ЖУРНАЛ «СТА» №4/2002

дартного многомодового оптоволокна фирмы Siemens, используемого для по- строения оптических сетей PROFIBUS, коэффициент затухания при длине вол- ны до 1300 нм составляет 0,8…1,0 дБ/км. Или другой пример: для внут- ренней прокладки, в частности, для ор- ганизации протяжённых сетей внутри зданий широко применяется оптичес- кий кабель Indoor MiniBreakout (2, 4, 6, 8, 12, 16 или 24 оптоволокна) фирмы Belden, многомодовые оптические во- локна которого при длине волны до 1300 нм имеют коэффициент затухания всего 0,5...0,8 дБ/км (табл. 3). Поглощение в оптическом материале определяет долю энергии волны, пре- образуемую в тепловую энергию. Под поглощением в материале оптоволокна понимается поглощение света остаточ- ными примесями в кварцевом стекле. У кварцевого стекла это проявляется в наличии полос в частотном спектре по- глощения в области длин волн 725, 875, 950, 1125, 1225 и 1370 нм, соответству- ющих гармоникам фундаментальной частоты колебаний межатомной связи в гидроксильных ионах ОН – и частоте колебаний связи SiO. Концентрация ионов OH – один на миллиард дает по- тери 1 дБ/км при длине волны 950 нм и около 3 дБ/км при 1225 нм. Путь реше- ния этой проблемы очевиден — дегид- ратация материала, уменьшающая чис- ло гидроксильных ионов OH – . Другие виды поглоще- ния вызваны остаточными примесями переходных ме- таллов, например ионами Fe 3+ и Cr 2+ . Поглощение све- та в кварцевом стекле вызы- вается и легирующими при- месями, добавляемыми в стекло для изменения показа- теля преломления. Рассеяние определяет часть оптической энергии, которая переизлучается в направле- нии, отличном от первона- чального. Рассеяние света вы- звано присутствием в стекле микроскопических неодно- родностей и изменением ве- личины плотности самого ма- териала (кварца). Это явление описывается как релеевское рассеяние, интенсивность ко- торого обратно пропорцио- нальна длине волны в четвер- той степени. Неоднородности появляются как неизбежное зло в процессе изготовления оптоволокна. Как правило, чем ниже температура осаждения стеклообразую- щего вещества, тем меньше флуктуации плотности материала. При длине волны 1000 нм потери за счет рассеяния со- ставляют порядка 0,75 дБ/км. Потери, вызванные микро и макро- изгибами волокна, неизбежны всякий раз, когда волокно имеет отклонения от правильной геометрической формы или не размещено вдоль прямой ли- нии. Микроизгибы носят случайный характер и являются вариациями про- филя границы ядра и оптической обо- лочки, то есть фактически проявлени- ем технологического дефекта. Макро- изгибы являются следствием непра- вильной прокладки оптоволоконного кабеля. Кроме увеличения затухания, при этом снижается предел прочности кабеля на разрыв (максимально допус- тимая нагрузка на растяжение или из- гиб, не приводящая к повреждению 79 В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА © 2002National InstrumentsCorporation.All rights reserved.Product and company names listed are trademarks or trade names of their respective companies. Для получения подробной информации посетите Web-сайт компании ni.com/russia Решения для Реального Времени Сбережения Извлеките выгоду из сокращения времени разработки приложений при использовании платформы жесткого реального времени LabVIEW™ Real-Time. Создайте в кратчайшие сроки свои пользовательские системы, интегрирующие возможности широкого ряда устройств измерения и автоматизации, таких как: • Быстродействующие устройства аналогового ввода-вывода • Счетчики-таймеры • Системы управления движением • Устройства цифрового ввода-вывода • Канал общего пользования (КОП, англ. -GPIB) • CAN • Последовательный порт RS-232 В компании National Instruments проводятся бесплатные курсы Hands-on по программному обеспечению LabVIEW. Звоните в офис, а также посетите Web-сайт www.labview.ru/handson или пишите на e-mail: handson@labview.ru . 095 238 7139 117049, Москва, Ленинский проспект 1/2, офис 1013, e-mail: ni.russia@ni.com #228 СТА 4/2002 www.cta.ru световода; для стандартного оптоволо- конного кабеля фирмы Siemens — до 800 Н при кратковременном воздейст- вии). Потери, связанные с отражением на концах световода, обусловлены отра- жением Френеля, о котором говори- лось ранее. В разговоре о потерях хоте- лось бы подчеркнуть фундаментальное отличие между оптическим кабелем и медным (витая пара, коаксиал): в слу- чае медного проводника потери в ли- нии пропорциональны увеличению ча- стоты передаваемого сигнала, в то вре- мя как потери в оптическом волокне практически постоянны для широкого диапазона частот (рис. 7). Отдельно хочется остановиться на вопросах температурной и радиацион- ной стойкости оптоволокна. Температурные колебания оказыва- ют влияние на абсолютные значения коэффициентов преломления ядра и оптической оболочки, а следовательно, и на их разность, что может приводить к нарушению условий существования одной моды и появле- нию дополнительных мод. При этом перерас- пределение энергии между модами приведет к потере мощности ос- новного сигнала. Разли- чие коэффициентов теплового расширения стеклянного сердечника и полимерной оптичес- кой оболочки увеличи- вает потери на микроиз- гибах. Поскольку тем- пературные колебания ухудшают прочностные характеристики оптово- локна и кабеля в целом, диапазон температур, допустимых при про- кладке кабеля (–5…+50°С для кабелей Belden и Siemens), более Тип оптоволокна Размеры диаметра ядра и оболочки (мкм) Длина волны (нм) Коэффициент затухания (средний/макс., дБ/км) Ширина полосы пропускания (МГц·км) Допустимая длина линии гигабитного Ethernet (м) Показатель преломления 50/125 50 ± 2,5 850 2,5/2,7 600 550 1,481 125 ± 2 1300 0,5/0,8 1200 550 1,476 62,5/125 62,5 ± 2,5 850 3,0/3,2 200 220 1,495 125 ± 2 1300 0,6/0,9 600 550 1,490 Таблица 3. Основные характеристики многомодового оптического волокна кабеля Indoor Mini-Breakout фирмы Belden