Имеются примеры создания многопозиционных быстродействующих оптических переключателей, которые могут применяться на подобных АТС. Например, в простейшем варианте переключателя типа 1X2 коммутация одного оптического входа с двумя оптическими выходами осуществляется с помощью электромагнита, перемещающего отрезок оптического волокна, покрытый металлической пленкой, между двумя стационарными положениями. Каскадно соединяя некоторое число таких переключателей, можно создавать коммутаторы. Работа переключателей контролируется микропроцессором, сигналы к которому поступают от фотоприемников, установленных в местах стыковки оптических волокон.

Для передачи изображения будет применяться такая аппаратура, которая обеспечит возможность непосредственного сканирования и разложения оптического изображения и последующую его передачу без использования электронных схем. Все это дает возможность значительно упростить оконечное оборудование систем и улучшить их технико-экономические показатели.

Для широкого применения ОК и волоконно-оптических систем передачи необходимо решить целый ряд задач. К ним, прежде всего, относятся следующие:

проработка системных вопросов и определение технико-экономических показателей применения ОК на сетях связи;

массовое, промышленное изготовление одномодовых волокон, световодов и кабелей, а также оптоэлектронных устройств для них;

повышение влагостойкости и надежности ОК применения металлических оболочек и гидрофобного заполнения;

освоение инфракрасного диапазона волн 2-10 мкм и новых материалов (фторидных и халькогенидных) для изготовления световодов, позволяющих осуществить связь на большие расстояния;

I разработка испытательной и измерительной аппаратуры, I рефлектометров, тестеров, необходимых для производства ОК, I настройки и эксплуатации ВОЛС;

[ механизация технологии прокладки и автоматизация монтажа ОК;

совершенствование технологии промышленного производства волоконных световодов и ОК и снижение их стоимости;

исследование и внедрение солитонового режима передачи, при котором происходит сжатие импульса и снижается дисперсия;

разработка и внедрение системы и аппаратуры спектрального уплотнения ОК; fc. создание интегральной абонентской сети многоцелевого назначения;

создание передатчиков и приемников, непосредственно преобразующих звук в свет и свет в звук;

повышение степени интеграции элементов и создание быстродействующих узлов каналообразующей аппаратуры ИКМ с применением элементов интегральной оптики;

создание оптических регенераторов без преобразования оптических сигналов в электрические;

совершенствование передающих и приемных оптоэлектронных устройств для систем связи, освоение когерентного приема;

разработка эффективных методов и устройств электропитания промежуточных регенераторов для зоновых и магистральных сетей связи;

оптимизация структуры различных участков сети с учетом особенностей применения систем на ОК;

совершенствование методов и аппаратуры для частотного и временного разделения сигналов, передаваемых по световодам;

разработка системы и устройств оптической коммутации.

ГЛАВА ВТОРАЯ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

Основным элементом ОК является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому осуществляется передача волн длиной несколько микрон, что соответствует диапазону частот

Волоконный световод (ВС), как правило, имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления и Иг-

Волоконные световоды делятся на две группы: многомодо-вые и одномодовые. Первые, в свою очередь, подразделяются на ступенчатые и градиентные (рис. 2.1). У ступенчатых ВС показатель преломления в сердцевине постоянен и имеется резкий переход от сердцевины к П2 оболочки. Градиентные ВС имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в сердцевине по радиусу световода от центра к периферии.

В конструктивном отношении одномодовые и многомодовые ВС различаются диаметром сердцевины. В одномодовых световодах диаметр сердцевины соизмерим с длиной волны (й?» а,), и по нему передается лишь один тип волны (мода). В многомодо-вых световодах диаметр сердцевины больше, чем длина волны {d>k), и по нему распространяется большое число волн.

Практически сердцевина световодов составляет 6-8 мкм у одномодовых и 50 мкм у многомодовых световодов, диаметр оболочки 125 мкм. Снаружи располагается двухслойное покрытие из полимера диаметром до 500 мкм.

Рис. 2.1. Волоконные световоды: а-ступенчатые многомодовые; б-градиентные многомодовые;

-одномодовые

Таким образом, в настоящее время применяются ВСтрех типов: одномодовые, многомодовые ступенчатые и многомодовые градиентные (рис. 2.1). Как видно из рисунка, ход лучей в различных световодах различен. В ступенчатом многомодовом световоде лучи резко отражаются от границы сердцевина - оболочка. При этом пути следования различных лучей различны и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом во времени. Это приводит к искажению передаваемого сиги[ала (дисперсия).

Традиентные световоды также являются многомодовыми. Но здесь лучи распространяются по волнообразным траекториям и искажений меньше.

В наилучших условиях находится одномодовая передача, так как здесь распространяется лишь один луч.

В общем виде профиль показателя преломления (ППП) меняется по закону

1-2А

\7 J

(2.1)

где щ-максимальное значение ППП на оси волокна, т. е. при г=0; а-радиус сердцевины; и-показатель степени, описывающий изменение ППП;