Нефть и песок О стали Компрессор - подбор и ошибки Из истории стандартизации резьб Соперник ксерокса - гектограф Новые технологии производства стали Экспорт проволоки из России Прогрессивная технологическая оснастка Цитадель сварки с полувековой историей Упрочнение пружин Способы обогрева Назначение, структура, характеристики анализаторов Промышленные пылесосы Штампованные гайки из пружинной стали Консервация САУ Стандарты и качество Технология производства Водород Выбор материала для крепежных деталей Токарный резец в миниатюре Производство проволоки Адгезия резины к металлокорду Электролитическое фосфатирование проволоки Восстановление корпусных деталей двигателей Новая бескислотная технология производства проката Синие кристаллы Автоклав Нормирование шумов связи Газосварочный аппарат для тугоплавких припоев
Главная страница / Архитектура отрасли

Оптоволокно во времени и пространстве



Изобретение в 1970 году специалистами компании Corning, Ink оптоволокна, позволившего без ретрансляторов продублировать на то же расстояние систему передачи данных телефонного сигнала по медному проводу, принято считать переломным моментом в истории развития оптоволоконных технологий. Разработчикам удалось создать проводник, который способен сохранять не менее одного процента мощности оптического сигнала на расстоянии одного километра. По нынешним меркам это достаточно скромное достижение, а тогда, без малого 40 лет назад, – необходимое условие, для того чтобы развивать новый вид проводной связи.

Первоначально оптоволокно было многофазным, то есть могло передавать сразу сотни световых фаз. Причем повышенный диаметр сердцевины волокна позволял использовать недорогие оптические передатчики и коннекторы. Значительно позже стали применять волокно большей производительности. Правда, по нему можно было транслировать в оптической среде лишь одну фазу. С внедрением однофазного волокна целостность сигнала могла сохраняться на большем расстоянии, что способствовало передаче немалых объемов информации.

В настоящее время используются два типа оптоволоконных проводов: однофазный (преимущественно в системах дальней связи) и многофазный на короткие расстояния – во внутренних локальных сетях, в пределах одного помещения и т. д. Самым востребованным сегодня является однофазное волокно с нулевым смещением длины волны. Начиная с 1983 года оно занимает ведущее положение среди продуктов оптоволоконной индустрии, доказав свою работоспособность на десятках миллионов километров. Пропускная способность такого оптоволокна доходит до 10 гигабит в секунду. К разновидностям этого типа относится однофазное оптоволокно со смещенной дисперсией, а также волокно с ненулевым смещением дисперсии. За счет большего диаметра однофазного волокна со смещенной дисперсией выше его операционная эффективность, а значит, можно увеличивать протяженность линий связи. Флуктуации коэффициента преломления в каждом канале многоканального типа волокна являются серьезной помехой для стабильной передачи данных. Решить проблему удается с помощью волокна с ненулевым смещением дисперсии, в котором не столь активно проявляются нелинейные эффекты.

Сегодня пользуется спросом оптоволокно, компенсирующее общую дисперсию. Оптоволоконная линия длиной всего один километр способна устранить нежелательные помехи на участке протяженностью 100 км. В оптоволоконном проводнике дисперсия сохраняется лишь на локальном уровне, что некритично для передаваемого сигнала.

Что касается перспектив оптоволоконных проводников, то исследователи ищут ответы на несколько вопросов: как противостоять нелинейным эффектам, свести к минимуму битовые сбои, повысить итоговую мощность, а заодно и расширить зону действия усилителя. Некоторые предварительные решения уже известны. Например, увеличить эффективную площадь оптоволоконного проводника можно изменив коэффициент преломления сердцевины и внешних колец оптоволокна. Добиться этого удастся, если создать центральную треугольную зону и внешнее кольцо из материала с высоким коэффициентом преломления. Другой вариант – изменить коэффициент преломления с помощью двух внешних колец сердцевины волокна. В обоих случаях внешнее кольцо обеспечивает распределение света из центральной зоны и рассеивает его на большей площади, строго направляя лучи по радиусу нужной длины. В результате уменьшается пиковая мощность сердцевины, повышается гибкость оптоволокна и при этом сохраняется светонепроницаемость внешней оболочки.

Еще один способ управления дисперсией – использование согласованных с управляемой дисперсией пар волокон (NDSF-волокон). Их преимущества очевидны: скорость передачи данных удваивается по сравнению с волокном, не имеющим сдвига дисперсии (NZDF-волокном). Подтвердить это можно на простом примере. Если скорость NZDF-волокна составляет один Тбит/с при максимальном расстоянии передачи данных в 6 тыс. км, то скорость пары волокон с управляемой дисперсией позволяет увеличить дистанцию трансляции сигнала до 7,2 тыс. км, при этом скорость передачи данных поддерживается на уровне 2,1 Тбит/с. Однако подобного рода технологии находятся на стадии доработки и пока не получили широкого применения.

Вряд ли стоит сомневаться в том, что высокие требования к пропускной способности и стабильности передачи информации, предъявляемые в сфере телекоммуникаций, приведут со временем к широкому использованию новейших оптоволоконных проводников. Операторы связи и производители телекоммуникационного оборудования всего мира проявляют большой интерес к оптоволоконным технологиям. И хотя в 2001–2003 годах темпы роста рынка оптического волокна в ряде развитых стран замедлились, повышенный спрос на такой вид проводной передачи данных отмечается в развивающихся регионах. Если в 2000 году на Северную Америку приходилось 40% существующего в мире оптоволокна, на Европу – 27, Японию – 11, страны Азии – 16, Африку, Ближний Восток и Латинскую Америку – 6, то к началу 2008 прогнозируется кардинальное изменение структуры его распределения. Эксперты полагают, что доля Северной Америки составит 19%, Европы – 24, Японии – 14, стран Азии – 22, Африки, Ближнего Востока и Латинской Америки – 21. Следовательно, общая протяженность оптоволокна к следующему году увеличится по сравнению с 2002 с 156,2 до 457,4 гигаметров. Приведенные цифры позволяют говорить о технологическом потенциале оптоволоконных сетей и о конкурентоспособности этих технологий на современном рынке телекоммуникаций.

Стремительное распространение оптоволокна вызвано такими изменениями этих технологий, что оптоволоконные сети становятся все более востребованными, а иногда и незаменимыми. Значительное влияние на рост популярности оптоволоконных коммуникаций оказала многоканальная передача информации, ставшая возможной благодаря внедрению технологии мультиплексирования. Кроме того, сегодня растет спрос на увеличенную полосу пропускания.

Научные разработки в этой области позволили расширить сферу применения и общие характеристики этого вида проводной передачи данных. Внедрение оптического усилителя с присадкой эрбия (EDFA) дополнило коммерческие возможности волокна за счет расширения волнового диапазона. В результате появились предпосылки для эффективной одновременной передачи большого числа волн с коэффициентом мультипликации 8, 16, 32 и более. По пропускной способности современный оптоволоконный кабель превзошел своего предшественника 20-летней давности в 150 тыс. раз. И это, утверждают специалисты, далеко не предел.

Главная страница / Архитектура отрасли