Спектральная зависимость дисперсионных характеристик и нормы коэффициента хроматической дисперсии стандартных одномодовых ОВ (G.652).

Спектральная зависимость дисперсионных характеристи

Стандартные одномодовые волокна (SM) со ступенчатым профилем показателя преломления появились на рынке телекоммуникаций в начале 1980-х годов как реальная альтернатива многомодовым волокнам при построении волоконно-оптических линий дальней связи. Конструктивное уменьшение диаметра сердцевины с 50 мкм до 8–10 мкм при передаче на длинах волн 1310 нм и выше позволяло обеспечить одномодовый режим передачи.

В этом случае в оптических волокнах полностью отсутствует наибольшая составляющая дисперсии — модовая дисперсия, что увеличивает реальную полосу пропускания более чем на порядок (коэффициент хроматической дисперсии составлял примерно 20 пс/(нм·км) ^*)). Таким образом, впервые по волокну заработали системы передачи со скоростями 100 Мбит/с и выше на межстанционных городских сетях и междугородных линиях. К тому же, переход на длины волн оптических несущих 1310 нм и 1550 нм позволял значительно уменьшить затухание в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) и увеличить длины регенерационных участков до 40–50 км. В 1988 г. ITU-T впервые стандартизировал этот тип OОВ — Рекомендация G.652 вошла в так называемую Синюю книгу.

______________________________________________________________

*) Единица измерения хроматической дисперсии пс/(нм·км) показывает,

на сколько пикосекунд расширяется импульс при прохождении 1 км

линии и ширине спектра источника излучения 1 нанометр.

Дальнейшее активное применение одномодовых волокон в 1990-х годах обусловила относительная простота технологии их производства, а, соответственно, и относительно невысокая стоимость, а также активное построение транспортных сетей связи в мире. Коэффициент затухания у большинства производителей был уменьшен до 0, 2–0, 25 дБ/км.

В последнее время одномодовые волокна стали использовать на длине волны 1550 нм для организации систем со спектральным уплотнением (WDM) при небольшом количестве несущих (поскольку хроматическая дисперсия достаточно велика). Развитие таких систем заставило задуматься о возможности использования диапазона Е (1360–1460 нм), который был недоступен из-за пика поглощения на ионах гидроксильной группы (1383 нм). В результате, после совершенствования технологии дегидратации, появились одномодовые волокна с так называемым сглаженным водным пиком (LWP, Low Water Peak) (пунктирная линия на рис. 1). Достаточно удачным моментом является то, что для ООВ этого типа длина волны отсечки (пунктирная линия λ с) находится рядом с основной рабочей длиной волны 1310 нм. В этом случае волокна менее чувствительны к потерям вследствие изгибов и других деформаций.

Потребность в интегрированной передаче пользователям голосовых сообщений, видеосигналов и данных дала толчок активному развитию оптических технологий на сетях доступа. Здесь одномодовые волокна из-за своей низкой стоимости и широкополосности нашли применение в пассивных оптических сетях (PON) и других технологиях.

Большая пропускная способность систем на одномодовых волокнах обусловила их использование в локальных сетях для организации Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. А для кампусных линий (соединяющих здания). Это наиболее удачный тип среды передачи, ведь здесь широкополосность сочетается с малым затуханием.

Таким образом, стандартные одномодовые волокна (G.652) находят широкое применение на сетях связи самых различных типов из-за своей технологичности, невысокой стоимости, пригодности для работы во всех спектральных диапазонах, как с системами спектрального уплотнения, так и без них.

Последняя редакция Рекомендации G.652 (2005 г.) содержит параметры и характеристики четырех типов одномодовых ОВ, несколько отличающихся по свойствам и, соответственно, по назначению (табл. 2). В частности, для волокон типов G.652C и G.652D как раз характерен «сглаженный водный пик».

Современные одномодовые ОВ обычно имеют коэффициент хроматической дисперсии порядка 2–3, 5пс/(нм·км) на длине волны 1310 нм и 17–18 пс/(нм·км) на длине волны 1310 нм, а также коэффициент затухания — соответственно 0, 32–0, 38 дБ/км (1310 нм) и 0, 17–0, 25 дБ/км (1550 нм).

Различия в применении волокон G.652 четырех видов рассмотрены ниже.

Волокна G.652A находят сейчас самое широкое применение. Они предназначены для работы в составе ОК на транспортных сетях связи для поддержки систем передачи SDH до STM-16 (2, 5 Гбит/с), ограниченно STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) для внутристанционных соединений. Кроме того, благодаря невысокой стоимости, их активно используют для построения оптических сетей доступа, например PON при скорости передачи до 2, 5 Гбит/с, а также в локальных сетях для поддержки Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet для внутренних и кампусных (до 40 км) линий.

Волокна G.652B отличаются более низкими коэффициентами затухания и поляризационной дисперсии, что позволяет использовать их на транспортных сетях более высокоскоростных систем передачи — до STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с) для внутристанционных и межсетевых интерфейсов. Также возможно использование в системах с WDM для передачи потоков до STM-64 (10 Гбит/с) при ограниченном числе несущих в диапазоне длин волн 1550 нм (диапазон C).

Волокна G.652C аналогичны виду G.652A, однако имеют подавленный водный пик на 1383 нм, благодаря чему их можно использовать, кроме всех указанных применений, еще и в диапазоне Е (1360– 1460 нм).

Волокна G.652D подобны виду G.652В, но также имеют подавленный водный пик на 1383 нм и могут быть использованы в диапазоне Е (1360–1460 нм), а системы WDM — в расширенном диапазоне длин волн 1360–1565 нм (диапазоны E, S, C).