Затухание сигнала, окна прозрачности

Кроме сложностей, связанных с уменьшением дисперсии волны, существует и проблема сохранения мощности передаваемого сигнала. Рассеивания и поглощения волны определяет диапазон применяемых волн в оптоволоконных технологиях.

Теоретически лучшие показатели достигаются на пересечении кривых поглощения и рассеивания. На практике зависимость затухания несколько сложнее и связана с химическим составом среды, в которой распространяется волна. В световодах основными химическими элементами являются кремний и кислород, каждый из которых проявляет активность на определенной частоте волны, с чем связано ухудшение теоретической прозрачности материала световода в окрестностях трех минимумов практического затухания. В итоге образуются три окна в диапазоне длин волн. В рамках этих окон затухание волны имеет наименьшее значение. Сам параметр оптических потерь измеряется в децибелах на километр.

22) Теория оптических коннекторов. Соединение двух световодов, наконечники оптических коннекторов. Типы коннекторов.

Потеря мощности или затухание оптической волны возникает при неточной центровке световодов. В этом случае часть лучей просто не переходит в следующий световод, или входит под углом более критического. При неполном физическом контакте волокон образуется воздушный зазор, в связи с чем возникает эффект возвратных потерь. Часть лучей при прохождении прозрачных сред с разной плотностью отражается в обратном направлении. При достижении сравнительно большого зазора на стыке световодов часть лучей может отразиться во внешнее пространство или будет нарушен эффект полного внутреннего отражения. Неидеальная геометрическая форма волокна также вносит вклад в потери мощности.

Наконечники оптических коннекторов

Чтобы обеспечить сохранность хрупкого волокна при многократном совмещении, их оконечные отрезки помещают в керамические, пластмассовые или стальные наконечники. Большинство наконечников имеют цилиндрическую форму с диаметром 2,5 мм. Встречаются конические конструкции, а коннекторы LC имеют наконечник диаметром 1,25 мм.

Внутри наконечников существует канал, в который вводится и фиксируется химическим или механическим способом очищенный от оболочки световод (см. рис.9.3). Для удаления защитного покрытия могут использоваться как специальные механические инструменты, так и химически активные растворы. Внутри наконечника световод может фиксироваться как по всей длине канала (чаще это методы на основе клея), так и в точке ввода волокна в наконечник (механические методы). Процесс механической фиксации занимает гораздо меньше времени (до нескольких минут) и основан на "придавливании" волокна с помощью полимерных материалов. Но он является недолговечным и менее надежным. Химический способ говорит сам за себя. Чаще всего фиксирующим составом в данной технологии выступают эпоксидные растворы, как наиболее надежные. Однако период полного загустевания такого состава весьма продолжителен - до суток. После установки световода в коннектор необходимо отшлифовать торец наконечника.

23) Источники и приемники оптического излучения. Типы и основные особенности светоизлучающих диодов и фотодиодов.

К источникам оптического излучения относятся: обычные светоизлучающие диоды; суперлюминисцентные светодиоды; лазерные светодиоды.

Приемниками оптического излучения являются: фотодиоды; фототранзисторы; p-i-n фотодиоды; лавинные фотодиоды.

Светоизлучающие диоды

Светоизлучающие диоды характеризуются большим сроком службы, меньшим временным дрейфом параметров, большей линейностью и меньшей температурной зависимостью излучаемой мощности, низкой стоимостью и простотой эксплуатации.

Излучение возникает в процессе рекомбинации носителей заряда, которые образуются при прохождении тока через диод. Поскольку, оно имеет спонтанный характер, который определяется случайными характеристиками, можно использовать только модуляцию по интенсивности излучения. Мощность излучения светодиодов может достигать нескольких десятков мкВт, ширина спектра - до 200 нм, а ширина диаграммы направленности (ширина пучка) - до 120°.

Фотодиоды

Приемник излучения должен преобразовать оптический сигнал в электрический. Поскольку информационный сигнал содержится в модулированном световом потоке, этот поток должен быть принят как можно полнее и без искажений. Так как рабочая поверхность приемника - намного больше сечения световода, потери при переходе излучения в приемник будут намного меньше, чем при переходе от источника в линию. Для приема излучения могут использоваться фотодиоды. Это - полупроводниковые приборы на основе кремния, германия и соединений элементов третьей и пятой групп.

В обычных фотодиодах формируется ток, зависящий от интенсивности падающего излучения, их отличают хорошая линейность и стабильность работы, малое время отклика, но они не обеспечивают усиление фототока.

24) Монтаж оптических каналов связи. Клеевая технология, технология сваривания оптического волокна и технология механического совмещения.

При монтаже оптических каналов связи приходится сталкиваться с проблемой непосредственного соединения световодов, поскольку технологическая длина оптического волокна обычно не превышает нескольких километров. Реальная трасса линий имеет длину в десятки, иногда сотни раз, большую.

В оптическом кабеле могут возникать повреждения волокна под воздействием грызунов или окружающей среды. В этом случае замена всего технологического отрезка кабеля нецелесообразна и необходимо восстановить поврежденный световод в локальной точке.

Клеевая технология

Процедура установки коннектора по клеевой технологии содержит порядка двух десятков технологических операций и в общих чертах состоит из подготовки оптического волокна, фиксации световода внутри коннектора клеевым составом, удалении излишков волокна, шлифовки и полировки.

Технология сваривания волокна

Сварка оптических волокон основана на расплавлении световодов электрической дугой, с последующим их соединением. Для выполнения этой операции применяют специальные сварочные аппараты. Главное их отличие заключается в применяемых методах точного совмещения свариваемых волокон. В настоящее время ручные аппараты устарели и не применяются. Температуру, расположение и продолжительность дуги в современных аппаратах контролирует электроника. Полностью автоматические приборы также управляют и процессом совмещения световодов. Контроль процесса совмещения в подобных приборах производится за счет подачи тестовых сигналов в свариваемые световоды или за счет оптической телеметрии профилей волокон.

Технология механического совмещения

Широкое распространение получил и механический способ сведения волокон с помощью так называемых сплайсов (от английского splice).

Простейший сплайс представляет собой вытянутую конструкцию с каналом для ввода сращиваемых световодов. Волокна подаются с противоположных концов. Сам канал может быть заполнен гелем для заполнения зазоров между световодами. После соприкосновения волокон обычно дополнительно производят их механическую фиксацию за счет всевозможных защелок.

25) Основные задачи конструирования цифровых кабелей. Назначение кабелей и нормируемые требования. Влияние температуры и механических нагрузок на работоспособность и параметры кабеля. Процесс старения кабеля.

Если тебе попался этот вопрос, то это твой счастливый день! Потому что это мы не проходили и это нам не задавали =) Удачи.