Światłowody długodystansowe

Istotnym elementem podczas wytwarzania światłowodów długodystansowych jest opanowanie umiejętności właściwego profilowania w procesie produkcyjnym charakterystycznych parametrów włókna jednomodowego, takich jak: tłumienność, nieliniowość, dyspersja i współczynnik załamania światła. Dotyczy to parametrów zarówno płaszcza, jak i rdzenia oraz odpowiedniego domieszkowania rdzenia atomami lub jonami pierwiastków rzadkich.

Pierwsze włókna NZDS-SMF z niezerową i przesuniętą dyspersją zaczęła wytwarzać (1994 r.) firma Lucent Technologies, początkowo jako włókno TrueWave, a następnie kilka jego wersji do rozmaitych aplikacji i korekt światłowodowych linii transmisyjnych pod firmowymi oznaczeniami: TrueWave+, TrueWave- oraz TrueWave RS. Przez naprzemienne łączenie włókien TrueWave+ (z dyspersją dodatnią) i TrueWave- (dyspersja ujemna) można dokładnie równoważyć sumaryczną dyspersję włókna światłowodowego w pojedynczym kanale optycznym, uzyskując bez regeneracji transmisję na odległość do 1000 km (przy szybkościach 2,5 Gb/s) lub do 300 km (z podstawową szybkością 10 Gb/s).

Najnowszą ofertą szerokopasmowego włókna wielofalowego klasy SMF jest światłowód AllWave (Lucent), udostępniający na potrzeby transmisji wszystkie cztery okna transmisyjne (II, III, IV i V). Transmisja w V oknie optycznym nie była dotąd dostępna w tradycyjnych światłowodach, ze względu na występującą w tym pasmie wysoką tłumienność jednostkową spowodowaną absorpcją na jonach OH^-.

Inną wersją standardowego włókna z niezerową dyspersją NZDS-SMF jest światłowód jednomodowy o zwiększonej powierzchni efektywnej klasy LEAF (Large Effective Area Fiber), produkowany od 1998 r. przez amerykańską firmę Corning. Za pomocą włókna LEAF, którego cechą charakterystyczną jest właśnie duża powierzchnia efektywna, uzyskuje się istotne obniżanie nieliniowości światłowodu. Cecha ta poprawia odstęp sygnału od szumów, co pozwala zwiększyć odległość między sąsiednimi wzmacniaczami EDFA do ponad 100 km.

Nowatorską konstrukcję włókna NZDS-SMF, także o dużej powierzchni efektywnej, przedstawiła niedawno firma Alcatel – wprowadzając do eksploatacji w ubiegłym roku specjalne włókno TeraLight o poszerzonym pasmie transmisyjnym w III oknie. Ten rodzaj włókna, z zerową dyspersją dla fali 1440 nm i niewielkim nachyleniem dyspersji dodatniej w całym pasmie przenoszenia wzmacniaczy EDFA, szczególnie nadaje się do realizacji dalekosiężnych łączy optycznych z wieloma kanałami optycznymi (UWDM).

Łączenie światłowodów

Do włókien optycznych w praktyce stosuje się dwa zasadnicze sposoby połączeń: rozłączne – dokonywane za pomocą różnorodnych złączek światłowodowych i trwałe – uzyskiwane przez spawanie włókien optycznych.

Połączenia rozłączne – przeznaczone do przedłużania kabli światłowodowych lub łączenia z siecią teleinformatyczną (oprócz przenoszenia energii świetlnej z małymi stratami) – muszą zapewniać powtarzalność parametrów w kolejnych wielokrotnych połączeniach torów światłowodowych. Uzyskanie jak najmniejszych strat (0,5–3 dB) wymaga jednak precyzyjnej obróbki mechanicznej elementów złączki, prawidłowego osiowania włókna, czystości łączonych powierzchni oraz odpowiedniego zbliżenia powierzchni czołowych światłowodów. Ponieważ powierzchnie czołowe łączonych włókien nie mogą się stykać, aby nie ulegały wzajemnemu zarysowaniu, połączenia rozłączne wnoszą większe straty do torów światłowodowych niż połączenia trwałe (spawane, zgrzewane, klejone).

Do najbardziej popularnych należą proste złącza stykowe oraz soczewkowe i gradientowe typu Selfoc – o niewielkiej wrażliwości na zmianę odległości między współpracującymi powierzchniami. Straty wprowadzane przez dobrej jakości złącza rozłączne nie przekraczają 1 dB mocy.

Połączenia trwałe – zwane spawami światłowodowymi – umożliwiają wykonywanie długodystansowych i strukturalnie jednorodnych linii transmisyjnych między dwoma regeneratorami optycznymi toru światłowodowego. Trwałe połączenia światłowodowe, wykonywane początkowo przez klejenie czołowych powierzchni włókien, zostały całkowicie wyeliminowane przez spawy termiczne, w których uzyskuje się tłumienność przejścia sygnału poniżej 0,1 dB. Wielkość strat wprowadzana przez takie złącze jest związana wyłącznie z lokalną zmianą jednorodności struktury światłowodu, pod warunkiem precyzyjnego naprowadzenia i centrowania osi łączonych włókien przed ich zgrzewaniem.