежности при эксплуатации в тяжелых условиях.
Характеристики
• Сконструированы для работы на длинах волн 850 нм и 1300 нм.
• Малое затухание, широкая полоса частот превосходят требования IEEE802.3Z
Gigabit Ethernet.
• Покрытие типа DLPC7 со стабильной силой снятия, обеспечивающее
хорошую защиту волокна.
287
Характеристики
Оптические характеристики
Затухание 850 нм 1300 нм < 2.7 дБ/км 5 3.0 дБ/км 5 0.6 дБ/км s 0.8 дБ/км
Полоса частот (В. W) 850 нм 1300 нм 200 МГц/км а 160 МГц/км > 600 МГцхкм а 500 МГц/км
Числовая апертура (NA) 0.275±0.015 мкм
Эффективный групповой показатель преломления (N^) 850 нм 1300 нм 1.496 1.491
Характеристики обратного рассеяния 850 нм и 1300 нм
Ступеньки (усредненные при двухсторонних измерениях) 5 0.10 дБ
Нерегулярности по длине волокна 5 0.10 дБ
Разность коэффициентов обратного рассеяния (двухсторонние измерения) 5 0.10 дБ/км
Геометрические характеристики
Диаметр сердцевины 62.5.0±2.5 мкм
Диаметр оболочки 125±1.0 мкм
Эллиптичность оболочки 5 1.0%
Диаметр покрытия 245±10 мкм
Эксцентриситет оболочка/покрьпие < 12 мкм
Эллиптичность покрытия 5 6.0 %
Эксцентриситет сердцевина/оболочка 5 1.5 МКМ
Радиус собственного изгиба волокна а4м
Длина волокна (км), поставляемого на катушках. (Катушки с другими длинами волокна могут быть поставлены по запросу заказчика.) От 1.1 до 8.8 км
Влияние окружающей среды (850 нм и 1300 нм)
Зависимость от температуры Да (-60°С ...+85°С) 5 0.10 дБ/км
Зависимость от влажности и тепла Прирост затухания после 30 дней при 85”С, 85% влажности 5 0.20 дБ/км
Влияние пребывания в воде при 20°С Прирост затухания после 30 дней 5 0.20 дБ/км
Механические характеристики
Тест на прочность (proof test) а 9.0 Н (>100 кпси)
Затухание при макроизгибах 100 витков на оправке диаметром 75 мм 850 нм 1300 нм s 0.50 дБ 5 0.50 дБ
Сила снятия покрытия (типичная) 1.4 Н
Параметр динамической усталости nd (типичный) г 27
Все права защищены. Спецификация может быть изменена без предварительного уведомления.
YOFC-MTD-114R-02
288