Руководство по затуханию в оптоволокне: как минимизировать потери сигнала в сети

Введение: проблема затухания сигнала в оптоволокне имеет важное значение для оптической системы на основе оптоволокна

Оптоволоконная связь становится все более популярной благодаря развитию информационных технологий. В системе оптоволоконной связи оптическое волокно используется в качестве среды передачи, а оптическая волна — в качестве носителя передачи. Благодаря таким преимуществам, как большая емкость, большая дальность и высокая стабильность, оптоволоконная связь широко применяется в различных сферах. Однако потери сигнала неизбежны в любой волоконно-оптической системе. При прокладке оптического волокна на больших площадях необходимо учитывать плохое качество связи и прерывания сигнала, вызванные потерями сигнала. Don’t worry, существуют способы минимизировать затухание в оптическом волокне и обеспечить бесперебойную работу сети. В этой статье рассматриваются различные типы затухания в оптоволоконной связи, основные причины затухания в оптических волокнах и способы его предотвращения. Мы также приведем несколько советов по устранению проблем с потерей сигнала. Так что не пропустите — читайте дальше, чтобы узнать больше!

Что вызывает затухание в оптоволокне

В процессе передачи оптических сигналов качество передачи обычно зависит от затухания и дисперсии оптического волокна. Затухание волокна определяет потерю оптической мощности в процессе передачи по оптоволокну. Оптический кабель изготавливается из стеклянного или пластикового волокна. Материал волокна определяет, что чем больше длина кабеля, тем выше потеря оптической мощности. Затухание оптического волокна определяет максимально допустимое расстояние между оптическим передатчиком и приемником без усиления сигнала. 

В волоконно-оптической связи существует множество видов затухания, включая потери на поглощение, потери на рассеяние, потери на изгиб и т. д. Понимание причин затухания оптического волокна является предпосылкой для дальнейшего изучения обоснованных мер по снижению потерь сигнала. Далее в статье будет проанализировано, что вызывает затухание в оптическом волокне:

Фактор 1: материал

Основными материалами, используемыми для изготовления оптических волокон, являются стекло и пластик, которые поглощают оптические сигналы в разной степени. Эти потери на поглощение приводят к затуханию в оптическом волокне. С другой стороны, примеси возникают из-за использования нечистого материала или неполного процесса изготовления волокна. С другой стороны,  примеси, обусловленные несовершенным процессом изготовления волокна, также являются основной причиной затухания оптоволоконного кабеля. По этой причине потери из-за примесей можно уменьшить за счет оптимизации производственного процесса.

Фактор 2: рассеяние в оптическом волокне

Рассеяние оптического волокна из-за его случайно распределённой внутренней структуры также является важным фактором, влияющим на качество передачи. Поскольку рассеяние изменяет направление оптических сигналов, передаваемых по волокну, передаваемая оптическая мощность естественным образом снижается. На следующем рисунке показан один из основных типов рассеяния в оптическом волокне — рэлеевское рассеяние, которое приводит к рассеянию некоторых световых волн обратно к их источнику.

Рэлеевское рассеяние

Фактор 3: изгиб волокна

В процессе прокладки оптоволокна неизбежно возникают изгибы оптического кабеля в соответствии с условиями прокладки. Затухание, вызванное изгибом оптоволокна, в основном возникает в области изгиба, где оптический сигнал не может полностью отражаться, поэтому часть оптических сигналов теряется. 

Фактор 4: спектры потерь в оптоволокне

Затухание в оптоволокне различается на разных длинах волн. Длина волны с относительно низким затуханием называется окном низких потерь. Существуют три окна низких потерь: 850nm, 1310nm и 1510nm. Спектр потерь в оптоволокне показан на следующем рисунке. По мере непрерывного развития технологий производства оптического волокна наблюдается тенденция к снижению спектра потерь во всём диапазоне. На следующем рисунке показан спектр потерь в оптоволокне.

Спектры потерь в оптоволокне

Как уменьшить затухание оптоволокна?

После анализа причин затухания в оптоволокне возникает вопрос: как правильно уменьшить затухание в оптоволокне? Снижение затухания в оптическом волокне очень важно для повышения качества передачи по оптоволокну и обеспечения передачи данных на большие расстояния. Далее в этой статье будет подробно рассмотрен анализ мер по оптимизации затухания в оптоволокне.

Усовершенствовать процесс производства и прокладки оптического волокна

Использование передовых технологий производства и изготовления оптического волокна способствует повышению чистоты волокна и снижению содержания примесей и остатков. 

В процессе прокладки оптического волокна для уменьшения потерь на изгибах необходимо уменьшить радиус изгиба оптического кабеля и по возможности избегать ненужных изгибов. Кроме того, при резке оптического кабеля в процессе прокладки необходимо использовать качественное режущее оборудование и привлекать профессиональных технических специалистов, чтобы избежать слишком большого угла наклона поверхности среза, который приведет к плохому соединению и повлияет на качество передачи.

Технология оптического усиления

Технология оптического усиления подразумевает использование оптических усилителей для усиления слабых оптических сигналов и повышения оптической мощности. Оптический усилитель в основном состоит из усиливающей среды и источника накачки. В процессе оптического усиления среда поглощает достаточное количество энергии от источника накачки, а затем передает эту энергию ослабленному оптическому сигналу. QSFPTEK предоставляет волоконные усилители (DWDM EDFA), значительно увеличивая оптическую мощность в сетях WDM и OTN большой протяженности за счет усиления оптических сигналов.

Оптический усилитель DWDM EDFA 

Технология компенсации дисперсии

Оптическая дисперсия пропорциональна спектральной ширине источников оптического излучения. Для передачи по оптоволокну часто используется источник с узким спектром. Однако в связи с непрерывным увеличением информационной ёмкости источник с узким спектром не может удовлетворить растущий спрос на связь. Поэтому требуется технология компенсации дисперсии. 

Технология компенсации дисперсии уменьшает общую дисперсию волокна, создавая оптическую волну, противоположную дисперсии линии оптического волокна, устраняя искажения формы волны, вызванные дисперсией волокна. QSFPTEK's Модуль компенсации дисперсии (DCM) использует специальное оптическое волокно с отрицательной хроматической дисперсией, обеспечивая простое и экономичное решение для компенсации дисперсии и позволяя сигналам передаваться на расстояние более 120 км без регенерации. 

Модуль компенсации дисперсии

См. также: Как рассчитать затухание в оптоволоконном кабеле？

Заключение

Повышение стабильности передачи по оптоволокну является главной целью дальнейшего развития оптоволоконной связи. В этой статье анализируются основные факторы, приводящие к затуханию, а также предлагаются варианты оптимизации. Мы надеемся, что это поможет минимизировать потери сигнала в вашей сети. Если у вас все еще остаются вопросы по поводу оптоволоконный кабель затухание, наша профессиональная служба технической поддержки всегда готова помочь. QSFPTEK также предлагает несколько высокопроизводительных типов оптоволоконных кабелей, полностью соответствующих всем применимым сертификациям и нормативным требованиям. Обращайтесь за консультацией по адресу [email protected].