Оптические волокна играют решающую роль в современных сетях связи, когда речь идет о передаче данных на высокой скорости без потери сигналов. Однако оптические волокна также имеют определенные недостатки, на которые следует обратить внимание, поскольку они могут привести к затуханию. Проще говоря, затухание — это явление, при котором в оптическом волокне теряется мощность сигнала при прохождении через среду. Это делает важным изучение типов, причин и способов устранения затухание в оптических волокнах.
Что такое Затухание в оптическом волокне?
Как упоминалось ранее, затухание в оптическом волокне влечет за собой потерю мощности сигнала при его перемещении из одной точки в другую. Это естественный процесс, поскольку световой сигнал проходит через оптоволокно и взаимодействует с окружающей средой. Слишком сильное затухание приводит к ухудшению качества передачи, увеличению частоты битовых ошибок и ухудшению целостности данных. Обычно он измеряется в дБ/км.
Что такое затухание сигнала?
Затухание сигнала — это не только снижение световой энергии, но также включает в себя ряд физических явлений и явлений окружающей среды, которые определяют эффективность процесса распространения света внутри волокна. Типичные симптомы затухания сигнала включают:
Более низкий уровень оптической мощности в приемнике ограничивает расстояние передачи.
- Искаженная форма сигнала приводит к ошибкам при высокоскоростной передаче данных.
- Снижение эффективности передачи, особенно для многоскачковых сетей.
- Преодоление затухания сигнала позволит добиться хорошего качества передачи сигнала.
Типы затухания
При затухании в оптических волокнах наблюдается несколько типов затухания, в том числе:
1. Затухание поглощения
Поглощение – это преобразование энергии света в тепло, происходящее за счет взаимодействия энергии света с веществами в стекле волокна. К таким веществам относятся примеси, такие как переходные металлы или ионы OH-. Затухание поглощения обычно оказывает большее влияние на мощность сигнала на определенных длинах волн, например 1400 нм.
2. Затухание рассеяния
Рассеяние происходит из-за взаимодействия световых волн и дефектов внутри волокна. Наиболее типичным типом рассеяния является рэлеевское рассеяние, которое преобладает в одномодовых оптических волокнах.
3. Потери на изгибе
Волокна чувствительны к изгибу. Изгибы большого радиуса называются макроизгибами, при которых свет выходит за пределы сердцевины волокна. С другой стороны, микроизгибы — это небольшие изгибы, возникающие вдоль самого волокна, обычно из-за производственных или экологических нагрузок.
4. Потери в разъемах и соединениях
Соединение между двумя волокнами приводит к потерям из-за затухания. Неправильное выравнивание, воздушные зазоры или загрязнение концов волокна могут привести к значительному снижению сигнала.
Снижение затухания в практических приложениях
Различные способы, которые инженеры используют для решения проблемы затухания в реальных системах оптоволоконной связи, включают следующее:
1. Выбор хороших волокон: Использование волокон с низкими потерями и низким рассеянием предотвращает потери, присущие материалу волокна.
2. Правильная установка оптоволокна: Обеспечение отсутствия резких поворотов и любого рода напряжений на волокнах исключает потери из-за изгиба.
3. Обеспечение чистоты разъемов: Загрязнение разъемов приводит к потерям из-за загрязнения, отсюда и необходимость надлежащей чистоты разъемов.
4. Установка оптических усилителей: Оптические усилители, такие как EDFA (усилитель из легированного эрбием волокна) и рамановские усилители, можно использовать для компенсации потерь на расстоянии без изменения формы света из его оптического состояния в электрическое.
Экологические причины затухания
На затухание в оптических волокнах могут влиять некоторые внешние условия, приводящие к потере оптической мощности следующим образом:
1. изменение температуры: Высокая или низкая температура вызывает изменение характеристик волокна, что делает его поглощающим и рассеивающим.
2.Изменение влажности и влажности окружающей среды: Наличие воды в покрытии волокна и разъемах приводит к потерям из-за поглощения.
3.Вибрация и механическое напряжение: Причина проблемы микро- или макро-изгиба.
Затухание против усиления
|
Сценарий |
Влияние затухания | Решения по усилению |
|
Передача на большие расстояния |
Постепенное снижение мощности сигнала | Оптические усилители (EDFA, Raman) |
| Высокоскоростные сети | Искажение формы сигнала и потенциальные ошибки данных |
Повторители или регенераторы |
| Обслуживание сети |
Загрязнение разъема и изгиб волокна |
Регулярная чистка, правильная прокладка кабеля |
Сочетание эффективного контроля затухания и методов усиления гарантирует надежность оптических сетей на больших расстояниях и на очень высоких скоростях.
Заключение
Затухание в оптоволокне — естественное явление, которое влияет на мощность сигнала и эффективность всей сети. К основным формам затухания относятся поглощение, рассеяние, потери на изгибах и потери в разъемах или соединениях. Затухание можно свести к минимуму за счет выбора волокон хорошего качества, оптимальной прокладки оптоволоконного кабеля и использования оптических усилителей. Сотрудничество с надежным поставщиком оптоволоконного кабеля, таким как ОМС это еще один ключевой фактор.
