Волоконно-оптические системы связи

В волоконно-оптических системах связи информация передается по-волокну в виде закодированной последовательности оптических импульсов, длительность которых определяется скоростью передачи В (бит/с) системы. Дисперсионное уширение импульсов нежелательно, так как оно мешает приему сигналов, приводя к ошибкам при передаче информации. Ясно, что ДГС будет ограничивать скорость передачи В и длину линии передачи L волоконно-оптической системы связи. Удобной мерой, характеризующей информационную емкость линии связи, является произведение скорости передачи на длину линии передачи информации BL. В этом разделе рассматривается, как ДГС ограничивает величину BL. [c.73]

Пример расчета цифровой волоконно-оптической системы связи (подход к расчету длины регенерационного участка ВОСС) 197 [c.18]

Типовые волоконно-оптические системы связи 200 [c.18]

Известно, что вид модуляции определяет структуру демодулятора. В волоконно-оптических системах связи имеют дело с двумя видами аналоговой и одним видом цифровой модуляции, причем последний, без сомнения, является самым важным. В каждом из рассматриваемых видов модуляции модулируется мощность оптического несущего колебания. Для открытых оптических систем связи (см. гл. 16) имеется более широкий выбор видов модуляции. Что касается волоконно-оптических систем связи, то для них рассмотрены [c.347]

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ [c.429]

Было бы невозможно, да и не нужно, рассматривать все возможные комбинации элементов ВОЛС и их применения. В.место этого в следующем параграфе будет сделана попытка показать области, в которых волоконно-оптические системы связи имеют преимущества по сравнению с другими, а также определить факторы, стимулирующие их внедрение. В последующих параграфах будет продемонстрирована работа некоторых сложных систем на характерных примера.х специализированных систем передачи данных. Полученные выводы можно было бы до некоторой степени предвидеть заранее, исходя из распределения мощности в некоторых системах связи, рассмотренных в предыдущих главах. Одиако ниже, там, где это возможно, будут приводиться результаты, полученные на уже созданных и работающих оптических системах связи. В то же время будет сделана попытка определить сферу деятельности в данной области и ее границы в настоящее время и в будущем, с тем чтобы проследить рост использования оптических волокон, наметившийся в последнее время (80-е годы), и оценить перспективу их развития. [c.430]

Волоконно-оптические системы связи второго поколения делятся на две категории системы, использующие многомодовое волокно и работающие в области 1,3 мкм, соответствующей минимальной материальной дисперсии и, системы, в которых применяется одномодовое волокно на одной из длин волн, обеспечивающих минимальное затухание. Преимущество этих систем перед системами связи первого поколения состоит в возможности существенного увеличения расстояния между ретрансляторами, что и стимулирует разработку длинноволновых ис- [c.444]

АНАЛОГОВЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ [c.451]

Особый интерес представляют три волоконно-оптические системы связи второго поколения, работающие на более длинных волнах. Первая — это волоконно-оптическая система связи, работающая на длине волны 1,3 мкм, соответствующей минимальной материальной дисперсии и использующая СД, /7-/-п-фотодиод в сочетании с полевым транзистором и многомодовое градиентное волокно. Расстояния между ретрансляторами будет превышать 10 км при информационной пропускной способности 140 Мбит/с и 20 км при 45 Мбит/с. Вторая система использует лазер, ЛФД или -(- -фотодиод в сочетании с полевым транзистором и одномодовое волокно и работает на длине волны 1,55 мкм, соответствующей минимальному затуханию. Ее параметры зависят от минимизации ширины спектра излучения лазерного источника за счет [c.468]

Определение срока службы, описанное здесь, полезно для лазеров, предназначающихся для использования в волоконно-оптических системах связи. Можно ожидать, что определения срока службы для работы на повышенной мощности излучения или для работы без увеличения тока будут отличаться от определений, использованных в работах [65, 68,69]. В любом из указанных случаев, переопределенный срок службы лазера будет меньше, чем в условиях, описанных выше. [c.347]

Волоконная оптика используется в системах дальней связи, кабельном телевидении, системах передачи информации. Волоконно-оптические линии связи соединяют автоматические телефонные станции, отстоящие между собой на сотни километров. Подводный волоконный кабель протяженностью 6500 км соединил Европу и США, кабель обеспечивает одновременную передачу 12000 телефонных разговоров. Волоконный кабель имеет многожильный световод из стеклянных волокон в защитных оболочках с амортизирующими слоями. Внешний диаметр оболочки световода имеет стандартный размер 125 мкм. [c.324]

Интересный чертой волноводной дисперсии является то, что ее вклад в D (или pj) зависит от параметров волокна радиуса сердцевины а и разности показателей преломления сердцевины и оболочки Ли. Этот факт может использоваться для смещения длины волны нулевой дисперсии Хд к 1,55 мкм, где световоды имеют минимальные потери. Такие световоды со смещенной дисперсией [63] могут в перспективе применяться в оптических системах связи. Можно создавать волоконные световоды с весьма пологой дисперсионной кривой, имеющие малую дисперсию в широком спектральном диапазоне 1,3-1,6 мкм. Это достигается путем использования многих слоев оболочки. На рис. 1.7 показаны измеренные дисперсионные кривые [64] для двух таких световодов с несколькими оболочками, имеющих двух- или трехслойные оболочки вокруг сердцевины. Для сравнения дисперсионная кривая для световода с однослойной оболочкой также показана (штриховой линией). Световод с четырехслойной оболочкой характеризуется низкой дисперсией ( D < 1 пс/км нм) в широкой спектральной области от 1,25 до 1,65 мкм. Световоды с модифицированными дисперсионными характеристиками полезны для изучения нелинейных эффектов, когда в эксперименте требуются специальные дисперсионные свойства. [c.18]

Волоконно-оптические линии связи обходятся без дефицитных цветных материалов, имеют малые массы и размеры. Вот обычная система автоматического управления технологическим процессом на базе микропроцессора. В нее входят медные провода связи общей массой порядка 2 кг. Эти провода можно заменить световодом, изготовленным из одного грамма оптического стекла. Не правда ли, существенная экономия меди Вспомним, что бортовая система передачи информации от датчиков и индикаторов к ЭВМ имеет массу чуть более 5 т, причем масса комплекта кабелей как раз и равна 5 т, тогда как масса бортовой ЭВМ — примерно 25 кг. Общая масса оптических кабелей по крайней мере на порядок меньше, чем электрических. [c.88]

В волоконно-оптических системах связи, работающих на длине волны 1.55 мкм. чтобы уменьшить действие ДГС, можно идти двумя путями. Во-первых, использовать световоды со смещенной дисперсией (см. разд. 1.2.3), в которых длина волны минимальной дисперсии совпадает с длиной волны минимальных потерь. И, во-вторых, использовать полупроводниковые лазеры, работающие преимущественно на одной продольной моде, так чтобы спектральная ширина источника в непрерывной генерации была ниже 100 МГц [21]. Для таких лазеров в уравнении (3.4.2) под W понимается уже ширина спектра импульса. Если гауссовский импульс не имеет частотной модуляции, то В. Тогда из уравнения (3.4.2) следует, что при L=50km ДГС некритична вплоть до скоростей передачи 10 Гбит/с. [c.74]

В работе [64] рассмотрено построение двухканальной волоконно-оптической системы связи, основанной на передаче по одномодовому волокну двух независимых каналов с длинами волн 1,3 и 1,55 мкм. Для селекции каналов на выходе волокна использовалась голографическая дифракционная решетка. Для этих же целей помимо дифракционных реихеток могут применяться спектральные дифракционные элементы, согласованные с несколькими длинами волн [66, 67]. В работе [65] предложена система прямой передачи изображений по оптическому волокну с использованием разложения белого света по спектральным компонентам. Селекция компонент в [65 осуществляется с помощью сегментированного голографического оптического элемента, каждый сегмент которого согласован с определенным диапазоном спектра. [c.456]

Широкое использование полупроводниковых лазеров в оптической связи, аппаратуре для записи-считывания с компакт-дисков, лазерных целеуказателж делает весьма актуальной задачу совершенствования соответствуюш,ей оптики. Специфика оптических свойств полупроводниковых лазеров состоит, как известно, в суш,ествеп-ной асимметрии диаграммы направленности излучения, а также в весьма высокой числовой апертуре по одному из сечений пучка. Особую актуальность эта проблема приобретает при построении линий связи с использованием одномодовых волокон. В качестве источников излучения в волоконно-оптических системах связи используются, как правило, лазерные диоды или линейки лазерных диодов видимого или ИК-диапазона. На рис. 6.58 представлен результат измерения распределения интенсивности, формируемого лазерным диодом мощностью 5 мВт и длиной волны 0,67 мкм. [c.463]

Волоконно-оптические системы связи могут обеспечивать связь между двумя оконечными устройствами при ответвлении части передаваемой информации и вводе дополнительной информации с помощью электронных устройств регенерации, точно так же как это делается в системах на металлических кабелях. Подобное построение ВОСС называется цепочечным [13] и, в основном, применяется в системах связи городских телефонных сетей (для связи между АТС) и междугородной связи. В таких системах ВОК вместе с передающим и приемным квантово-электронными модулями (преобразующими, соответственно, электрические сигналы в оптические, и наоборот) включается вместо металлического кабеля в типовые системы связи [13, 30, 38]. ВОСС можно использовать для распределения информации между значительным количеством оконечных устройств, которые в этом случае связываются в многонаправленную систему распределения данных, где ответвление и ввод информации производятся в оптическом диапазоне. В такой системе может передаваться множество мультиплексных сигналов к ряду оконечных устройств. Такие схемы могут быть использованы в системах кабельного телевидения, бортовых системах, для внутриобъектовой и производственной связи, в вычислительных комплексах и т. д. [c.184]

Волоконно-оптическая система связи с информационной пропускной способностью 2 Мбнт/с работает на длине волиы 1,3 мкм и использует в качестве фотодетектора германиевый ЛФД, у которого F М. Входной каскад приемника представляет собой усилитель иапряжеиия. Его шумовые характеристики могут быть представлены включенными иа входе эквивалентными источниками шумового напряжения 5 нВ/ /Рц и шумового тока 20 фА "1/г1Г. Общая входная емкость равна 5 пФ. Усилитель корректируется по частоте в полосе 0...1 МГц, [c.395]

Волоконно-оптическая система связи с информационной пропускной способностью 2 Гбит/с работает иа длине волиы 1,3 мкм и использует в качестве фотодетектора р-/-я-фотодиод в сочетании с полевым транзистором, так что F [c.395]

Многомодовые волоконно-оптические системы связи, использующие монохроматические источники излучения, иапример лазер с зарощенной гетероструктурой, могут подвергаться сильному искажаю- цему воздействию модального шума. [c.396]

К .)мг аексную оценку всей системы можно дать, взяв в качестве примера систему передачи данных, предназначенную для использования на современных военных самолетах. Простая замена существующих электрических систем передачи данных оптическим волокном даст очень малую экономию, если вообще даст, а стоимость оконечного оборудования значительно возрастет. Однако за время всего двадцатилетнего срока службы самолета будет иметь место значительная экономия расхода топлива за счет снижения массы волоконно-оптической системы передачи данных (ВОСП). Недостатком такой системы будет увеличение стоимости обслуживания, вызванное необходимостью использовать высококвалифицированный персонал для проведения простейшего ремонта волокна. Если самолет находится в стадии проектирования и можно изменить его конструкцию, то экономия топлива увеличится еще больше за счет того, что меньшие масса и размеры волоконной оптической системы передачи данных позволяют уменьшить размеры и массу са.молета. Кроме того, можно проложить волоконную линию связи в местах с высокими электромагнитными помехами или на участках, где находятся взрывчатые вещества, которые пришлось бы обойти при прокладке традиционных электрических линий передачи. Исс 1едова-ния такого рода обычно проводятся специалистами и заказчиком. Введут нли не введут в общее применение волоконно-оптические системы связи, будет зависеть от того, какую онн продемонстрируют надежность. Кроме того, важно также оборудование, с которым онн могут быть согласованы, для обеспечения использования шин параллельного доступа, рассмотренных в 17.5. [c.431]

Волоконно-оптические системы связи первого поколения — этс такие системы, в которых используются многомодовое градиентное волокно, полупроводниковый лазер на GaAs илн светодиод в качестве источника излучения и кремниевый лавинный фотодиод в качестве фотодетектора. Во многих странах были созданы подобные экспериментальные системы связи, используемые в качестве неотъемлемых участков действующей теле( юииой сети. Другими словами, волоконные кабели. были проложены по обычиым телефонным трассам, соединялись [c.438]

Таблица 17.4. Распределение мощности для волоконно-оптической системы связи с информационной пропускной способностью 8 Мбит/с прн раз гичных источниках язлучеиия

Таблица 17.5. Распределение мощности дли волоконно-оптической системы связи с информационной пропускной способностью 34 Мбнт/с, использующей светодиод, излучающий на длине полны 0,9 мкм

Все волоконно-оптические системы связи первого поколения использовали в качестве фотодетекторов ЛФД, и большинство из них требовали лазерных источников излучения. Несмотря на то, что замена лазера светодиодом, а ЛФД /з-г-л-фотодиодом приведет к созданию более дешевой, простой и надежной системы, предельно допустимые потери по мощности при этом составят 10. .. 20 дБ и для СД и дополнительно 10. .. 20 дБ при использовании /з-г-л-фотодиода. Дальность связи становится критически зависящей от потерь в волокне, а при большей пропускной способности она ограничивается материальной дисперсией. В Риме была введена в строй ВОЛС без ретранслятора длиной 7,8 км с информационной пропускной способностью 34 Мбит/с, использующая светодиоды в качестве источника излучения. В них было учтено меньшее затухание и рассеяние на более длинных волнах при применении светодиодов на GaAIAs, излучающих на длине волны 0,9 мкм при ширине спектральной линии 36,5 нм. Чувствительность оптического приемника этой ВОЛС, состоящей из фотодетектора на кремниевом ЛФД и трансимпедансного усилителя, составила — 50 дБм (без учета дисперсионных потерь). Распределение мощности, приведенное в табл. 17.5. показывает, что для ВОЛС длиной 7,8 км общие допустимые потери в волокне с учетом потерь на соединения не должны превышать 3 дБ/км. [c.444]

В конце книги, которая главным образом посвящена результатам работы почти двух последних десятилетий, хочется прокомментировать полученные достижения. В самом деле, почти все, что было описано в настоящей книге, прогнозировали Као и Хокман [1.1] в 1966 г. Волоконно-оптические системы связи на современном уровне развития весьма эффективны, несмотря иа то, что они, по-существу, являются гибридными в оптическом диапазоне осуществляется только передача данных, а все виды модуляции, коммутации и обработки сигнала выполняются электронным способом. Остается реализовать возможность выполнения этих операций оптическим способом, а также их совмещения с остальной электронной частью системы. Вероятно, первым шагом на этом пути будет разработка интегрального оптического ретранслятора. Это позволит исключить двойное преобразование оптического сигнала в электрический н обратно. Затем возможна разработка оптических коммутаторов и модуляторов. Эти вопросы, не рассматриваемые в настоящей книге, являются предметом интенсивных исследований. Исчерпывающий обзор по этой теме можно найти в 117.1]. [c.466]

В волоконно-оптических системах связи первого поколения применяют лазерные источники излучения на СаА1А8/СаА8 (0,8. .. 0,9 мкм), кремниевые ЛФД и градиентные оптические волокна. Если дисперсионный предел составляет около 1 (Гбит/с)-км, а затухание в волокне [c.468]

В идеальном С. без потерь оптический солитои распространяется без изменения своей формы. Поэтому солитоны перспективны как носители информации в широкополосных и протяжённых волоконно-оптнч. системах связи. Разработаны лаб. солитонные системы связи, к-рые, как полагают, могут использоваться в ком-мерч. сетях связи в нач. 21 в. [c.462]

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) — это оптотехнические цифровые системы, обеспечивающие передачу информации. По протяженности ВОЛС подразделяют на магистральные, внутригородские, внутриобъектные. [c.221]

Частотное мультиплексирование (иногда оно называется цветным мультиплексированием или мультиплексированием по длинам волн) позволяет значительно повысить информационную емкость оптических волноводов. В системах с частотной мультипликацией каждый информационный канал занимает соответствующий Диапазон частот (частотную полосу) для передачи. Важным элементом таких систем является частотно-избирательный ответвитель для сложения и разделения каналов. В этом разделе мы кратко опищем некоторые различные типы частотных мультиплексоров, используемых в волоконно-оптических линиях связи. Следует заметить, что ответвители такого типа являются взаимными устройствами и по существу могут как складывать, так и разделять частотные каналы. [c.507]

Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной (отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны-образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитоны изучаются также во многих других разделах физики [1-5]. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. В разд. 5.1 рассматривается явление модуляционной неустойчивости. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции (ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. В разд. 5.2 обсуждается метод обратной задачи рассеяния (ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных рещений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высщих порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. В разд. 5.3 рассматривается солитонный лазер разд. 5.4 посвящен использованию солитонов в волоконно-оптических линиях связи. Нелинейные эффекты высщих порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. 5.5. [c.104]

Следует отметить, что определенные возможности, с точки зрения расширения условий применения УАБ, открываются в связи с разработкой перспективных изделий, прежде всего, оснащаемых трансляционно-командными информационными системами. Организация двухсторонних радио или волоконно-оптических линий связи авиационного комплекса с УАБ обеспечивают в данном случае активное участие человека-оператора в процессе наведения вплоть до момента окончания функционирования изделия. Это позволяет обеспечить высокую конечную точность наведения, реализовать при необходимости селек- [c.266]

Интерферометр и регистрирующая аппаратура могут бьггь удалены от экспериментальной сборки на десятки метров. Применение волоконных световодов в качестве линий связи обеспечивает проведение измерений вне пределов прямой видимости объекта. Используются различные типы волоконно-оптических линий связи—с одним общим волокном для передачи излучения от лазера к мишени и обратно к интерферометру, с одним волокном для передачи излучения к объекту и вторым для передачи отраженного излучения, а также пучки из семи волокон, в которых центральное волокно служит для передачи излучения от лазера, а шесть остальных—для передачи отраженного излучения к системе регистрации. Так как между экспериментальной сборкой и регистрирующей аппаратурой нет электрической связи, лазерные методы обладают высокой электрической помехоустойчивостью. [c.72]

В данной главе рассмотрена возможность формирования, селекции мод лазерного излучения с помощью специадьеых ДОЭ — моданов, а также вопросы, связанные с использованием ДОЭ в системах сбора, хранения и передачи информации. Показано, что разработка и создание дифракционных оптических элементов нового типа — моданов позволили решить фундаментальные задачи, неразрешимые с И0м01щ>ю традиционных оптических элементов — задачи формирования иучков лазерного излучения с заданным поперечно-модовым составом и определения поперечно-модового состава пучжа в режиме реального времени. Были описаны возможные приложения ДОЭ в системах сбора, хранения и передачи информации для повышения пропускной способности волоконно-оптических систем связи, создания высокочувствительных датчиков перемещения, анализа амплитудно-фазовых характеристик лазерного излучения в режиме реального времени. [c.465]

Авторы полагают, что с развитием волоконной и интегральной оптики, а также с повышением требований к разрабатываемыми оптическим системам связи описанный подход найдет свою нишу в перспективных системах телекоммуникаций. Отметим также, что развитие технологий, в частности технологий производства пропускающих ДОЭ для мощньтх лазеров (4.6), позволяет рассчитывать, что синтез [c.465]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...