Обновленные технические характеристики и спецификации одномодового оптоволокна стандарта G.652.D

В настоящее время в промышленности и на производстве для организации связи используются различные типы и стандарты волоконно-оптических кабелей. У каждого такого типа кабеля существует своя область применения. Развитие этих технологий отражается и на развитии систем передачи данных.

Этот обзор посвящен анализу особенностей волоконно-оптического кабеля (рис. 1) и изменению стандарта G.652. В стандарте на этот вид кабеля он характеризуется как оптоволокно, способное работать с длиной волны 1310, 1550 и 1625 нм.

Рис. 1. Строение оптоволоконного кабеля G.652.D [3]

Оптические волокна состоят из высококачественной легированной кварцевой сердцевины, окруженной оболочкой из плавленого кварца, и покрыты двойным слоем на основе акрилата. Усовершенствованное одномодовое волокно обеспечивает повышенную производительность в диапазоне длины волны от 1260 до 1625 нм. Затухание по всей длине невелико.

Основные технические характеристики стандарта оптоволокна представлены в таблице 1.

Примечание. * Максимальное ослабление на изгибах не превышает указанные значения при условии выполнения требований, приведенных в таблице.

Это волокно используется для одноволновой и многоволновой передачи и спектрального уплотнения в диапазоне длины волны 1,55 мкм. Есть возможность обеспечивать передачу информации со скоростью порядка 10 Гбит/c.

К главным преимуществам стандарта G.652 следует отнести [4, 5, 7]:

• Незначительные оптические потери по всему спектру (1260–1625 нм), что обеспечивает более чем 50%-ное увеличение возможности использования спектра, а значит, поддержку не только 16‑канального CWDM, но и DWDM.
• Использование современных технологий производства, которые позволяют сократить дефекты передачи данных для снижения и стабилизации потерь производительности в диапазоне 1400 нм.
• Длительное затухание в волокне и высокая надежность передачи за счет применения синтетического кремния высокой чистоты.
• Возможность использования диапазона длины волны от 1260 до 1625 нм.
• Низкие значения ослабления и шума во всем диапазоне длины волны.
• Возможность совместной работы оптоволокна разных стандартов.

На рис. 2 представлено сравнение графиков зависимости затухания в волокне стандартов G.652.B и G.652.D [2].

Рис. 2. Зависимость затухания в оптоволокне двух стандартов от длины волокна

Исследования, проведенные в OFS, показали, что волокно G.652.D демонстрирует бóльшую надежность передачи данных, чем G.652.B (табл. 2).

Волноводная дисперсия возникает из-за того, что свойства волновода зависят от соотношения его размеров и длины волны излучения. Большинство современных ВОЛС работает в третьем окне прозрачности, совпадающем с восьмым минимумом поглощения кварцевого стекла. Стандартное одномодовое ступенчатое волокно в этой области обладает значительной дисперсией — 17 пс/км·нм, а длина волны нулевой дисперсии λ0 составляет 1,31 мкм (рис. 3а) [4, 6].

Рис. 3. Дисперсия и характерный профиль показателя преломления одномодовых волокон:
а) стандартное ступенчатое волокно;
б) волокно со смещенной дисперсией;
в) волокно с выровненной дисперсией

Одномодовое волокно со смещенной дисперсией имеет нулевую дисперсию в третьем окне прозрачности. Для перемещения λ0 в область длины волны с минимальными потерями увеличивают разность показателей преломления сердцевины и обкладок и таким образом увеличивают волноводную дисперсию. Технически это реализуется путем повышения уровня легирования сердцевины. Для сопутствующего снижения потерь используется треугольный профиль легирования (рис. 3б). Однако это волокно не пригодно для работы в системах со спектральным разделением каналов из-за их сильного нелинейного взаимодействия, обусловленного эффектом четырехволнового смешения, а также эффектами фазовой само- и кроссмодуляции [4, 6].

Одномодовое волокно с выровненной (компенсированной) дисперсией обладает малой, но не нулевой хроматической дисперсией в широком диапазоне длины волны. Плоский максимум в спектре дисперсии, вблизи которого ее величина остается малой (2 пс/км·нм), получается при еще большем увеличении скорости изменения волноводной дисперсии. Это реализуется путем создания на границе сердцевины и обкладки областей с уменьшенным показателем преломления (рис. 3в) [4, 6].

Кроме того, в некоторых кабелях нужно отслеживать, имеются ли на пути следования волокна изгибы. Они могут нанести ущерб качеству распространения сигнала в дальнемагистральных системах.

На рис. 4 [11] представлен внешний вид одномодового оптического волокна. Областью его применения являются волоконно-оптические сети, некоторое лабораторное оборудование и установки, а также волоконно-оптические датчики.

Рис. 4. Внешний вид кабеля

Оптоволоконные кабели имеют много преимуществ и используются для передачи значительных объемов информации на большие расстояния. С помощью таких кабелей можно создавать высокопроизводительные сети не только для передачи голоса, видео и/или данных в офисах и организациях, но и для связи более крупных групп потребителей.