Волоконно-оптичних лініях зв’язку

У волоконно-оптичних лініях зв’язку (ВОЛЗ) електричні сигнали перетворені у світлові і поширюються по волоконним світловодам у оптичних кабелях.

Оптоволоконний кабель складається з тонких (5-60 мікрон) волокон з високоякісного оптичного скла, по яких поширюються світлові сигнали. Світловий сигнал - це пучок світла, що формується лазером або іншим пристроєм і промодульований по яскравості інформаційними бітами. На приймальному кінці розташовують фотоприймач, який приймає світловий сигнал. Це найбільш якісний тип кабелю - він забезпечує передачу даних з дуже високою швидкістю (до 40 Гбіт / с і вище) і до того ж краще забезпечує повний захист даних від зовнішніх перешкод і від перехоплення.

Складається кабель з центрального провідника світла (серцевини) - скляного волокна, оточеного іншим шаром скла - оболонкою, що володіє меншим показником заломлення, ніж серцевина. Поширюючись по серцевині, промені світла не виходять за її межі, відбиваючись від покриває шару оболонки. Розрізняють одномодові і багатомодові .

Рис. 2.3. Структура оптоволоконного кабелю

Поняття "мода" описує режим поширення світлових променів у внутрішньому сердечнику кабелю.

У одномодовому кабелі використовується центральний провідник дуже малого діаметру - від 5 до 10 мкм. Для передачі інформації застосовується світло з довжиною хвилі 1550 нм. При цьому практично всі промені світла поширюються уздовж оптичної осі світловода, не відбиваючись від зовнішнього провідника. Загасання - 0,1-0,3 дБ / км. Виготовлення тонких якісних волокон представляє складний технологічний процес , що робить одномодовий кабель досить дорогим. Крім того, у волокно такого маленького діаметра досить складно точно направити пучок світла, не втративши при цьому значну частину його енергії.

У багатомодових кабелях використовуються більш товсті внутрішні сердечники, які легше виготовити технологічно. У стандартах визначені два найбільш уживаних багатомодових кабелів: 62,5 / 125 мкм і 50 / 125 мкм , де 62,5 мкм і 50 мкм - це діаметр центрального провідника , а 125 мкм - діаметр зовнішнього провідника. У багатомодових кабелях у внутрішньому провіднику світловий промінь відбивається від зовнішнього провідника під різними кутами. Кут відображення променя називається модою променя. У багатомодових кабелях із плавною зміною коефіцієнта заломлення режим поширення кожної моди має більш складний характер. Багатомодові кабелі мають більш вузьку смугу пропускання і забезпечують швидкість передачі від 500 до 800 МГц / км. Звуження смуги пропускання відбувається через втрати світлової енергії при відображеннях, а також через інтерференції променів різних мод. Для таких кабелів застосовується світло з довжиною хвилі 1330 нм і 840 нм.

Рис. 2.4. Багатомодове волокно зі східчастою зміною показника заломлення

Рис. 2.5. Багатомодове волокно з плавною зміною показника заломлення

Рис. 2.6. Одномодове волокно

Перевагами волоконно-оптичних ліній зв’язку є висока пропускна здатність, невелика величина погонного згасання і, отже, великі відстані передачі, відсутність шумів, що викликають помилки при передачі, неможливість перехоплення переданої інформації внаслідок відсутності зовнішніх випромінювань; можливість створення багатоканальної лінії шляхом застосування декількох передавальних лазерних пучків; несприйнятливість до електромагнітних завад; кабелі добре гнуться, а у відповідній ізоляції володіють гарною механічною міцністю.

Недоліками є складність виконувати відгалуження (трудність з'єднання з роз'ємами і між собою при необхідності нарощування довжини кабелю), а також висока вартість кабелю, обладнання та монтажу.