Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [ 154 ] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

17.7. Рассмотреть возможные конфигурации пассивного отвода для переда- . чи и приема сигналов в любом направлении по одному волокну. Вычислить потери на соединение полного ответвления, предполагая, что расщепитель пучка делит оптическую мощность на равные части (по -3 дБ1 и что все детали этого элемента разделены съемным разъемом с потерями на соединение I дБ. Определить число входов для такой системы, если -используется шина двусторонней перелачи данных.

РЕЗЮМЕ

Экономическое преимущество волоконно-оптических систем связи по сравнению с электрическими системами более ощутимо при большой информационной пропускной способности. В подобных случаях в электрических системах связи приходится использовать коаксиальные кабели или волноводы, а не пары проводов. Однако главное преимущество ВОЛС состоит в возможности значительного увеличения расстояний между ретрансляторами. Оптические линии будут постепенно вводиться в системы связи по мере дальнейшего развития цифровых методов передачи данных. Это послужит началом разработки систем связи на более высоких уровнях иерархии. Степень внедрения оптических волокон в местные системы связи пока еще трудно прогнозировать несмотря на то, что число экспериментальных систем такого рода для оказания широкополосных взаимосвязанных услуг растет во многих странах.

В волоконно-оптических системах связи первого поколения применяют лазерные источники излучения на GaAlAs/GaAs (0,8 ... 0,9 мкм), кремниевые ЛФД и градиентные оптические волокна. Если дисперсионный предел составляет около 1 (Гбит/с)-км, а затухание в волокне 2,5 дБ/км, можно получить расстояние между ретрансляторами 15 км при скорости передачи данных 8 Мбнт/с, 11 км при 15 Мбит/с и 7 км при 140 Мбит/с. Использование р-г-п-фотодиодов в оптическом приемнике уменьшает требуемый запас мощности на 10 ... 20 дБ, а расстояние между ретрансляторами на 3 ... 6 км. Использование в качестве источников излучения светодиодов не только уменьшает запас мощности на 10 ... 20 дБ, но и снижает дисперсионный предел приблизительно до 200 (Мбит/с) - км.

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, /7-1-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 р-(-«-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



того, что он работает в режиме одной продольной моды. В лабораторных экспериментах принимали сигналы со скоростью 400 Мбит/с, переданные по ВОЛС длиной 100 км. Третья система использует полупроводниковый лазер, ЛФД или /j-i-n-фотодиод з сочетании с полевым транзистором и одномодовое волокно и работает на длине волны, соответствующей минимуму дисперсии, который в данной системе может изменяться в зависимости от конструкции волокна. В лабораторных условиях принимались сигналы, передаваемые со скоростью 2Гбит,с по волокну длиной 51,5 км.

Полный запас мощности оптических систем связи мал пс с»авнеиию с электрической системой, однако первые могут иметь широкую полосу пропускания. Таким образом, цифровая передача данных дает возможность реализовать основное преимущество оптических систем, состоящее в том, что для них требуется .минимальное отношение сигнал-шум на входе приемника при более широкой полосе про!!ускания. При прямой аналоговой модуляции по интенсивности это преимущество в значительной степени не реализуется. Использование частотно-модулированной поднесущей дает компромиссное решение в виде аналоговой оптической системы связи, которая особенно подходит для передачи телевизионных сигналов на расстояние до 10 км.

Применение оптических волокон в локальных сетях связи ограничено в случае, если требуются пассивные отводы. Можно исполь.зо-вать не более пяти Т-образных ответвителей, а при болыпом числе узлов приходится применять звездообразные ответвители. Если возможно использование активных ответвителей, то между ними прокладывают соединительные линии, и без труда можно использовать оптические волокна, хотя необходимо обдумать и другие решения. В пределах системы связи с главной ЭВМ ис1!ользование оптических волокон может дать возможность распределения входных и выходных данных в по-атедовательной, а не параллельной форме, и стиму.тировать разработку распределенных компьютерных систем.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА ДЛЯ ИЗОТРОПНОЙ СРЕДЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КООРДИНАТАХ

m.i. ВОЛНОВОЕ УРАВНЕНИЕ

Уравпенне Максвелла для однородной изотропной непроводящей среды, не содержП1ен зарядов, имеет вид

дВ до

rotE ----. rotH----, {П1.1)

ot at

div D -0. div В 0,



D = 8r8oE и Н --=В/ЦгЦв. В таком случае

rot rot Е=. - rot

(?2 D

ав А

(rot В) = -Но

(го1Н) =

Однако

rotrotEr=V(divE)-V2E

div E--=div (D/8r 80) ---0. Откуда следует

У2Е-8,8„Ц,Цо- -0.

Подобным же образом можно нолучнть

(П!.2а)

(П1.26)

введем в рассмотрение величину х" для обозначения либо Е, либо Н и найдем решения волнового уравнения в цилиндрической системе координат (г, ф, 2) при условии, что направление рас1гространения волны совпадает с осью 2, являющейся осью симметрии граничных условий. Таким образом,

(П1.2в)

Нетрудно видеть, что уравнения (П1.2) имеют вид волнового уравнения, кото-1>ие в отсутствие граничных условий имеет решение в виде плоских волн. Прн чтом фазовая скорость этих волн

V,. !/(*> 8о1г Цо)-

В вакууме 8г - - Цг - 1, следовательно,

Vp-- ICofio) -с.

В изотропной среде показатель преломления л определяется из соотношения v,, cin, откуда л \/{егУг). т. е. уравнение (П1.2в) можно переписать в виде:

(П1.2г)

П.1.2. РЕШЕНИЕ ВОЛНОВОГО УРАВНЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КООРДИНАТАХ

Поскольку граничные условия для оптического волокна имеют осевую симметрию и нас интересуют электромагнитные волны, распространяющиеся в направлении его оси, будем искать решения волнового уравнения в виде:



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [ 154 ] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.0011