Основы оптической связи

Задание 1
Привести рисунок, поясняющий конструкцию оптического волокна с указанием конструктивных компонентов. Указать достоинства и недостатки многомодовых и одномодовых оптических волокон. Привести рисунки, поясняющие распространение света в ступенчатых и градиентных оптических волокнах. Изучить рекомендации МСЭ-Т G651, G652, G653, G654, G655, G656, G657. Привести характеристики оптических волокон стандарта G651, G652, G655, G657. Характеристики представить в виде таблиц.

Рис. 1.1. Конструкция и принцип функционирования оптического волокна
Достоинства многомодовых ОВ по сравнению с одномодовыми:
1) Из-за большого диаметра сердцевины многомодового ОВ снижаются требования к источникам излучения, так как для ввода излучения могут применяться более дешевые и вместе с тем более мощные полупроводниковые лазеры, и даже светодиоды. Для электропитания светодиодов применяют очень простые схемы, что упрощает устройство, и уменьшает стоимость ВОСП.
2) В приемном оптическом модуле могут применяться фотодиоды с большим диаметром фоточувствительной площадки. Такие фотодиоды имеют низкую стоимость.
3) При сращивании многомодовых ОВ требуемая точность совмещения торцов на порядок ниже, чем в случае сращивания одномодовых ОВ.
4) Оптические разъемы для многомодовых ОВ по тем же причинам имеют на порядок менее жесткие требования, чем оптические разъемы для одномодовых ОВ.
Недостатки многомодовых ОВ:
1) В многомодовых ОВ распространяются сотни мод, минимальное затухание имеют центральные моды и моды низких порядков, а с повышением порядка затухание мод увеличивается, в результате затухание многомодовых ОВ больше, чем одномодовых (от 0.6 до 5 дБ на км).
2) В процессе распространения импульсы света расплываются и даже начинают перекрывать друг друга. Такое уширение импульсов называется дисперсией.
Дисперсия многомодового ОВ много больше, чем одномодового. Чем меньше значение дисперсии, тем больше поток информации может быть передан по ОВ.
Вывод: Повышенное затухание и малая полоса пропускания являются причиной того, что на основе многомодовых ОВ строятся, главным образом, местные, локальные и внутриобъектовые относительно низкоскоростные ВОСП.

Достоинства одномодовых ОВ:
1) Малое затухание (от 0,22 до 0,35 дБ/км)
2) Небольшая дисперсия, а значит, широкая полоса пропускания.
Вывод: Одномодовые ОВ применяют в подавляющем большинстве современных ВОСП, работающих чаще всего на базе аппаратуры SDH, благодаря чему имеется возможность создавать высокоскоростные высоконадежные магистральные и местные цифровые сети.
На рис. 1.2 показано различие распространения световых лучей в различных типах волокон.


Рис. 1.2. Ход лучей света в волокне

Рекомендация ITU-T G.651.1 - Характеристики многомодовых градиентных волоконно-оптических кабелей 50/125 мкм