← Вернуться • Содержание книги • Скачать • Дальше →
В волоконных системах имеются также два других основных вида потерь: потери между соединителем и волокном рассматриваются в главе 5; нестыковки источника/детектора с волокном рассматриваются в главе 6.
Стекло (расплавленный кварц) является чаще всего использующимся материалом для производства оптических волокон.
Однако стоит отметить, что имеется и много других доступных типов волокон. Следующий раздел предоставляет краткое описание ряда других типов оптических волокон.
Принципы волоконно-оптической передачи весьма успешно работают также с оптическими волокнами, изготовленными из пластика. Однако они ограничены многомодовым строением со ступенчатым профилем показателя преломления. Из-за природы пластика в процессе изготовления создаются сердечник и оболочка со значительно различающимися показателями преломления. Обычными значениями показателей преломления являются примерно 1,5 для сердечника и примерно 1,4 для оболочки. Типичная апертура 0,5, что соответствует углу приема 30° (конус приема 60°).
В использовании пластиковых волокон есть три главных преимущества. Во-первых, они гораздо более устойчивы, чем стеклянные волокна. Они могут выдерживать без повреждений значительно большие, чем стеклянные волокна, удары, давление и напряжение. По этой причине они часто используются в грубой среде, такой, как автомобили. Во-вторых, они гораздо более гибкие, их проще обрабатывать и поэтому легче оконцовывать, чем стеклянные волокна. Наконец, при покупке оптом они обычно дешевле стеклянных волокон.
С другой стороны, есть ряд существенных недостатков. У них значительно выше ослабление, чем у стеклянных волокон, и они обычна используются лишь -на очень коротких (100м максимум) расстояниях. Оптимальная рабочая частота пластика 650 нм (используются красные светодиоды), при которой затухание примерно 300 дБ на километр. У них также очень ограничена рабочая полоса пропускания с максимальными скоростями передачи данных до примерно 10 Мбит/с на расстоянии максимум 50 м. Поэтому они редко используются для целей телекоммуникаций. Иногда они используются с 'оптическими конверторами для RS-232 со скоростью до 20 кбит/с и в очень коротких системах связи Ethernet до 10 Мбит/с. Стоит отметить еще одну проблему - у них гораздо меньшая максимальная рабочая температура, чем у стеклянных волокон (обычно около 85 °С).
Хотя большая часть передач по волокнам осуществляется в ближней инфракрасной зоне из-за соответственно низкого затухания у стекла на этих частотах, некоторые волокна изготавливают для специальных приложений в ультрафиолетовой зоне. Типичные значения затухания около 200 дБ на километр при 350 нм и 2000 дБ на километр при 200 нм. Поэтому они используются лишь для специфических приложений на очень коротких расстояниях. Наиболее типично их использование для научных измерений.
Меньшие инфракрасные частоты предусматривают наименьшие потери в стеклянных волокнах. Также, чем длиннее волна, тем меньше рассеяние, являющееся существенной причиной затухания сигнала при волоконной передаче. Следовательно, было бы желательно работать с системами с большей длиной волны, сместившись в средний инфракрасный диапазон. К сожалению, стекло почти полностью поглощает эти частоты.
Однако имеются некоторые материалы с очень низким сопротивлением потоку энергии на этих частотах. Ученые предположили, что с использованием этих материалов возможно достижение затухания вплоть до 0,001 дБ на километр. В настоящее время исследуются два таких компонента - фторид циркония и фторид бария. Однако проблема в трудности и стоимости производства этих веществ в очень чистом виде. Лучшие значения затухания, достигнутые в настоящее время, составляют примерно 25 дБ на километр для 2600 нм и примерно 700 дБ на километр для 5500 нм. Несмотря на это, ученые настроены оптимистически в отношении будущего этого вида волоконной технологии, которая позволила бы использовать для передачи без повторителей значительно большие расстояния.
В разделе 2.5 обсуждалось, что световая волна содержит электрическую и магнитную составляющие. Электрическая составляющая классифицируется как-либо вертикальная, либо горизонтальная по отношению к земле. В первом случае говорят, что луч света поляризован вертикально, а в последнем случае - поляризован горизонтально. Лучи света могут также находиться в некоторой степени поляризации между этими двумя. Когда через оптическое волокно проходит поляризованный свет, плоскость поляризации по мере прохождения волокна обычно меняется.
Оптические волокна можно сконструировать таким образом, что поляризация проходящего через них света будет сохраняться. В настоящее время такие виды волокон используются лишь для специальных датчиков, но в будущем их планируется использовать для одномодовых волоконных систем с очень высокими скоростями передачи данных.