Пропускная способность и дальность передачи по оптическим кабелям

Оптические кабели не подвержены электромагнитным воздействиям и обладают высокой помехозащищенностью, поэтому полоса пропускания и дальность связи лимитируются затуханием и дисперсией.

Полоса пропускания DF зависит от уширения импульсов и определяется как:

При определении дальности связи по кабельным линиям необходимо учитывать специфику различных систем передачи. В аналоговых системах передачи происходит накопление помех по длине линии и надо учитывать всю дальность связи. В цифровых системах передачи в каждом регенерационном пункте снимают помехи, восстанавливают сигнал, и он без помех направляется дальше. Таким образом, в ЦВОСП качество связи определяется соотношением сигнал/шум одного регенерационного участка.

Длина регенерационного участка выбирается по наименьшему значению l_a или l_DF , так, чтобы выполнялось требование по затуханию сигнала al и полосе пропускания DF. С увеличением длины линии возрастает затухание цепи al , которое не должно превышать энергетический потенциал системы a_доп (~35…40 дБ). Одновременно с увеличением длины линии уменьшается пропускная способность световода DF . Здесь границей является требуемая полоса частот для используемой системы DF_доп.

В целом, ограничивающим фактором может быть как дисперсия, так и затухание. В многомодовых световодах длина регенерационного участка (дальность связи) лимитируется дисперсией и, соответственно, полосой пропускания, а в одономодовых световодах, обладающих хорошими дисперсионными характеристиками, длина участка и дальность связи определяются затуханием светового тракта.

Контрольные вопросы

1. Собственные и кабельные потери.

2. Из чего складываются собственные потери в волокне? Какими причинами обусловлены?

3. С чем связаны потери на поглощение?

4. С чем связаны потери на рассеяние?

5. Потери энергии на примесях.

6. Потери на поглощение передаваемой мощности.

7. Кабельные потери. Чем они обусловлены? Технологические и эксплуатационные причины возникновения дополнительного затухания.

8. Зависимость суммарных потерь от длины волны. “Окна прозрачности” световода.

9. Что такое дисперсия, чем она обусловлена?

10.Хроматическая дисперсия, причины ее возникновения.

11.Материальная и волноводная дисперсия.

12.Дисперсия в одномодовом волокне. Эффект взаимной компенсации материальной и волноводной дисперсии.

13.Дисперсия в многомодовом волокне. Межмодовая дисперсия, причины ее возникновения.

14.Сравнительная характеристика дисперсионных свойств градиентных и ступенчатых волокон.

15.Межмодовая дисперсия на коротких и длинных линиях. В чем причина отличия? Длина связи мод.

16.Пропускная способность и дальность передачи по ОК.

Задачи

1. Определить потери на поглощение, рассеяние и общие потери в волокне с n₁=1,53, tg δ=0,5∙10^-10, К_р=1,5 мкм⁴∙дБ/км на длине волны 1,55 мкм.

2. Определить потери в ИК-диапазоне при l=2 мкм, С=0,3, k =0,8∙10⁶ м.

3. Определить, на сколько изменятся собственные потери в оптическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а во втором окне прозрачности. Параметры оптического волокна: n₂=1,495; Δ=0,011; tgδ=10^-11, К_р=1,5 мкм⁴

4. Для световода с градиентным и ступенчатым профилем показателем преломления определить модовую дисперсию и полосу пропускания с учетом связи мод при n₁=1,495 , n₂=1,445, l=12,5 км, l_с=1,2 км.

5. Определить величину межмодовой дисперсии и полосу пропускания в параболическлм световоде без учета связи мод, если показатель преломления в центре сердцевины n₁=1,4665 , показатель преломления оболочки n₂=1,4520, радиус сердцевины a=25 мкм , длина световода l=1 км.

6. Определить величину модовой дисперсии и полосу пропускания в градиентном световоде со ступенчатым профилем показателя преломления без учета связи мод при n₁=1,48 , n₂=1,45, l=1 км (l – длина линии).

7. Для световода с градиентным и ступенчатым профилем показателем преломления определить модовую дисперсию и полосу пропускания с учетом связи мод при n₁=1,495 , n₂=1,445, l=12,5 км, l_с=1,2 км.

8. Определить величину хроматической дисперсии и пропускную способность для одномодового световода на длине волны l=1,55 мкм при длине линии l=100 км (Δl=1 нм, M =-40 пс/(км∙нм), B =20 пс/(км∙нм) ).

9. Определить, во сколько раз изменится величина хроматической дисперсии сигнала в ВОЛС, если заменить источник излучения с лазерного на светодиодный.

10.При измерении дисперсии оптического волокна были получены следующие результаты: длительность импульса на входе t_вх=4 пс, на выходе t_вых=5 пс. Определить значение дисперсии измеряемого волоконного световода.

Лекция 13