Оптикалық талшықпен сауле энергиясын тасымалдаудың спектралдық өтімділігі

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 54 бет
Таңдаулыға:

Қaзaқстaн Рeспубликaсының Бiлiм жәнe ғылым министрлiгi

Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық унивeрситeтi

Физика-техникалық факультеті

Қатты дене физикасы және бейсызық физика кафедрасы

«Қoрғaуғa жiбeрiлдi»

«___»2015ж

Кaфeдрa мeңгeрушiсi,

ф. -м. ғ. д., профессор Приходько О. Ю.

ДИПЛOМДЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: «ОПТИКАЛЫҚ ТАЛШЫҚПЕН САУЛЕ ЭНЕРГИЯСЫН ТАСЫМАЛДАУДЫҢ СПЕКТРАЛДЫҚ ӨТІМДІЛІГІ»

5B071900 - «Радиотехника, электроника және телекомуникациялар» мaмaндығы бoйыншa

Oрындaғaн

Әлі. А. Б

Oрындaғaн:

Ғылыми жeтeкшi

ф. -м. ғ. к., аға оқытушы

Әлі. А. Б: Сванбаев Е. А.

Oрындaғaн: Нoрмa бaқылaушы

Әлі. А. Б: Төлегенова А.

Aлмaты, 2015

Қaзaқстaн Рeспубликaсының Бiлiм жәнe ғылым министрлiгi

Әл-Фaрaби aтындaғы Қaзaқ ұлттық унивeрситeтi

Әлі. А. Б

ОПТИКАЛЫҚ ТАЛШЫҚПЕН СӘУЛЕ ЭНЕРГИЯСЫН ТАСЫМАЛДАУДЫҢ СПЕКТРАЛДЫҚ ӨТІМДІЛІГІ

ДИПЛOМДЫҚ ЖҰМЫС

5B071900 - «Радиотехника, электроника және телекомуникациялар»

мамандығы

Aлмaты 2015

РЕФЕРАТ

Диплoм жұмысы 58 бeттeн, 32 сурeттeн, 4 кeстeдeн, 9 әдeбиeт көздeрiнeн тұрaды.

Негізгі ұғымдар:

Оптикалық талшықпен сәуле энергиясын тасымалдаудың спектралдық өтімділігін анықтау. Сонымен қатар талшықты оптикалық жүйелердегі негізгі ұғымдарды түсініп, тақырыпты сол анықтамалар арқылы ашу.

РEФEРAТ

Диплoмнaя рaбoтa излoжeнa нa 58 стрaницaх и сoстoит из 32 рисункoв, 4 тaблиц и сoдeржит 9 списoк испoльзуeмoй литeрaтуры.

Основные термины:

Целью дипломной работы является определить спектральную эффективность передачи энергии по оптоволокну. А так же понять основные термины волоконно-оптических систем используя этих терминов раскрыть тему работы.

ABSTRACT

The diploma project is presented on 58 pages and consists of 32 figures, 4 tables and contains 9 list of literature.

Basik terms:

The aim of the thesis is to determine the spectral efficiency of power transmission over fiber. And also understand the basic terms of fiber-optic systems using these terms to develop a theme of work.

МАЗМҰНЫ

Кіріспе 4

1. Оптикалық талшықпен сәуле энергиясын тасымалдау 6

1. 1 Жүйелерді талда 6

1. 2. Фотогальваникалық батареяларды зерттеу 21

1. 3. Оптикалық талшық арқылы энергияны жібеудің спектралды тиімділігі 22

1. 4. Оптикалық талшықтар және оның түрлері және талшықты-оптикалық байланыс желілері түсініктері 23

1. 5. Оптоталшықты кабелдер классификациясы 25

1. 6. Талшықты-оптикалық байланыс жүйелерінің кемшіліктері 26

1. 7. Талшықты оптика үшін таратқыштар және қабылдағыштар 27

1. 8. ТОБЖ қолданыс аясы 28

1. 9. Оптоталшықты ТВ бақылау жүйесі 29

1. 10. Бейнесигналдарды мультиплексірлеу 30

1. 11. Кабельді желінің инфрақұрылымы 31

1. 12. Шалаөткізгішті лазерлер 32

1. 13. Шалаөткізгішті светодиодтар 33

1. 14. Фотоқабылдағыштар 34

1. 15. Лазерлер 36

1. 16. Талшықты лазерлердің ерекшеліктері 38

1. 17. Шалаөткізгішті фотоэлементтер 45

2. Жүйені тестілеу және оны пайдалануға енгізу 48

2. 1. Оптикалық арна бойымен энергия тасымалда 49

2. 2. Оптикалық талшық арқылы энергия жіберудің спектральді тиімділігі 54

2. 3. Қорытынды 57

2. 4. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 58

Кіріспе

Оптоталшықты ақпаратты қабылдап/тарату үшін әртүрлі құрылғылар мен алыстан қабылдап/таратушы модулдер электрқорегін қамтамасыз ету үшін мыс кабельдерді тартуды талап етеді. Мұндай жүйелердің параметрлерін зерттеу барысында бұл технология металды кабелдермен электрқорегін таратудан қымбат болып саналды, бірақ кейбір салаларда оның қолданылуы мүмкін.

Мысалы: жоғары деңгейде электромагнитті кедергілері бар жүйелерде (әртүрлі электромагнитті сәулеленуді өлшегіштер мен электртаратқыш сызықтарын бақылағыштар) ; агрессивті және жарылу қаупі бар орталарда (жанармайлы есептегіш жүйелерде, жерасты зерттеулер, картографиялау және сейсмикалық белсенділікті бақылауда) өрт және байланыстың ұшқындауынан жарылу қауіпсіздігін қамтамасыз ету мен металды өткізгіштерді ортаның компоненттерімен өзара байланыстырудан қорғау міндетті болатын жүйелерде; адам ағзасын зондпен тексеру жұмыстарында қолданылатын, электрқорегін оптоталшық арқылы тарататын медициналық диагносткалық құрылғыларда қолданылады; жаппайгабаритті сипаттамаларының айтарлықтай жақсаруына алып келетін, борттық аспапта бөлінген құрылғыларды электрқорекпен қамтамасыз ету үшін; технологиялық тұрғыда қосымша қорек кабелін тартуға болмайтын немесе оны тарту үлкен материалдық шығынмен байланысты әртүрлі жүйелерде (шахтадағы құрылғылар, бейнекамера бақылауларында) .

Жоғарыда айтылған салаларда оптоталшықты электрқорегін таратудағы ерекшеліктері болып: электромагнитті кедергілерге қарсы тұру, агрессивті қоршаған ортаға жоғары тұрақтылық (оптоталшықты өндіретін төменгі 282 кремний оксидінің SiO2 химиялық белсенділігі), жарылу қаупі бар орталарда және жоғары температура мен қысымдарды жұмыс істеу мүмкіндігі, электрлік оқшаулауды толық талап ету, салмақты габаритті көрсеткіштерінің аздығы.

Жұмыстың мақсаты: Оптикалық талшықпен сауле энергиясын тасымалдау, спектралдық өтімділігін есептеу.

1. ОПТИКАЛЫҚ ТАЛШЫҚПЕН САУЛЕ ЭНЕРГИЯСЫН ТАСЫМАЛДАУ

1. 1 Жүйелерді талдау

Ең бірінші электрқорегін тарату технологиясын 1978 жылы Bell Telephone Laboratories (АҚШ) қызметкерлері дыбыстық сигнал беру қорегі үшін қолданды. 1999 жылы бірінші рет адамның биоэлектрлік шамасын өлшейтін медициналық диагностикалық құрылғы үшін электрқоректі оптоталшық арқылы тарату жүйесі құрылды (сур. 1. 1) . 9% ретті тиімділігі бар 53 мВт электрлік қуат қамтамасыз етіледі.

Электрқорек және басқару үшін оптоталшық _Q_. Электрқоректің қор(резерв) жүйесі. Фотогальваникалық батарея. 1 қуат бақылаушы*. . І. Декодер. деректерді тарату үшін оптоталшық. Өлшегіш аспап.

Сурет 1. 1. Диагностикада оптоталшық бойынша қорек тарату жүйесін қолдану

2000 жылы NTT Photonics Laboratories (Жапония) лабораториясында электрқорегін 2 Вт электрлік қуатты және 5 В кернеуді қамтамасыз ететін талшықты-оптикалық кабель арқылы электрқорегін тарату жүйесі құрастырылды. Электрлік энергияны оптикалыққа түрлендіретін оптикалық көзі ретінде толқын ұзындығы 808 нм генерациялы AlGaAs/GaAs лазерлі диоды қолданылды, оптикалық сәулеленудің максималды қуаты 3 Вт және әсерлілігі 11 % болды. Электрқорегі тарату үшін өзегінің диаметрі 200 мкм және ұзындығы 200 м болатын көпмодалы оптоталшық қолданылды.

Оптикалық қуатты электрлікке түрлендіру үшін 283 ие, әсерлілігі 31% болатын алты GaAs-ден фотогальваникалық батарея p-i-n фотодиоды қолданылды. 2 Вт қуатты жіберу үшін әрқайсысына 400 мВт оптикалық қуат қажет ететін 5 фотогальваникалық батарея, соған сәйкес 5 оптикалық талшық қажет болды. Жалпы жүйенің жиынтық тиімділігі 3% құрайды.

Электрқоректі тарататын оптикалық талшық;

Фотогальваникалық батарея;

Ақпаратты тарататын оптикалық талшық;

Кодерлеуші тізбек 1 ^ а - Т •а > * я п •9-;

Фотогальваникалық модуль ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ J~ ~;

Бес фотогальваникалық модуль;

Оптикалық талшықтар ад к ф д н ь п • V W - 5 V;

Сурет 1. 2. NTT Photonics Laboratories (Жапония) өндірісінің шалғайдағы қорек модулі үшін электрқорегін оптоталшық арқылы тарату жүйесі

2001 жылы берілген электрқоректі оптоталшық арқылы тарату жүйесі сәулеленуші элементті электрлік энергиямен қамтамасыз ету үшін жаңғырықсыз камераның сипаттамаларын өлшеу жүйесінде қолданылды, сонымен бірге қосымша оптоталшық өлшегіш АЖЖ(аса жоғары жиілікті) сигналды тарату үшін қолданылды . Оптоталшық арқылы элекқоректі тарату технологиясын қолдану металды кабелдер қорегінің өлшеу нәтижелері енгізген қатты бұрмалану мәселелерінің шешілуіне көмегін тигізді. Қазіргі уақытта оптоталшық арқылы электрқоректерін тарату жүйесі бойынша екі коммерциялық ұсыныс бар. RLH Industries (АҚШ) фирмасы электрқоректі екі көпмодалы диаметрі 62, 5 мкм талшықты-оптикалық кабел арқылы тарату жүйесін, сонымен бірге жүйе 45 Вт электрлік қуатты тұтынады және шығыс электрлік қуат 600 мВт-қа дейін (2 талшық қолданылады) қамтамасыз етіледі деген ұсыныс тастап отыр. Жүйенің тиіміділігі 2% құрап отыр. Оптоталшық арқылы электрқоректі тарату жүйесінің өнеркәсіптік өңдеу жұмыстары JDSU (АҚШ) [6] фирмасы оптикалық қуатты 500 м дейін тарату үшін 284 өзек диаметрі 62, 5 немесе 100 мкм қолданады. Лазерлі диодтардың сызғыштары өлшемі 2х2 мм 50% тиімділікті 2 GaAs фотодиод негізіндегі фотогальваникалық батареяға түрленетін толқын ұзындығы 850 нм болатын қуаты 5 Вт болатын сәулелену құрайды. Электрқоректі 10 км қашықтықта тарату үшін бірмодалы талшық және InGaAs/InP негізіндегі 2х2 мм өлшемді фотогальваникалық батарея, 25% тиімділігі бар фотодиод қолданылады. Оптоталшық арқылы электрөорегін тарату жүйесінің сыртқы көрінісі сурет 1. 4 көрсетілген.

Жаңғырықсыз камера;

Сәулеленуші элемент;

Қабылдағыш антенна;

Коаксиалды кабель;

Оптоталшықтар;

Қуатты лазер;

Оптикалық модулятор;

Лазерлі диод;

Тізбектің векторлы анализатор;

Сурет 1. 3. Сәулеленуші элементті 3 электрлік энергиямен қамтамасыз ету үшін жаңғырықсыз камераның сипаттамаларын өлшеу жүйесінің қорек жүйесі

Оптоталшықты байланыс аз шуыл мен жоғары қауіпсіздікке кепіл береді (іс жүзінде бұру жұмыстарын жасау мүмкін емес) . Пластикті талшықтар 100 метрден аспайтын байланыс ұзындықтарында және шектеулі жылдам қозғалыста (500 МГц кем емес) қолданылады. Соңғы уақыттарда (2006-7г) 30 метрлі ұыздықта 40 Гбит/с жылдамдықта және 220 метрлі (Lightware N4 2007) 5, 35 Гбит/с жылдамдықта тарататын пластикалық талшықтар өңделді. Оптикалық талшық арқылы таратудың ықтималды қателігі <10-10, ол көп жағдайда ақпараттың тұтастығын бақылауды керек етпейді.

Желілерді құру кезінде көпөзекті кабелдер қолданылады (кабельдің басқа да түрлері бар: мысалы, екі немесе төрт өзекті, және тағы жазықты) . Суреттің [А] жоғары бөлігінде жеке оптоталшық бейнеленге, ал төменгі [Б] сезізөзекті оптикалық кабелдің қимасы бейнеленген. Оптоталшыққа (диаметрі d < 100m ) жарық (толқын ұзындығы l ~ 1350 немесе 1500 нм) жарық сәулеленуші диод немесе жартылайөткізгішті лазер арқылы енеді. Орталық талшық сыну коэффициенті орталық ядродан (нұсқаумен талшықтағы жарық сәулелерінің жүрісі көрсетілген) төмен қабатпен (клэдинг, 1А) жабылады. Сыртының механикалық беріктілігін қамтамасыз ету үшін (2А) полимерлік қабатпен жабылады. Кабель көптеген талшықтарды қамтамасыз етуі мүмкін, мысалы 8 (1Б) . Кабелдің ортасында кабелді тартуға қолданылатын (3Б) темир арқан орналасады. Сыртқы жағынан кабель темир қамшымен(2Б) қорғалады (егеуқұйрықтардан) және иілгіш полимерлі жабумен герметизацияланады(тұмшалау) .

Сурет 1. 4 Опталшықты кабелдің қимасы

Әртүрлі қасиеттерге ие оптикалық талшықтардың бірнеше түрлері бар. Олар бір бірінен сыну коэффициентінің орталық талшықтың радиустан тәуелділігінен ерекшеленеді 1. 5суретте талшықтың үш түрі көрсетілген (А, Б және В) . А және Б әріптерімен талшықтың мультимодалы түрі белгіленген. Б түрі уақыттың аз таралу дисперсиясына ие және сол себепті сигнал пішінінің аз бұрмалануын енгізеді. Жарықтық импульстарға белгілі бір пішін берсек (кері гиперболалық косинус), онда дисперсионды әсерлерді толықтай алып тастауға болады. Сонымен импульстерді мыңдаған километрлерге олардық пішінін бұрмаламай жібере алатын мүмкіндік пайда болады. Ондай импульстар солитондар деп аталады. Қазіргі заманғы технологияларда әрбір 30 километрден соң (мыс сымдар үшін 5 км қарсы) қайталағыштар қолдану керек. Мыс сымдармен салыстырғанда оптоталшықты кабелдер өте жеңіл. 1 км ұзындықта 1000 рет бұралған жұп 8 тонна болады, ал сол ұзындықтағы үлкен өткізгіштік қасиеті бар екі талшық 100 кг құрайды. Бұл жағдай оптикалық кабелдерді жоғары вольтті байланыс сызықтарында, олардың өткізгіштерінің айналасына орап және іліп тастауға мүмкіндік ашады.

Сурет 1. 5. Сыну коэффициентінің радиустан тәуелділігімен ерекшеленетін оптикалық талшықтардың түрлері

В әрпімен талшықтың бірмодалы түрі белгіленген (мода түсінігі электромагнитті толқындардың таралу сипатымен байланысты) . Мода Максвелл теңдеулерінің мүмкін болатын шешімдерін көрсетеді. Жеңілдетілген түрде мода - бұл талшық бойынша жарықтық тарала алатын траекторияларының бірі.

Мода саны көп болған сайын, сигнал пішінінің дисперсионды бұрмалалнуы да көп болады. Бірмодалы талшық 50-100 ГГц-км диапазонда өткізу жолағына ие болуы мүмкін. Модалық дисперсияның үлгілік мәні 15 тен 30 нсек/км дейінгі аралықта жатады.

Бұл талшықтың әртүрлілігі жарықтың кіріс кезінде аз бөлігін қабылдайды, бірақ төменгі амплитуда шығыны мен сигналдың аз бұрмалануын қамтамасыз етеді. Тағы ескерте кететін жағдай, бірмодалы талшықта жұмыс істеуге арналған құрылғы айтарлықтай қымбат болады. Бірмодалы талшықтың орталық бөлігі 3-10 m диаметрге ие, ал бірмодалы талшықты клэдинг диаметрі 30-125 m құрайды. Талшықтардағы мода саны белгілі бір жағдайда олардың ақпараттық сыйымдылығын анықтайды. Модалық дисперсия импульстердің жайылуына және олардың бір бірінің болып таптап тастауына алып келеді. Поляризационды модалық дисперсияға айналмалы симметрияның бұзылуына, механикалық кернеу, майысу, басылып қалуына және талшықтың бұралуы әсер етеді. Бұл факторлардың барлығы 10 Гбит/с немесе одан жоғары ретті таралу жылдамдығында өту кезінде іске асырылады. Дисперсия талшықтың орталық бөлігінің диаметріне және жарықтың толқын ұзындығына байланысты. А типті талшық үшін n мода саны мынаған тең:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ A = \sqrt{n_{1}^{2} - n_{2}^{2}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \$ (1. 1)

мұндағы d - орталық бөліктің (ядроның) диаметрі, а - талшықтың сандық ауытқуы, 1 - толқын ұзындығы. Талшықтың орталық бөлігінің диаметрі 50 m 1000 модадан тұрады. Б типті талшық үшін (сур. 3. 2. 2) n мәні екі есе төмен. А типінің сандық ауытқуы сыну коэффициенті мен клэдингке сәйкес n1(~1, 48) және n2 (~1, 46) тең. А көлемі талшықтың кіріс конусының q (кіріс сәулеленудің денелік бұрышының басып алуы) кеңдігін анықтайды q=arcsine (~3, 370) .

Толқын ұзындығы көп болған сайын, мода саны мен сигналдың бұрмалануы аз екені көрініп тұр. Ұзынтолқынды инфрақызыл диапазон жұмысының бір себебі болып табылады. Бірақ, сол бір моданың әртүрлі толқын ұзындықтары талшық бойында әртүрлі жылдамдықпен таралады. Талшық сынудың тегістелген пішінінің көрсеткіші 1 нсек/км және одан аз дисперсияға ие. Бұл, жеке жағдайда үлкен траектория ұзындығымен талшықтың шеткі аймақтарында жарық тез қозғалады (ол жақта сыну көрсеткіші аз) . Біриодалы режим жарықтың толқын ұзындығы талшықтың ядросының диаметрімен бірдей болған жағдайда іске асырылады. Талшық бірмодалы болып саналатын толқын ұзындығы табалдырықты деп аталады. 50 микрон диаметрлі талшық 1000 модадан тұрады.

Көпмодалы талшықтан ерекше, бірмодалыларды - сәулелену тек ядроның ішінде ғана болмайды. Осы себепті клэдингтің оптикалық қасиеттеріне талаптар артуда. Көпмодалы талшық үшін клэдингтің ашықтығына деген талаптары бірқалыпты.

Сөну деп әдетте талшық бойында оның қозғалысынына байланысты сигналың әлсіреуін айтады. Ол дБ/км өлшенеді және 300 дБ/кмден пластикалық талшықтар үшін 0, 21 дБ/кмге дейін бірмодалы талшықтар үшін өзгереді. Талшықтың өткізу жолағы дисперсиямен анықталады. Бірмодалы талшықтың өткізу жолағын мына формулаға сәйкес бағалаймыз:

BW=0, 187/(Disp ^* SW ^* L) (1. 2)

мұнда Disp - жұмыс толқын ұзындығында сек/нм және сек/км кезіндегі дисперсиясы; SW - спектр көзінің нм кезіндегі кеңдігі; L - км кезіндегі толқын ұзындығы;

Егер жарық көзінің диаметрі талшықтың ядро диаметріне сәйкес келмесе, онда геометриялық келісілмей байланысқан жарық шығындары келесі формуламен сипатталуы мүмкін:

шығын және диам =10log10(талшық диаметрі/көз диаметрі) 2

Жарық көзінің диаметрінен талшық диаметрі көп болса, онда шығын болмайды. Егер көзінің сандық ауытқуы талшық ауытқуынан көп болса, онда жарық шығыны мынаған тең:

шығын және диам =10log10(Аталшық/Акөз) 2

Дисперсиядан бөлек оптикалық арнаның тез қозғалысы шуылдармен шектеледі. Шуылдар екі құраушыдан тұрады: бытыра және жылулық шуыл. Бытыра шуыл мына арақатынаспен анықталады:

isn2=2eiB (1. 3)

мұндағы е - электрон заряды, і - қабылдағыш арқылы ағатын орташа тоқ, және В - қабылдағыштың өткізу жолағының кеңдігі. Бытыра шуылдың мәндері 25 градус Цельсий температура кезінде 25 нА құрайды.

Жылулық шуыл мына арақатынаспен анықталады:

Isn2=(4kTB) /RL (1. 4)

мұнда k - Больцман түрақтысы, Т - Кельвин шкаласы бойынша температура, В - қабылдағыштың өткізу жолағының кеңдігі, RL - жүктеме кедергісі. 10 МГц жолақта және 2980 К температурада бұл шуыл құраушылар 18 нА тең болады. Жылулық шуылдың құраушыларының бірі болып, температурасы 1 градусқа көтерілгенде 10% өсетін қараңғы тоқ болып табылады.

Қабылдағыштың сезімталдығы фотондардың детектор санына келіп түсетін біріншілік электрон-кемтіктік жұптар санының арақатынасымен сипатталатын кванттық тиімділікпен беріледі. Бұл параметр пайызбен беріледі (әр кезде А/лм) . Сонымен, егер әрбір 100 фотонға электрон-кемтік жұбының 60-ы келсе, онда кванттық тиімділік 60% тең. Фотодетектордың R сезімталдығы кванттық сезімталдықтың негізінде есептелінуі мүмкін. R=(nel) /hc, мұнда е - электрон заряды, h - Планк тұрақтысы, с - жарық жылдамдығы, l - толқын ұзындығы, ал n - кванттық сезімталдық.

Талшықта инжекторлеуші сәулелену көздері жиіліктің шеткі жолағыга ие болуы мүмкін. Сонымен жарық сәулелендіруші диодтар жолағы 35 нм кеңдікті жарықты сәулелендіреді, ал лазерлер 2-3 нм (лазерлер диодтарға қарағанда бағытталған тар диаграммаларға ие) .

Фотодиодтың өсі уақыты жүйенің жылдам қозғалғыштығын шектейді. Қабылдағыштың шығысындағы шуыл деңгейі де аз әсер етпейді. Сонымен қатар, жарықтық импульс қатенің төмен деңгейін қамтамасыз ететіндей жеткілікті түрде энергия тасымалдауы керек (шуыл деңгейінің жоғары екені байқалады) .

Талшықта жарықтың жұтылуы бірнеше себептермен болады. Жұтылу талшықтың шынысына жиілікпен түседі, сол кезде жиіліктің артуымен шынының кемшіліктерінің (релеевті шашырау) шашырауы себебінен шығын өседі. Ал талшықтың майысуы кезінже жұтылу өседі. Осы себепті майысудың кішкентай радиустарынан қашу керек (бұл үзілуге алып келуі мүмкін) . Нәтижесінде талшықтағы жарық шығындары 0, 8-1, 8 mтолқын ұзындықтарында 2-5 дБ/км диапазонда жатады. жарық жұтылуының толқын ұзындығынан тәуелділігі сурет 6-да көрсетілген. Қолданылған диапазондар суретте жасыл түспен белгіленген. Бұл диапазондар 25000-3 ГГц кеңдікке ие. Қазіргі кезде толқын ұзындығының 6 диапазоны стандартталған. Олар кесте 1-де көрсетілген.

Кесте 1.

Диапазон атауы

Сипаттамалары

Толқын ұзындықтарының интервалдары

Диапазон атауы: O

Сипаттамалары: Бастапқы

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1260-1360 нм

Диапазон атауы: Е

Сипаттамалары: Кеңейтілген

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1260-1460 нм

Диапазон атауы: S

Сипаттамалары: Қысқатолқынды

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1460-1530 нм

Диапазон атауы: С

Сипаттамалары: Стандартты

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1460-1530 нм

Диапазон атауы: L

Сипаттамалары: Ұзынтолқынды

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1565-1625 нм

Диапазон атауы: U

Сипаттамалары: Ультра ұзынтолқынды

Толқын ұзындықтарының интервалдары: 1625-1675 нм

Жолды төсеу кезінде есептілік пен сақтық жасау керек. ИТЭФте бірнеше жыл бұрын екі ғимарат арасында 8-талшықты кабель тартылуы керек болған. Бір учаскеде дайын кабельдік арналар болмады, және біз оны тот баспайтын темірден жасалған сымға ауада іліп қойдық. Кабельді біз өңдедік, сигналдың сөнуі (децибел үлесі) ешкандай ескертусіз бір жарым жылдай жұмыс жасады. Сосын талшықтардың бірінде сигналдың жоғалғанын көрдік және сигналды басқа қорлардың біріне ауыстыруға мәжбүр болдық. Біраз уақыттан соң ол да жұмысын тоқтатты. Басында біз кабелдің нашар жасалғанын болжады, сосын ғимараттың бірінші қабатында нашар салынған кабелдерді көрдік (майысу радиусы жарты метрдей) . Соңында рефлектометрлері бар басқа дамыған технологияларды басқаруда істейтін таныс мамандарды шақыртуға мәрбүр болдық. Олар кабелді өңдеген нүктемізден 66 метр жерден үзілген жері бар екенін көрсетті. Мұнда не болды?

Нақты нұсқаулар болса да, себебін табу оңай болмады. Үзілу 4 м жоғарыда болған және жерден көрінбейді. Сымнан 30-40 м жерде теректің діңгегі болды, ол қатты жел кезінде құлаған. Сым горизонтальды жазықтықта ауысты. Бір жағынан, сымнан төменге кеткен кабель болтты майыртырды. Құрастыру кезінде кабельдің бұл бөлігі темир тармаққа ауыстырылды, бірақ сымды қозғау процесі кезінде тармақ төменге құлады. Болт бұрандасы ара сияқты істеді, басында оқшаулағыш бұзылды, сосын темир ауытқу, ақыры талшықтар бірнен соң бірі үзіле бастады (4 және 8) . Ендігі бұзылулар оптикалық кабельге темир сымды тоқтатып қойды. Әрбір бұзылған «жұмысқа» бір жылдан көп уақыт кетті, қатты жел күнде бола бермейді, бірақ темир сымдарды аралау оңай жұмыс болған жоқ. Үзілгендерді жөндеген және талшықтарды қайта дәнекерлеген мамандарды шақыруға тура келді. Біздің кері тәжірибеміз басқаларға пайдасын тигізер деген үміттемін.

Сурет 1. 6. Талшықтағы толқын ұзындығынан жарық жұтылуының тәуелділігі

Суреттен көріп тұғанымыздай жұтылудың төмендері телекоммуникациялық мақсаттар үшін қолданылатын 1300 және ~1500 нмге келіп тұр. Толқын ұзындығы 1300 нм кезінде әртүрлі толқын ұзындықтарының дисперсиясының таралу жылдамдықтары төмен. ~850 нм диапазоны жоғары жұтылумен сипатталады, бірақ лазерлер сияқты электроника бір материалдан дайындалуы мүмкін (арсенид галлия) . Қолданылатын оптикалық диапазондар жасыл түпен белгіленген.

Сурет 1. 7. Дисперсияның толқын ұзындығынан тәуелділігі

Суреттен көрініп тұрғандай, 1300 нм-ден асатын ұзын толқын ұзындықтары қысқа толқындарға қарағанда жылдам қозғалады. >1300 нм толқын ұзындықтары үшін кері жағдай орын алады, одан да ұзын толқындар қысқа толқындарға қарағанда баяу қозғалады. Бірмодалы талшықтарда бұрмалануға таралу жылдамдығының дисперсиясы әсерін тигізеді, ал көпмодалыларға модалы дисперсия әсерін тигізеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.