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]

щения зависит от величины Y,, а следовательно, от конструкции волокна. Воспользовавшись формулой (5.5.4), находим

Уи,А{ЫУп,){\,Ш/У% (5.5.10)

Заменив й формуле (5.4.7) для V величину (со/с) на (2л/)\.), имеем К=(2яаПг/Х)(2Д)/2. (5.5.11)

Подставив (5.5.11) в (5.5.10), окончательно получим У,,= (1,984/2я) {Nlml)

(5.5.12)

Таким образом, если мы хотим увеличить волноводную дисперсию, необходимо уменьшить значение V для волокна иа рабочей длине волиы, а это требует уменьшения диаметра сердцевины. Чтобы довести общую дисперсию до нуля иа длине волны 1,55 мкм, соответствующей минимуму потерь, было бы необходимо сделать параметр равным 0,0116. В таком случае требуемое значение величины Vd {Vb)/dV будет равно 0,0116/(0,005-1,48) = 1,57. Из рис. 5.12 можно видеть, что оно больше своего максимального значения и, следовательно, требуемое условие может быть удовлетворено только при увежченни А и уменьшении а. Уменьшим, например, значение У до 1,5. Тогда нужно увеличить значение А до А=щУУ J\,9M N1 0,0089 и уменьшить диаметр сердцевины до 2а = [1,984 МП?!2пп1 YJ}! = 3,84мкм.

Таблица 5.2. Параметры волокна на различных длинах волн

2а. мкм <лри V=2)

0,85

3,72

1,453

1,466

1,48

0,0215

!,27

5,58

1,448

Т,462

1,48

0,00015

3.35

5,94

1,447

1,462

1,48

-0,0028

1,55

6.83

1,444

1,463

1,48

-0,0100

= <>оащ.х

XV.с), пс/км

(ВО==( 2т), <Гбит/с).км

0.0037

0,0008

0,026

0,003

0,0037

-0,0008

0,003

0,003

0,0037

-0,0010

-0,0001

0,003

0,0037

-0,0016

-0,008

0,003



о.вз

B,OZ

0,01

-0,02 -0,03

10 7,2


ГОшм


-0,02 -0,05

мкм 3,5мкм

fMKM

5мкм Wmkk

Рис. 5,13. Сочетание материальной и волноводной дисперсий в одномодовом волокне.

Графики показывают, как можно сдвинуть дисперсионный минимум в сторону более длинных волн путем у.чеиьшения диаметра сердцевины, а следовательно, и нормализованной частоты I, Кривые для Yw построены в соответствии с уравнением (5,5.12); кривая Vm построена для оболочки нз чистого кварца по формуле (5,5,6) без учета поправочного члена

Рассмотренные эффекты, кроме того, иллюстрируют рис. 5.13, который подтверждает, что вполне возможно создать одномодовое волокно, в котором минимум дисперсии будет совпадать с минимумом потерь в области 1,55 мкм. Рисунок 5.14 дает представление о некоторых опубликованных экспериментальных результатах, полученных с таким волокном. Длительность импульса увеличилась с 0,38 до 0,40 не после прохождения по волокну длиной 20 км. Временная дисперсия волокна менее 10 пс/км, а произведение полосы пропускания волокна на расстояние более 50 ГГц- км. Однако имеет место увеличение потерь в волокнах, изготовленных рассмотренным образом. Дело в том, что увеличение А требует высоких степеней легирования, а это, вероятно, увеличивает поглощение инфракрасной области и расширяет область рэлеевского рассеяния. Возможное уменьшение V увеличивает потери от микроизгибов и волноводные потери, рассмотренные в § 6.6. В результате потери в таком волокне остаются на уровне потерь лучших волокон, рассчитанных на длину волны 1,3 мкм.

э({)фекты, которыми до сих пор пренебрегали, определяют более низкий достижимый предел дисперсии в области дисперсионного минимума, В частности, был исследован Э(}х})ект двулучепреломлення, наведенного под действием напряженного состояния. В результате напряжения, создаваемого в волокне, световые волны, поляризованные в разных плоскостях, распространяются с различными скоростями. Другими слова.мн, показатель преломления в этом случае зависит от ориентации плоскости поляризации волны. Предполагают, что это установит более низкий (худший) предел дисперсии (около 50 пс/км). Предложение по минимизации этого эффекта состоит в использованип




Рис. 5.14. Иллюстрация прохождения светового импульса по одномодовому волокну длиной 20 км, в котором минимум дисперсии и поглощения совпадают иа длине волны 1,55 мкм. [Результаты взяты из статьи А. Ка-wana et al. Ets. Lett. 16, 188-189 (28 Feb. 1980).].

Потери в волокне составили около 1 дБ/км. в общая дисперсия была окола б пс/км. Ширина спектральной линии излучения использованного в эксперименте лазера на двойной гетероструктуре (InGaAs/InP) равнялась 4,8 нм на уровне 0.5

волокна, имеющего эллипсооб-разную сердцевину, которая возбуждается линейно поляризованными волнами с определенным образом ориентированной плоскостью поляризации. Однако произведение полосы пропускания на расстояние, равное 50 ГГц - км, в настоящее время не представляет собой серьезного ограничения!

До сих пор предполагалось, что одномодовое волокно имеет идеальный ступенчатый профиль показателя преломления. Обычно это не так. Диффузия легирующих примесей в процессе изготовления волокна вызывает размытие границы перехода сердцевина - оболочка до 1 ммк или около того, а это составляет существенную долю радиуса сердцевины. При изготовлении волокна способом AACVD (гл. 4) осаждается много слоев, что приводит к осцнлля-циям в профиле показателя преломления, а испарение легирующих примесей при сжатии заготовки приводит к появлению провала в профиле гюказа-теля преломления на оси волокна. Оба эти эффекта имеют место в одиомодовых юлокнах, изготавливаемых рассмотренным методом, причем существен-

ным является провал профиля гюказателя преломления на оси, поскольку именно здесь имеется наибольшая плотность оптической мощности.

Все эти нарушения приводят к увеличению нормализованной частоты сверх значения Vc = 2,405, которое обеспечивает одиомодовый режим работы волокна и получается из условия (5.5.1). Для рассматриваемых в гл. 6 волокон с а-профилем значение У определяется формулой Vc » 2,405 (l-f2/a)/ где а находится из формулы (6. .8). Эти нарушения изменяют также и параметр волноводной дисперсии, представленный в виде графика на рис. 5.12. Этот эффект, в общем, полезный, поскольку позволяет изготавливать одномодовые волокна с



[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]

0.0023