Предисловие

Свет в стеклянной среде может переносить больше информации на большие расстояния, чем электрический сигнал в медной среде. Он также не подвержен электростатическим или электромагнитным влияниям. Данная книга дает всесторонний обзор принципов действия, производства и использования оптического волокна, с большим акцентом на вопросы установки и разрешения проблем применения.

Первым шагом в разработке волокна для использования в передаче данных было создание стеклаг настолько чистого, чтобы был сохранен один процент света в конце волокна длиной один километр, традиционное расстояние для телефонных систем на медной основе (без повторителей). При этом затухание составляет 20 дБ на километр (20 дБ/км). В течение 1960-х гг. исследователи во всем мире работали над этой проблемой, и прорыв произошел в 1970 г., когда ученые из Корнинга (Corning) д-р Морер (Dr. Maurer), д-р Кек (Dr. Keck) и д-р Шульц (Dr. Schultz) создали волокно с требуемыми параметрами затухания.

С тех пор с точки зрения производительности и применений технология стеклянных волокон чрезвычайно продвинулась.

Производительность современного волокна приближается к теоретическому пределу изготовленных на кварцевой основе стеклянных материалов, и это позволяет волокну при использовании с соответствующей электроникой передавать оцифрованные световые, сигналы без усиления на расстояния, существенно большие 100 км. По сравнению с ранними уровнями затухания 20 дБ на км, современные достижимые уровни - менее 0,35 дБ/км на 1310 нанометрах (нм) и 0,25 дБ/км на 1550 нм - совершенно поразительны.

Оптическое волокно широко используется в различных областях; назовем лишь немногие:

• автомобильная промышленность;
• здравоохранение;
• воспроизведение изображений;
• освещение;
• машинное видение;
• микроскопия;
• ночное видение;
• управление транспортными потоками;
• передача данных;
• локальные сети.

Эта книга дает как новичку, так и опытному пользователю твердое понимание принципов и практической реализации применения волоконных кабелей в промышленных приложениях. После прочтения книги, мы надеемся, у вас будут:

• прочные знания в области волоконно-оптических систем связи;
• понимание современного положения в волоконно-оптической технологии и в практике развертывания систем связи;
• достаточный объем знаний для соединения и тестирования волоконно-оптических систем;
• знание нужных процедур по установке и оконцовыванию кабелей;
• знания для установки вашей собственной полностью работоспособной волоконно-оптической системы;
• интуитивное понимание новых подходов в разрешении проблем с волоконной оптикой. Эта книга предназначена для следующих категорий инженеров и техников:
• инженеров контрольно-измерительной аппаратуры;
• инженеров-электриков;
• проектировщиков и менеджеров;
• дизайнеров;
• инженеров и техников по телекоммуникациям;
• инженеров по управлению технологическими процессами;
• инженеров, техников и контролеров по техническому обслуживанию;
• инженеров-консультантов;
• системных программистов;
• электриков;
• электротехников и техников по измерительной аппаратуре.

Для понимания очерченных концепций будет полезно базовое знание принципов электротехники и электроники, но в книге рассматриваются также и основы, поэтому понимать ключевые понятия будет проще.

Материал в книге изложен последовательным образом для обеспечения логичного изложения предмета волоконной оптики. Он изложен также в том порядке, какой используется в проектировании волоконно-оптической системы передачи. Книга имеет следующую структуру.

Глава 1: Введение в волоконно-оптические системы. Эта глава представляет основы к содержанию книги, исторический обзор развития волоконно-оптической связи и сравнение технологий на медной основе и волокошо-оптической технологии.

Глава 2: Определения и фундаментальные принципы волоконно-оптических систем связи. Эта глава является введением в важные принципы и понятия электронной связи. Она также содержит краткий обзор различных видов медных кабелей и их рабочих характеристик.

Глава 3: Теория волоконно-оптической передачи. Эта глава обсуждает теорию, связанную с передачей информации по оптическим волокнам. В ней рассматриваются различные виды доступных волокон, параметры передачи, различные моды передачи и потери, связанные с оптическими волокнами.

Глава 4: Строение волоконно-оптического кабеля. Данная глава детализирует различные виды доступных волоконно-оптических кабелей и описывает их устройство. Излагаются подробные сведения по применению и окружению, в котором используется каждый вид конструкции кабеля.

Глава 5: Соединения и коннекторы. Эта глава предоставляет подробное описание различных видов коннекторов и соединений, которые используются с волоконно-оптическими кабелями, преимущества и недостатки каждого из них. Приведено также подробное практическое описание процесса соединения волоконно-оптических кабелей.

Глава 6: Оптические устройства. В этой главе обсуждаются теория и принципы действия оптических устройств, включая генераторы, детекторы, соединители, решетки (grates) и усилители. В ней представлены подробно различные виды доступных оптических устройств, их рабочие характеристики и ограничения.

Глава 7: Установка волоконно-оптических кабелей. Эта глава описывает различные способы, использующиеся для установки волоконно-оптических кабелей. В ней изложен практический подход к прокладке кабелей в различных условиях и выделяются возможные проблемы, с которыми можно столкнуться.

Глава 8: Проектирование волоконно-оптической системы. Эта глава представляет систематический практический подход к проектированию волоконно-оптической системы связи. В ней подробно обсуждается анализ как энергетического потенциала, так и бюджета полосы пропускания, а также предоставляется полезная информация об эффективном контроле расходов при реализации волоконно-оптических систем.

Глава 9: Тестирование волоконно-оптических систем. Эта глава описывает тесты, которые можно провести с оптическими волокнами, и объясняет, как проводить тестирование перед и после установки волоконно-оптических систем. Приведено также краткое описание измерения параметров волокна.

Глава 10: Технологии, использующие волоконную оптику. В этой главе кратко обсуждаются основные технологии и стандарты, использующие оптические волокна в качестве среды передачи.