Оптические кабели, конструкция, классификация, маркировка, способы прокладки.

Классификация:

- магистральные;

- зоновые;

- городские.

В зависимости от условий прокладки и эксплуатации ОК подразделяют на:

- подземные;

- для прокладки в кабельной канализации, коллекторах и трубах;

 

1. ЦСЭ

2. Оптические волокна

3. Модули оптические

4. Гидрофобный компаунд

5. Водоблокирующая лента

6. Гофрированная стальная лента

7. Внешняя оболочка из полиэтилена- подвесные;

 

 

1. Диэлектрический центральный силовой элемент
2. Оптическое волокно (от 2 до 16)
3. Оптический модуль (от 1 до 12)
4. Гидрофобный компаунд
5. Кордель
6. Вынесенный силовой элемент:
- диэлектрический (ДПИ)
- стальной (ДПВ)

7. Наружная оболочка
-полиэтиленовая.

- внутренние станционные;

1. Диэлектрический центральный силовой элемент:
2. Оптическое волокно (от 2-х до 12-ти

в каждом модуле)
3. Оптический модуль (от 1-го до 4-х)
4. Гидрофобный заполнитель
5. Защитная оболочка:
- из материала, не распространяющего горение (ДНО, СНО);
- из не содержащего галогены материала, не распространяющего горение (ДГО, СГО)

 

- монтажные (Используются если нужен внутренний межблочный монтаж аппаратуры.В виде жгутов или плоских лент).

Маркировка

Защитный покров:

С – стальная гофрированная лента;

Б – повив из крупных стальных проволок;

А – повив из арамидных или других синтетических нитей;

П – повив из стеклопластиковых прутков.

Оболочка ОК:

Л – облегченная конструкция (без промежуточных оболочек);

З – аллюмо-полиэтиленовая оболочка (обоспечивает поперечную гидроизоляцию)

Н – оболочка, препятствующая распространению горения при одиночной прокладке кабеля;

НГ – оболочка, препятствующая распространению горения при групповой прокладке кабеля;

Т – оболочка из трекингостойкого материала.

Внешний несущий элемент:

/Т – стальной трос;

/Д – стеклопластиковый пруток.

Способы прокладки:

- Безтраншейная прокладка кабелеукладчиком;

- Прокладка в кабельную канализацию методом задувки/ затягивания;

- Прокладка ОК методом подвеса на опорах;

- Прокладка ОК в микроканализацию методом задувки;

- Прокладка ОК методом ГНБ (сложные переходы через препятствия).

Требования к источникам излучения. Принцип действия когерентных и некогерентных источников оптического излучения.

Требования к источникам излучения:

· Длина волны излучения источника должна совпадать с одним из минимумов спектральных потерь волоконных световодов;

· Конструкция источника должна обеспечивать достаточно высокую мощность выходного излучения и эффективный ввод его волоконные световоды;

· Источник должен иметь высокую надежность и большой срок службы;

· Габаритные размеры, масса и потребляемая мощность должны быть минимальными;

· Простота технологии должна обеспечивать невысокую стоимость и высокую воспроизводимость характеристик.

Светодиод (СИД) представляет собой полупроводниковый прибор с p - n переходом, протекание электрического тока через который вызывает интенсивное спонтанное излучение (некогерентный источник излучения). Известно много конструкций СИД, однако наибольшее применение получили поверхностные и торцевые СИД.

Принцип действия - Когда к р-области приложено положительное напряжение, а отрицательное напряжение приложено к n-области, электроны и дырки движутся к месту соединения двух областей, где они объединяются. Когда электрон объединяется с дыркой, атом возвращается в нейтральное состояние и освобождается энергия, которая преобразуется в световую энергию в виде фотонов. В простейшем случае излучаемая светодиодом энергия образуется при рекомбинации электронов и дырок, которые вводятся в зону соединения прямым смещающим напряжением (forwardbiasvoltage).

Зонная теория дает простое объяснение полупроводниковой проводимости. Существуют два разрешенных энергетических уровня, разделенных запрещенной зоной, как показано на рис. 6.2. В верхнем уровне в n-области, известном как зона проводимости, несвязанные электроны могут двигаться свободно, тогда как на нижнем уровне р-области, известном как валентная зона, могут двигаться дырки.

Размер запрещенной зоны определяет энергию излученного фотона. У различных полупроводниковых материалов разная энергия запрещенной зоны, энергия перехода (W) в электрон-вольтах (эВ) может быть связана с длиной волны (λ) через следующую формулу:

Лазер (LASER, LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation) – прибор, генерирующий оптическое когерентное излучение на основе эффекта вынужденного, симулированного излучения.

Принцип действия - Светодиоды и лазеры используют очень сходные принципы действия. В разделе 6.2.2 показано, что свет излучается из светодиода, когда электрон переходит с уровня с высокой энергией на уровень с низкой энергией. Если это происходит без постороннего влияния, то называется спонтанной эмиссией. Это имеет место в некоторых радиоактивных материалах. В светодиодах, обсуждавшихся в предыдущем разделе, для стимулирования излучения использовалось прямое напряжение смещения. Для перехода на более низкий уровень электрон, находящийся на уровне с высокой энергией, может также стимулироваться фотоном с достаточным уровнем энергии. Таким способом внешний фотон может стимулировать излучение вторичного фотона с той же самой длиной волны.

Лазер действует посредством оптического резонанса. Строение лазера очень схоже со строением светодиода, излучающего из кромки. У него тонкая узкая активная области с добавлением отражающих концов и отражающих сторон, как показано на рис. 6.5. В этом резонаторе свет ограничен и отражается взад и вперед через возбужденную сред) Для начала излучения фотонов к лазеру прилагают смещение. Фотоны отражаются назад и вперед и стимулируют дальнейшую эмиссию фотонов от ожидающих рекомбинации электронов. Свет, проходящий взад и вперед вдоль оси резонатора, продолжает свои движения и наращивает силу до тех пор, пока не сможет прорваться- через отражающий конец, и таким образом формируется лазерный пучок.

 

Источники света. Требования к материалу ИС. Расчет длины волны излучения.

Лазерный диод:

- использовать материалы преимущественно с прямыми переходами;

- применять совершенные кристаллы с малым количеством центров безызлучательной рекомбинации;

- в используемых материалах время жизни носителей заряда должно быть больше времени их термализации (τ >τрел); - для уменьшения поглощения фотонов и одновременно обеспечения высокой скорости излучательной рекомбинации следует использовать высоколегированные полупроводники с малой величиной эффективной массы.

Светодиод:

Материал, из которого будут изготавливать светодиоды, подбирается так, чтобы длина волн, которые испускают фотоны, была в рамках видимой области в спектре излучения. Различные материалы испускают различные фотонные волны различной длины, что отвечает различным цветам излучаемого света.

Чтобы кванты энергии – фотоны, освободившиеся при рекомбинации, соответствовали квантам видимого света, ширина запрещенной зоны исходного полупроводника должна быть относительно большой (Е_g > 1,8 эВ). Исходя из этого ограничения, для изготовления светодиодов используются следующие полупроводниковые материалы: фосфид галлия (GaP), карбид кремния (SiC), твердые растворы: галлий—мышьяк—фосфор (GaAsP) и галлий—мышьяк—алюминий (GaAsAl), а также нитрид галлия (GaN), который имеет наибольшую ширину запрещенной зоны (E_g > 3,4 эВ), что позволяет получать излучение в коротковолновой части видимого спектра вплоть до фиолетового.

Длина волны — это расстояние между двумя соседними волнами сигнала. Чтобы определить полную длину волны, необходимо измерить расстояние между двумя одинаковыми точками двух соседних волн. Обычно для определения этой величины используется расстояние между пиками двух волн. Длина волны напрямую связана с частотой потока сигнала. Чем больше частота сигнала, тем меньше длина волны. Такая зависимость обусловлена увеличением количества повторений (ростом частоты) волны сигнала в течение одного и того же промежутка времени с уменьшением длины волны.

Для волн Де Бройля длину волны можно рассчитать с помощью формулы:

А если нужно рассчитать более точно длину волны переменного электромагнитного поля в вакууме или воздуха, то можно воспользоваться формулой:

— Длина волны

— Скорость волны

— Период волны

— Частота колебаний

— Постоянная Планка

— Импульс частицы

— Скорость света