Курсы повышения квалификации Волоконно-оптические линии связи

Курсы повышения квалификации

Волоконно-оптические линии связи

Март 2007 г.

В основе оптоволоконных технологий связи лежит принцип использования электромагнитной волны светового диапазона в качестве физического носителя информации. В основном, для передачи используется невидимый человеческому глазу, инфракрасный диапазон.

Диапазон	Ультрафиолетовый									Инфракрасный (невидимый)
λ (мкм.)		0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	….	1,25	1,30	1,35	1,40	1,45	1,50	1,55	1,60	1,65

Световая волна распространяется в вакууме со скоростью:

С = 299 792 458 м/с

Для простоты расчетов эту величину округляют до 3х10⁸ м/с.

Световая волна может распространяться в диэлектрических средах, при этом скорость распространения ее меньше, чем в вакууме и зависит от материала диэлектрика.

Одной из характеристик диэлектрического вещества является показатель преломления света, показывающий, на сколько скорость света в данном веществе меньше, чем в вакууме. Чаще всего в литературе обозначается символом n. При этом говорят, чем больше показатель преломления вещества, тем это вещество оптически более плотное.

Например:

Световая волна распространяется в обычном кварцевом SiO₂ стекле со скоростью, примерно в 1,5 раза медленнее, чем в вакууме, поэтому показатель преломления стекла можно рассчитать по формуле:

n_стекла = С/ С_стекла = 1,5

где С_стекла – скорость распространения света в силикатном стекле.

Для создания направленной световой волны в волоконной оптике используются физические явления изменения световой волны, при ее прохождении из одного вещества в другое. Иначе говоря, изменение светового луча на границе раздела двух сред.

Изменение направления светового луча при прохождении через границу раздела двух сред рассчитывается по формуле:

n₁ sin(θ₁)= n₂ sin(θ₂)

Для луча отраженного от границы раздела справедливо равенство:

θ_пад. = θ_отр.

На следующем рисунке изображены три варианта прохождения светового луча из более плотной оптической среды с показателем преломления n_1, в менее плотную оптическую среду с показателем преломления n_2, т.е. n₁> n_2.

В первом случае, при малых углах падения, луч преломляется на границе раздела сред, и уходит от границы раздела.

Во втором случае угол падения луча подобран таким образом, что преломленный луч скользит вдоль границы раздела сред. Угол падения, при котором имеет место данный эффект, называется критическим углом полного внутреннего отражения θ_кр. и может быть вычислен по формуле:

θ_кр.= arcsin(n₂/ n₁)

Третий случай иллюстрирует, как будет вести себя световой луч, в случае, когда угол падения превышает θ_кр. Луч будет полностью отражаться от границы раздела сред и при этом угол отражения равен углу падения. Этот эффект называется полным внутренним отражением.

Если среду с показателем преломления n₁ ограничить средой с показателем преломления n₂ со всех сторон, то световой луч, многократно отражаясь от границ раздела сред, будет распространяться внутри среды с показателем преломления n₁.

 

На практике оптическое волокно представляет собой диэлектрический волновод, изготовленный из кварцевого стекла. Он имеет световедущую сердцевину с показателем преломления света n₁, окруженную оболочкой с показателем преломления n₂, причем n₁> n₂.

Попадая в световедущую сердцевину, свет распространяется в ней за счет эффекта полного внутреннего отражения. Этот эффект имеет место при падении луча света на границу раздела двух сред из среды с большим показателем преломления n₁ в среду с меньшим показателем n₂, и наблюдается только до определенных значений угла падения q_кр,

Лучи света, падающие на границу раздела n₁/ n₂ под углами большими θ_кр будут распространяться в световедущей сердцевине с очень малыми потерями, а лучи не удовлетворяющие этому условию - выходить в оболочку и быстро затухать.

Обычно свет вводится в оптоволокно через торец. Предельная величина угла падения луча света на торец оптоволокна связана с критическим углом соотношением

 sin a_m = n₁ cos q_кр = (n₁² - n₂²)^1/2 = (2 n · D n)^1/2

, где     n = ( n₁ + n₂)/2

 D n = n₁ - n₂.

При этом предельную величину угла  a_m при котором свет вводится в оптоволокно называют угловой апертурой, а величину

 NA = sin a_m = (2n · Dn)^1/2 -называют числовой апертурой оптоволокна.

На следующем рисунке показана структура одноволоконного кабеля в изометрической проекции. Основными светопроводящими элементами являются две центральные составляющие: сердечник и отражающая оболочка. Остальные элементы кабеля - лишь способ предохранить хрупкое волокно от повреждений внешней средой различной агрессивности.

Внешний диаметр отражающей оболочки унифицирован для всех типов кабелей и составляет 125±2 мкм. В этот размер входит и 2-3 мкм. слой лака, который служит защитой от влаги и связанной с ней коррозии.

Первичную механическую прочность и гибкость рассматриваемой конструкции придает защитное покрытие из эпоксиакриолата, часто называемое буфером. Как правило, для удобства монтажа его окрашивают в разные цвета. Толщина покрытия составляет 250±15 мкм.

Кроме этого, для лучшей защиты волокна и более удобного монтажа разъемов часто применяются конструкции с вторичным буфером диаметром 900 мкм, который без зазора уложен на первичный.

Основные характеристики оптических волокон

Рассмотрим подробнее оптические параметры волокна. Все распространенные типы волокон характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.

Затухание характеризует потерю мощности передаваемого сигнала на заданном расстоянии, и измеряется в дБ/км, логарифмическим выражением отношения мощности, выходящей из источника Р_вых, к мощности, входящей в приемник Р_вх

А = 10*log(P_вых/P_вх)

Потери в 3 дБ означают, что половина мощности потеряна. Потеря 10 дБ означает, что только 1/10 мощности источника доходит до приемника, потери 90%. Волоконно-оптические линии связи, как правило, способны нормально функционировать при потерях в 30 дБ (прием всего 1/1000 мощности).

Есть два принципиально различных физических механизма, вызывающих эффект затухания:

-        Потери на поглощение. Связаны с преобразованием одного вида энергии в другой. Электромагнитная волна определенной длины вызывает в некоторых химических элементах изменение орбит электронов, что, в свою очередь, ведет к нагреву волокна. Естественно, что процесс поглощение волны тем меньше, чем меньше ее длина, и чем чище материал волокна.

-        Потери на рассеяние. Причина снижения мощности сигнала в этом случае - означает выход части светового потока из волновода. Обусловлено это обычно неоднородностями показателя преломления материалов. Известно, что с уменьшением длины волны потери рассеивания возрастают.

Окна прозрачности оптических волокон

В теории, лучших показателей общего затухания можно достичь на пересечении кривых поглощения и рассеивания.

Реальность несколько сложнее, и связана с химическим составом среды. В кварцевых волокнах (SiO2) кремний и кислород проявляют активность на определенной длине волны, и существенно ухудшают прозрачность материала в двух окрестностях.

В итоге образуются три окна прозрачности, в рамках которых затухание имеет наименьшее значение. Самые распространенные значения длины волны:

0.85 мкм;

1.3 мкм;

1.55 мкм.

Дисперсия определяет степень уширения светового импульса по мере его прохождения по оптическому волокну. Существует три вида дисперсии: межмодовая, хроматическая и поляризационно-модовая. В зависимости от типа оптического волокна в нем преобладает тот или иной вид дисперсии.

Дисперсия приводит к увеличению длительности импульса при прохождении по ОК. Уширение импульса т определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе формуле

,

причем значения и берутся на уровне половины амплитуды импульсов.

Связь между величиной уширения импульсов и шириной полосы пропускания, передаваемых по оптическому волокну, приближенно выражается соотношением

 Так, если =20 нс/км, то .

Параметр (пропускная способность) является наряду с затуханием важнейшим параметром ВОЛС. Он определяет полосу частот, пропускаемую оптическим волокном, и определяем скорость передачи информации.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования оптических волокон, но и существенно снижает дальность передачи по ОК, так как чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса.

Пропускная способность ВОЛС существенно зависит от типа оптического волокна (одномодовые, многомодовые, градиентные), а также от типа излучателя передатчика (лазер, светодиод).

Причинами возникновения дисперсии являются:

-       некогерентность источников излучения и появление спектра;

-       существование большого количества мод (N).

В первом случае дисперсия называется хроматической. Она делится на материальную и волноводную (внутримодовую дисперсию).

Волноводная дисперсия обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

Во втором случае дисперсия называется межмодовой и обусловлена наличием большого количества мод, время распространения которых различно.

Для многомодовых волокон используют понятие ширины полосы пропускания, выражающуюся в мГц на километр (длины оптического волокна).

Для одномодовых волокнах используют понятие удельной дисперсии, т.к. значение дисперсии (а следовательно и ширина полосы пропускания) зависит не только от протяженности оптического волокна, но и от ширины спектра излучателя. Удельные дисперсии выражаются в пикосекундах на километр (длины оптического волокна) и нанометр (ширины спектра излучения передатчика).

Удельные значения дисперсий в одномодовых волокнах при различных длинах волн:

1 ≈ волноводная; 2 ≈ материальная 3 ≈ результирующая.

Как видно из рисунка, с увеличением длины волны уменьшается и проходит через нуль, а несколько растет. Вблизи мкм происходит их взаимная компенсация и результирующая дисперсия приближается к нулевому значению. Поэтому длина волны 1,3 мкм получает широкое применение в одномодовых системах передачи.

Однако по затуханию предпочтительнее волна 1,55 мкм, и для достижения минимума дисперсии в этом случае приходится варьировать профилем показателя преломления и диаметром сердцевины. При сложном профиле типа W и трехслойном оптическом волокне можно и на длине волны 1,55 мкм получить минимальную величину дисперсии. Оптические волокна с такими характеристиками имеют в названия термин «со смещенной дисперсией».

Типы оптических волокон. Понятие моды.

Мода – это тип оптического луча распространяющегося в волоконном оптическом волокне. Возможность существования конкретной моды, и количество мод оптического волокна определяются решениями системы уравнений Максвелла и зависят от геометрических свойств и оптических характеристик материала волокна.

Различают два основных типа оптических волокон:

-многомодовые (ММ)

-одномодовые (SM)

 Многомодовое волокно, в свою очередь, бывает двух типов:

-со ступенчатым профилем показателя преломления

-с градиентным профилем показателя преломления.

Многомодовое волокно, со ступенчатым профилем показателя преломления.

Диаметр сердцевины оптического волокна со ступенчатым профилем показателя преломления лежит в пределах от 100 до 200 мкм; значение показателя преломления n₁ по всему поперечному сечению сердцевины постоянно и резко падает (ступенчатый) на границе с оболочкой

В многомодовых волокнах определяющей является межмодовая дисперсия, которая обусловлена наличием большого числа распространяющихся мод и различиями времен их распространения по оптоволокну.

Межмодовая дисперсия не зависит от длины волны излучения, поэтому дисперсионные характеристики многомодовых оптических волокон оцениваются по информационной полосе пропускания в МГц·км.

В ступенчатом оптоволокне могут возбуждаться и распространяться до тысячи мод с различным распределением по сечению и длине оптоволокна. Моды имеют различные оптические пути и, следовательно, различные времена распространения по оптоволокну, что приводит к значительному уширению импульса света по мере его прохождения по оптоволокну.

Многомодовое волокно с градиентным профилем показателя преломления (по рекомендации G.651 МСЭ-Т)

В многомодовом оптическом волокне с градиентным профилем показателя преломления значение показателя преломления плавно изменяется от центра к краям сердцевины. Благодаря этому число распространяющихся в сердцевине мод и различия в длинах оптических путей этих мод значительно уменьшаются, и соответственно уменьшается и дисперсия.

Стандартное одномодовое оптическое волокно с несмещённой дисперсией. (по рекомендации G.652 МСЭ-Т)

Это наиболее ходовой тип оптоволокна, используется в мире с 1988 года в магистральных и зоновых ВОЛС (волоконно-оптические линии связи). Параметры (потери и дисперсия) этого оптоволокна оптимизированы на длину волны 1310 нм (минимум хроматической дисперсии), оно может использоваться и в диапазоне длин волн 1525...1565 нм, где имеет место абсолютный минимум потерь в оптоволокне. Явление межмодовой дисперсии в таком волокне отсутствует, а ширина полосы пропускания ограничивается хроматической дисперсией. Стандартное одномодовое волокно предназначено для работы в диапазоне длин волн 1,285¸1,330 мкм, в котором величина хроматической дисперсии в ОВ достигает минимального, близкого к нулю значения. Возможно также использование этого ОВ в спектральном диапазоне 1,525¸1,565 мкм, затухание на этих длинах волн очень мало (~0,2 дБ/км), а дисперсия составляет 16¸18 пс/нм×км.

Стандартное одномодовое оптическое волокно имеет диаметр сердцевины 9 мкм и диаметр оболочки 125 мкм (рис. 4).

В этом оптоволокне существует и распространяется только одна мода (точнее две вырожденные моды с ортогональными поляризациями), поэтому в нем отсутствует межмодовая дисперсия, что позволяет передавать сигналы на расстояние до 50 км со скоростью до 2,5 Гбит/с и выше без регенерации. Рабочие длины волн 1,31 мкм и 1,55 мкм.

С развитием магистральных и локальных ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) было освоено производство нескольких дополнительных типов одномодовых оптических волокон, отличающихся величиной затухания, его распределением по спектру и дисперсией.

Волокно LWP одномодовое с низким пиком воды (по рекомендации G.652.C МСЭ-Т)

Данный тип ОВ, впервые произведенный фирмой Lucent под маркой AllWave, является достаточно интересным усовершенствованием стандартного одномодового волокна. В отличие от стандартного одномодового волокна данное ОВ (рис. 6) не имеет так называемого «водяного пика», т. е. увеличения поглощения на длине волны 1,385 мкм, соответствующей спектру поглощения ионов OH. На этой длине волны поглощение составляет 0,31 дБ/км.

В стандартных одномодовых волокнах определяющей является хроматическая дисперсия, которая выражается в различии показателей преломления и, следовательно, в скоростях распространения излучения с различными длинами волн. Величина этой дисперсии зависит от типа источника излучения и измеряется в пс.

Одномодовое волокно со смещенной нулевой дисперсией DS (по рекомендации G.653 МСЭ-Т)

Называется так потому, что абсолютный минимум хроматической дисперсии путем выбора специальной формы профиля показателя преломления смещен в диапазон длин волн 1550 нм абсолютного минимума потерь в оптоволокне. Оптоволокно G.653 оптимизировано для высокоскоростной передачи на одной длине волны и имеет ограниченные возможности для передачи на нескольких длинах волн. Волокно со смещенной дисперсией хорошо совместимо с оптическими усилителями, поскольку интервал длин волн, в котором ОВ имеет наилучшие параметры по затуханию и дисперсии совпадает с полосой максимального усиления оптических усилителей на эрбиевом волокне. Такой тип волокна предпочтителен для высокоскоростных линий связи с большой длиной регенерационного участка, без применения технологий оптического уплотнения. Возможно также применение этого ОВ в системах со спектральным уплотнением (WDM) при ограниченной протяженности регенерационного участка, пониженной мощности передаваемого сигнала и ограниченной плотности спектральных компонент.

Одномодовое волокно со смещенной ненулевой дисперсией NZDS (по рекомендации G.655 МСЭ-Т)

Оптоволокно оптимизировано для высокоскоростной передачи информации на нескольких длинах волн в диапазоне 1550 нм. Волокно G.655 разработано для ВОС (волоконно-оптическая сеть) со спектральным уплотнением каналов - DWDM-систем.

На сегодняшний день выпуск волокон со смещенной ненулевой дисперсией налажен тремя фирмами - Fujikura, Lucent Technology и Corning, выпускаемые этими фирмами волокна имеют марки NZDS, TrueWave и LEAF соответственно. Фирмой Lucent в последнее время также начат выпуск усовершенствованного ОВ данного типа - TrueWave RS, в котором несколько расширен в дальней области рабочий спектральный диапазон, что дополнительно увеличивает пропускную способность ОВ.

Судя по всему, данный тип волокон является наиболее перспективным для использования в отрасли связи, и дальнейшее развитие волоконно-оптических технологий будет двигаться именно в этом направлении.

Внедрение технологий «плотного» частотного уплотнения (DWDM) вкупе с использованием эрбиевых оптических усилителей привело к разработке нового типа оптических волокон. При использовании технологии DWDM в ОВ одновременно вводится большое количество (до 100) оптических сигналов на близких длинах волн, каждый из которых несет свой, независимый от других информационный поток. Применение этой технологии позволяет радикально повысить пропускную способность оптических линий, но при этом накладывает определенные требования на само ОВ как на среду передачи оптического излучения.

Первым из них является отсутствие искажений сигнала передаваемого каждой спектральной компонентой по отдельности, что в данном случае эквивалентно отсутствию хроматической дисперсии, поскольку именно она приводит к искажению цифрового сигнала и соответственно возникновению битовых ошибок.

Однако в случае отсутствия хроматической дисперсии возникает проблема нелинейных эффектов, обусловленная высокой мощностью оптических сигналов в волокне, что связано с необходимостью передачи на большие расстояния и применением оптических усилителей при высокой плотности спектральных компонент. Наиболее важным для систем, использующих DWDM-технологии, является эффект четырехволнового смешения, приводящий через взаимодействие отдельных спектральных компонент со средой (сердцевиной ОВ) к взаимодействию спектральных компонент друг с другом. Эффект четырехволнового смешения приводит к тому, что после прохождения DWDM-сигналом определенной длины волокна возникают компоненты на кратных частотах, т. е. становится невозможным демультиплексирование сигнала. Как выяснилось, наличие в ОВ некоторого уровня хроматической дисперсии эффективно подавляет влияние нелинейных эффектов. NZDS-волокно как раз отвечает вышеперечисленным требованиям. Это волокно предназначено для использования в линиях с большой протяженностью регенерационного участка с DWDM уплотнением сигнала. Рабочий диапазон для этих ОВ 1,530¸1,565 мкм, уровень хроматической дисперсии в рабочем диапазоне 0,1¸6 пс/нм×км. Такой уровень дисперсии достаточно низок для того, чтобы обеспечить скорость передачи до 10 Гбит/с в каждом спектральном канале, и в то же время достаточно высок для эффективного подавления нелинейных эффектов при использовании DWDM-технологий. Даже без использования DWDM-технологии этот тип волокон обеспечивает большую пропускную способность и протяженность регенерационного участка, чем стандартное одномодовое волокно. Интересной особенностью данного типа волокна является возможность получения волокон с одинаковой по величине, но разной по знаку дисперсией (NZDS+ и NZDS- волокна), что дает возможность построения линий со скомпенсированной, близкой к нулю дисперсией, без применения дополнительных устройств. Спектральные зависимости затухания и дисперсии

Поляризационная модовая дисперсия

Главной тенденцией в развитии ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) является увеличение скорости передачи информации и полосы частот передаваемых по оптоволокну сигналов. При таких скоростях существенное влияние на качество передачи информации начинает оказывать поляризационно-модовая дисперсия (ПМД) оптоволокна, которая до последнего времени не принималась во внимание. К настоящему времени ведущие производители оптических волокон уже ввели спецификацию на ПМД оптоволокна.

ПМД - это дисперсия, вызываемая разностью в скоростях распространения двух основных ортогонально-поляризованных мод, существующих в одномодовом волокне. Наличие ПМД приводит к тому, что результирующий выходной импульс света уширяется по сравнению с входным импульсом. В геометрически идеальном оптическом волокне эти моды являются вырожденными, имеют одинаковые скорости распространения и поэтому ПМД отсутствует.

ПМД влияет на работу ВОЛС (волоконно-оптические линии связи) так же, как и хроматическая дисперсия, но механизм уширения импульсов в этих случаях различен. Существенным отличием ПМД от хроматической дисперсии является тот факт, что влияние хроматической дисперсии в линии можно компенсировать, в то время как методов компенсации влияния ПМД в настоящее время не существует.

Параметры одномодовых оптических волокон

Параметры (Единица измерения)	Значение для ОВ типа
	Е	LWP	С
Коэффициент затухания (дБ/км) на волне 1310 нм на волне 1383 нм на волне 1550 нм	0,35 - 0,22	0,35 0,35 0,22	- - 0,20
Длина волны нулевой дисперсии (нм)	1301-1325	1302-1322	-
Хроматическая дисперсия (пс/нм o км) на волне 1285-1330нм на волне 1550нм на волне 1530-1565нм	3,5 18 -	3,5 18 -	- - 1,0-6,0
Наклон кривой дисперсии в нулевой точке (пс/кмoнм2)	0,092	0,092	-
Длина волны отсечки (нм)	1100-1330	1260	-
Поляризационная модовая дисперсия (пс/км1/2)	-	-	0,5

Параметры многомодовых оптических волокон

Параметры	Единица измерения	Значение для ОВ типа
М/50		М/50,0	М/62,5
Диаметр сердцевины	мкм	50+3,0	62,5+3,0
Диаметр оболочки	мкм	125+2,0	125+2,0
Эксцентриситет сердцевины оболочки	мкм	3	3
Некруглость оболочки	%	2	2
Диаметр защитного покрытия	мкм	245+10	245+10
Рабочая длина волны	нм	1300	1300
Коэффициент затухания, не более	дБ/км	0,7	0,7
Числовая апертура	-	0,20+0,015	0,275+0,015
Коэффициент широкополосности, более	МГц o км	600	600

Волоконно-оптические кабели (ВОК).

Кабель – устройство для передачи информации на большие расстояния. Содержит один или несколько изолированных электрических проводников или оптических волокон, помещённых в общую (обычно герметичную) защитную оболочку. В зависимости от конструктивного исполнения различают коаксиальный,  симметричный и оптический кабели.

Волоконно-оптический кабель – кабель, содержащий одно или несколько оптических волокон. В зависимости от конструктивного исполнения волоконно-оптические кабели делятся на кабели внутренней и внешней прокладки, а также кабели для шнуров.

Элементы конструкции ВОЛС, обеспечивающие защиту волокон от внешних воздействий.

Волоконно-оптический кабель состоит из самих волокон, по которым распространяется световой сигнал, и элементов конструкции, обеспечивающих защиту волокон от внешних воздействий.

В зависимости от условий эксплуатации к конструкции кабеля предъявляются различные требования. Кабель, который используется вне помещений, в первую очередь должен иметь защиту от атмосферных воздействий, таких как солнечный свет, влага, перепады температур. Кабелю, который предназначен для прокладки в кабельных колодцах, необходима защита от грызунов. Если кабель подвешивается между опорами линий электропередач, важна его механическая прочность.

При выборе кабеля основное внимание обычно уделяется двум аспектам.

Первый - это пожарная безопасность, необходимость которой возникает, если кабель прокладывается внутри помещений.

Второй аспект - это целостность и сохранность ОВ при хранении, монтаже и эксплуатации волоконно-оптического кабеля. На каждом из этих этапов кабель подвергается механическим, атмосферным и другим воздействиям, которые могут быть опасны для волокна. Заметим, что здесь речь не идет о физическом разрушении оптического волокна.

Оболочка кабеля.

Чаще всего материалом, который используется для изготовления наружной оболочки волоконно-оптических кабелей, является полиэтилен. Он обладает и отличными физическими параметрами (большая прочность, хорошая износостойкость, неподверженность ультрафиолетовому излучению, окислению и другим химическим воздействиям), и хорошими диэлектрическими свойствами. Полиэтилен имеет неплохую сопротивляемость проникновению влаги, низким и высоким температурам, а также обладает способностью не изменять свои физические свойства под воздействием перепадов температуры окружающей среды.

Оболочки волоконного кабеля различаются по плотности используемого полиэтилена. Самым прочным материалом является полиэтилен высокой плотности - HDPE (High Density Polyethylene). Он используется при изготовлении кабелей для наружного применения, которые непосредственно закапываются в грунт или протягиваются по канализационным трубам. Стоимость такого материала достаточно высока, поэтому он чаще применяется в кабелях с большим количеством оптических волокон. Меньшую стоимость имеет полиэтилен средней плотности - MDPE (Medium Density Polyethylene). Из него изготавливается большинство кабелей, которые при относительно низкой цене отличаются хорошими механическими характеристиками, что обеспечивает достаточный уровень защиты оптических волокон.

Менее прочным является полиэтилен низкой плотности - LDPE (Low Density Polyethylene), который часто используется в конструкции кабелей вместе с полиэтиленом высокой плотности. Например, волоконно-оптический кабель с металлической броней. Его внешняя оболочка может изготавливаться из MDPE-полиэтилена, а дополнительная внутренняя оболочка, которая находится под стальной броней, - из полиэтилена LDPE.

Придать повышенную прочность волоконно-оптическому кабелю можно в том случае, если в качестве верхнего слоя используется полиамид PA (Рolyamide). Это очень подходящий материал для производства кабеля промышленного применения. Полиамид имеет отличную сопротивляемость химическим соединениям, таким как концентрированные щелочи, различные масла, некоторые растворы органических и минеральных кислот. Толщина полиамидной пленки не превышает 0,5 мм. Сама оболочка чаще всего имеет оранжевый или черный цвет.

Несмотря на хорошие механические характеристики, сам полиамид подвержен проникновению влаги и воздействию ультрафиолета. Поэтому, как правило, полиамид применяется как дополнительный элемент конструкции вместе с полиэтиленом. Такой кабель используют для прокладки в кабельных канализациях или пластиковых трубопроводах. Затянуть полиамидный кабель несложно, поскольку коэффициент трения между гладкой оболочкой из полиамида и пластиковым трубопроводом сравнительно низкий. Кроме того, полиамид обладает отличной абразивной стойкостью. Особое внимание стоит уделить волоконно-оптическим кабелям, оболочки которых отвечают требованиям пожарной безопасности. Основой для изготовления соответствующих оболочек является полиэтилен, а необходимые свойства достигаются путем добавления специальных химических добавок. В описании волоконно-оптического кабеля о наличии таких свойств чаще всего свидетельствует аббревиатура LSZH (Low Smoke Zero Halogen).

Условие, когда внешняя оболочка кабеля не поддерживает горения (Non propagation of flame) означает, что в случае воспламенения вертикально расположенного кабеля снизу его оболочка не будет способствовать распространению пламени вверх. Однако соответствие данной норме ни в коем случае не гарантирует, что при расположении кабеля, например, в туннелях или трубопроводах огонь не будет распространяться в горизонтальном направлении.

За такую сопротивляемость огню отвечает характеристика, которую можно перевести как "нераспространение пламени" (Non propagation of fire). Если кабель имеет соответствующие характеристики, то это гарантирует, что он сам не станет причиной возгорания или распространения огня (хотя существует немало других источников возгорания).

Отсутствие выделения галогенов и других токсичных соединений при горении обеспечивает необходимые условия для эвакуации персонала и устранения возгорания. Это такие же важные свойства волоконно-оптического кабеля, как и способность не выделять дым под воздействием огня. Наличие у волоконно-оптического кабеля негорючей оболочки, которая не выделяет галогенов, заметно увеличивает его стоимость, но при прокладывании кабеля внутри помещений, на промышленных объектах, в туннелях метрополитена международные и национальные нормы пожарной безопасности обязывают к применению кабеля именно такого типа.

Защита от грызунов

Когда говорят, что кабель имеет защиту от грызунов, то чаще всего подразумевается наличие металлической брони. Объясняется это тем, что такая броня наиболее эффективна при невысокой стоимости, поэтому именно она нашла наиболее широкое применение. Условно можно выделить несколько типов металлической брони:

стальная ламинированная лента, которая сгибается вдоль, чтобы ее боковые края находили один на другой. Получается некое подобие трубки, которую для увеличения допустимого сдавливающего усилия еще и гофрируют. Такой тип брони часто применяется в волоконно-оптических кабелях общего назначения;

проволочная броня из стальной оцинкованной проволоки, основное назначение которой - обеспечение большого допустимого усилия на разрыв, а также защита от грызунов. Этот кабель предназначен для вкапывания в грунт. Кстати, использование волоконно-оптического кабеля с проволочной броней является обязательным при построении первичных сетей по российским стандартам.

Иногда необходимо использовать кабель, у которого полностью отсутствуют металлические компоненты. Существуют волоконно-оптические кабели с так называемой "неметаллической броней". Это подразумевает либо внешний слой из особо прочного диэлектрического материала, например, полиамида толщиной полмиллиметра, либо тонкий слой полипропилена.

Хорошую защиту от грызунов может обеспечить и плотный слой стекловолоконных нитей, которые выполняют также роль силовых элементов. Однако при изгибе кабеля трубка с оптическими волокнами может выйти из слоя продольно-натянутых стекловолоконных нитей, что ставит под угрозу защиту волокна. Если стекловолоконные нити закручены в спираль или переплетены вместе, степень защиты повышается.

Усиливающие элементы

Для увеличения допустимого растяжения волоконно-оптического кабеля в его конструкцию обязательно вводят силовые элементы. Величины допустимого растяжения в 1000-2000 Н (Ньютонов) можно достичь с помощью использования кевларовых или стекловолоконных нитей. Как правило, этого показателя бывает вполне достаточно для кабелей общего назначения. Нити могут образовывать плотный слой, а могут и переплетаться. Считается, что кевларовые нити обеспечивают большее допустимое усилие на разрыв. Однако стекловолоконные нити еще и защищают от грызунов и являются барьером для распространения горения.

Иногда параллельно с кевларовыми нитями применяют один центральный или пару боковых стержней. Дополнительные силовые элементы могут быть диэлектрическими или металлическими. Конструкция с центральным силовым элементом характерна для кабеля с большим числом волокон, которые группами размещаются вокруг силового элемента.

Есть еще одна функция, которую могут выполнять кевларовые и стекловолоконные нити в кабелях. Это так называемый "эффект памяти". Основным компонентом внешней оболочки волоконно-оптического кабеля является полиэтилен, который поставляется на производство в гранулах. После термической обработки получается однородная масса, из которой и вытягивается в виде трубки оболочка кабеля.

С течением времени происходит усадка полиэтилена. Он сжимается, стремясь принять первоначальную форму, обусловленную своим молекулярным строением. В результате происходит продольное смещение внешней оболочки кабеля относительно свободно размещенных гладких трубок, в которых расположены волокна. При этом внешняя оболочка сжимается, освобождая на концах кабеля участки пластиковых трубок, которые могут повредить оптические волокна внутри разделочной муфты или коробки. Такую усадку можно предотвратить, если скрученные под внешней оболочкой кабеля кевларовые нити закрепить на специальном креплении муфты (рис. слева). Это явление нужно учитывать, когда кабель свободно укладывается километровыми отрезками, например, в грунт.

Величина допустимого продольного растяжения (Tensile performance) характеризует максимальное усилие, которое можно приложить в продольном направлении кабеля и при котором не произойдет изменение характеристик оптического волокна.

Зависимость растяжения волокна и оболочки кабеля от прилагаемой силы растяжения

Из рисунка видно, что при растяжении кабеля с силой, меньшей 1,5 кН, натяжения оптического волокна не происходит. Это граничное значение и указывают как предел прочности на разрыв. Происходит это потому, что длина волокна в кабеле превышает длину его оболочки - световоды свободно располагаются в гелезаполненной трубке в виде спирали. Поэтому, когда прикладывается растягивающее усилие к оболочке, световод сначала распрямляется и только потом начинает удлиняться сам.

Сдавливающее усилие характеризует допустимую силу, с которой можно сдавить в поперечном направлении кабель при условии, что величина затухания в волокне останется в пределах нормы. Так как размер тестового пресса равен 100 мм, в качестве единицы измерения сдавливающего усилия часто применяют величину давления, измеренную в кН на 100 мм.

Максимальный изгиб кабеля (Cable bend) является еще одним важным параметром, который характеризует предельно допустимый радиус кривизны укладки кабеля. Его необходимо учитывать, когда речь идет о прокладке волоконно-оптического кабеля, например, в трубопроводах или кабельных каналах. Величина минимально допустимого радиуса изгиба часто находится в пределах 15-20 диаметров от внешней оболочки кабеля. Если пренебречь этим параметром, может нарушиться целостность световодов в кабеле.

Кручение (Torsion) определяет способность оболочки кабеля обеспечивать защиту волокна при скручивании оболочки вокруг своей оси. Для кабеля с металлической броней допустимый угол скручивания меньше, чем для кабеля без брони.

Параметры температурного цикла (Temperature cycling) определяют стабильность коэффициента затухания волокна при эксплуатации кабеля в различных температурных условиях. Изменение температуры окружающей среды в первую очередь приводит к скручиванию, растяжению или сжатию кабельной оболочки, а это, как уже отмечалось, оказывает влияние на характеристики волокна.

В сопроводительной документации на оптический кабель указывается минимальное и максимальное значение эксплуатационной температуры. Согласно методике измерения этого параметра, относительное изменение затухания в волокне в этом диапазоне температур не превышает нескольких десятых дБ/км. Иногда в характеристиках кабеля, кроме данного показателя, указывают еще и диапазоны температур для хранения, монтажа и эксплуатации.

Защита от проникновения влаги (Water penetration) является важным параметром для волоконно-оптического кабеля, особенно если он предназначен для применения вне помещений. В лаборатории тестовый отрезок кабеля помещается в воду на глубину около одного метра. Оптические волокна не должны вступить в контакт с водой в течение одних или нескольких суток.

Конструкции ВОК

Кабели состоят из оптических волокон, сердечника модульной конструкции или конструкции на основе центральной трубки, армирующих и защитных покровов.

Кабели наружной прокладки содержат гидрофобный заполнитель внутри оптических модулей, а также гидрофобный заполнитель или водоблокирующие элементы (нити, ленты и т. п.), обеспечивающие заполнение пустот в защитном покрове и межмодульном пространстве.

Кабели, предназначенные для прокладки внутри зданий, по коллекторам и тоннелям, имеют наружную оболочку из материала, не распространяющего горение. Все внутриобъектовые кабели изготавливаются с оболочкой, не распространяющей горение, и отличаются от кабелей наружной прокладки отсутствием гидрофобных заполнителей, меньшим диапазоном рабочих температур и ограниченной стойкостью по отношению к внешним воздействиям.

Например:

Кабель оптический магистральный и внутризоновый многомодульный с центральным силовым элементом (ЦСЭ) из стеклопластикового стержня или стального троса, вокруг которого скручены модули (ОМ), содержащие до 12 оптических волокон (ОВ) каждый, и кордели, с оболочкой из полиэтилена (ПЭ), броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным шлангом из ПЭ.

Кабель используется для прокладки в грунтах всех категорий, кроме подверженных мерзлотным деформациям, в кабельной канализации, трубах, блоках, коллекторах, тоннелях на мостах и в шахтах, через неглубокие болота и несудоходные реки..

Производство ЗАО "Москабель-Фуджикура"

Аналогичный кабель производства завода "Электропровод"

1. Осевой элемент
2. Оптическое волокно
3. Внутримодульный гидрофобный заполнитель
4. Оптический модуль
5. Гидроизоляция сердечника (гидрофобный заполнитель)
6. Промежуточная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)
7. Гидроизоляция бронирующего слоя (гидрофобный заполнитель)
8. Броня из круглых стальных проволок.
9. Защитная оболочка (полиэтилен или материал, не распространяющий горение)

Типовая расцветка оптических волокон в оптическом модуле.

Типовая расцветка оптических модулей в повиве сердечника оптического кабеля.

Электрические характеристики

Электрическое сопротивление изоляции цепи «металлические элементы конструкции «земля (вода)» составляет не менее 2000 МОм х км.
Изоляция цепи «металлические элементы конструкции «земля (вода)» выдерживает напряжение 20 кВ постоянного тока или 10 кВ переменного тока частотой 50 Гц в течение 5 секунд.
Оптический кабель выдерживает импульсный ток растекания величиной 105 кА (60 мкс).

Температурный диапазон эксплуатации
- оптического кабеля, предназначенного для подземной прокладки – от минус 40 до + 50°С;
- оптического кабеля, предназначенного для воздушной прокладки – от минус 60 до + 70°С;
- для внутриобъектовых кабелей – от минус 10 до + 50°С.

Температура окружающей среды при транспортировании и хранении
- кабелей подземной прокладки – от минус 50 до + 50°С;
- кабелей воздушной прокладки – от минус 60 + 50°С;
- внутриобъектовых кабелей – от минус 10 до + 50°С.

Кабели обеспечивают возможность прокладки и монтажа при температуре до минус 10°С.
Наружная оболочка кабелей устойчива к солнечному излучению.
Минимальный радиус изгиба – 20 наружных диаметров кабеля.
Гарантийный срок оптических кабелей – 2 года со дня ввода в эксплуатацию, но не более 3 лет со дня отгрузки потребителю.
Срок службы оптических кабелей, включая срок хранения, при соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации и при отсутствии воздействий, превышающих указанные в технических условиях – не менее 25 лет.

Требования к маркировке кабеля

-        Маркировка кабеля должна соответствовать требованиям ГОСТ 18690-82.

-        Кабели должны иметь отчетливую маркировку, нанесенную на внешнюю оболочку.

-        Маркировка должна быть износостойкой, сохраняться на протяжении всего срока службы и содержать следующую информацию:

-        Товарный знак, или код, или наименование завода-изготовителя;

-        Сокращённое условное обозначение кабеля;

-        Год изготовления;

-        Маркировка погонного метра длины с точностью не ниже +/- 1%

-        Знак сертификата соответствия по ОСТ 45.02-97

На щеке барабана или ярлыке, прикрепленном к барабану, должны быть указаны:

-        Товарный знак или наименование предприятия изготовителя;

-        Условное обозначение кабеля;

-        Дата изготовления (месяц, год);

-        Длина кабеля в метрах;

-        Масса брутто в килограммах;

-        Местонахождение сопроводительной документации (паспорт).

На наружную сторону щеки каждого барабана должны быть нанесены:

-        заводской номер барабана;

-        надпись "Не класть плашмя";

-        стрелка, указывающая допустимое направление перекатывания барабана;

В паспорте на кабель, помещенном в водонепроницаемый пакет и закрепленном на внутренний стороне щеки барабана, должно быть указано:

-        Условное обозначение кабеля;

-        Знак сертификата соответствия по ОСТ 45.02-97;

-        Номер сертификата Минсвязи России;

-        Длина кабеля в метрах;

-        Расчетный вес 1 км кабеля;

-        Номинальный наружный диаметр кабеля;

-        Тип волокна;

-        Расцветка ОВ в ОМ;

-        Расцветка ОМ;

-        Эффективный показатель преломления ОВ для нормируемых длин волн;

-        Коэффициент затухания для каждого ОВ на нормируемых длинах волн;

-        Электрическое сопротивление наружной оболочки для бронированных кабелей;

-        Название фирм-изготовителей ОВ и кабеля;

-        Дата изготовления.

Расшифровка обозначений кабеля ЗАО "Москабель-Фуджикура"

ОМЗКГМ	- 10	- 01	- 0,22	- 16	- (7,0)
					Допустимое растягива- ющее усилие, (кН)
				Количество оптических волокон (ОВ)
			Коэффициент затухания: 0,22 дБ/км на длине волны 1550 нм; 0,35 дБ/км на длине волны 1310 нм; 0,70 дБ/км на длине волны 1310 нм;
		Номер разработки: для кабелей с индексом М и МН 01 - центральный силовой элемент (ЦСЭ) из стеклопластика; 02 - из стального троса; 03 - из стальной проволоки;
	Диаметр модового поля, сердцевины: 10 - для одномодового ОВ с несмещенной дисперсией; 10А - для одномодового ОВ с низким пиком воды и расширенной рабочей полосой длин волн; 9,5 - для одномодового ОВ с ненулевой смещенной дисперсией; 50 - для многомодового ОВ; 62,5 - для многомодового ОВ;
Обозначение назначения кабеля, условий прокладки и конструктивных особенностей: ОМЗКГМ: О - Оптический кабель, М - Магистральный, 3 - Зоновый, К - Канализация, Г - Грунт, М - Многомодульной конструкции. ОМЗКГЦ: О - Оптический кабель, М - Магистральный, 3 - Зоновый, К - Канализация, Г - Грунт, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой. ОКСТМН: ОК - Оптический кабель, СТ - Стальная гофрированная броня, М - Многомодульной конструкции, Н - Негорючая оболочка ОКСТЦ: ОК - Оптический кабель, СТ - Стальная гофрированная броня, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой. ОККТМ: ОК - Оптический кабель, К - Канализация, Т - Трубы пластмассовые, М - Многомодульной конструкции. ОККТЦ: ОК - Оптический кабель, К - Канализация, Т - Трубы пластмассовые, Ц - Одномодульной конструкции с центральной трубкой. ОКСНМ: ОК - Оптический кабель, С - Самонесущий, Н - Неметаллический, М - Многомодульной конструкции.

Прокладка оптического кабеля

Строительство волоконнооптических линий связи (ВОЛС) это комплекс организационных и технических мероприятий, включающих: подготовку к строительству, прокладку (подвеску) оптического кабеля(ОК), монтаж и измерения ВОЛС и сдачу ее в эксплуатацию.

Организация и технология проведения работ по строительству ВОЛС в значительной мере аналогичны работам по строительству электрических кабельных линий связи, однако имеется ряд отличий, обусловленных характеристиками и параметрами волоконно-оптических кабелей (ВОК):

-      критичность к растягивающим усилиям;

-      малые размеры и масса, большие строительные длины;

-      трудности организации служебной связи в процессе строительства ВОЛС с ОК без металлических элементов;

-      значительная стоимость оборудования и приборов для монтажа и измерений ВОЛС.

В процессе организации и осуществления строительства ВОЛС, как правило, выполняются следующие мероприятия:

-      организация и проведение подготовительных работ;

-      прокладка и подвеска ОК;

-      монтаж ВОЛС;

-      проведение приемосдаточных измерений и сдача ВОЛС в эксплуатацию.

            Основные различия в строительстве ВОЛС обусловлены в основном способами прокладки ОК. При строительстве ВОЛС применяются различные способы прокладки ВОК:

прокладка ОК в грунт:

-       ручным способом в заранее отрытую траншею;

-       бестраншейным способом с помощью ножевых кабелеукладчиков;

-       в защитных полиэтиленовых трубах (ЗПТ), проложенных в грунт одним из указанных выше способов;

прокладка ОК в кабельной канализации:

-       непосредственно в каналах кабельной канализации;

-       в ЗПТ, проложенных в кабельной канализации;

-       прокладка ОК внутри зданий и сооружений;

подвеска самонесущего ОК на опорах:

-       железнодорожного транспорта, электрифицированного городского транспорта, освещения и др.;

-       линий электропередач;

прокладка ОК через водные преграды.

Подготовка к строительству (организационные мероприятия)

Подготовка к строительству должна обеспечить технологическое развертывание строительно-монтажных работ и взаимоувязанные действия всех партнеров, участвующих в строительстве.

В процессе подготовки к строительству ВОЛС должны быть выполнены следующие мероприятия:

-       заключен договор подряда на строительство;

-       изучена проектно-сметная документация;

-       изучены трассы и условия производства работ на месте;

-       уточнены данные, приведенные в проекте организации строительства(ПОС) и при необходимости согласованы с Заказчиком строительства (проектной организацией) соответствующие изменения;

-       определены потребности в рабочей силе;

-       определены потребности и подготовлены механизмы, автотранспорт, измерительное, технологическое и другое оборудование;

-       решены вопросы размещения по трассе строительно-монтажных подразделений;

Кроме того, в подготовительный период обязательно должен быть выполнен и ряд технических мероприятий. К ним относятся:

-       проведение входного контролявсех барабанов с ВОК на кабельной площадке, в том числе и по оптическим параметрам осуществление прокладки кабеля без проведения входного контроля не разрешается. Результаты входного контроля оформляются протоколами, которые представляются заказчику в разделе рабочая документация исполнительной документации;

-       вывоз барабанов с кабелем на трассу;

-       группирование строительных длин кабеля. При подборе кабеля исходят из того, что на одном регенерационном участке должен быть кабель, изготовленный одним заводом, одной конструкции (кроме случаев стыковки ОК для подводных или воздушных переходов), с одним типом оптического волокна и его защитным покрытием. При группировании строительных длин кабеля, прокладываемого в грунте, необходимо стремиться к тому, чтобы различные пересечения трассы приходились как можно ближе к концу строительной длины, а места размещения соединительных муфт были доступны для подъезда монтажно-измерительной автомашины.

По результатам группирования регенерационного участка составляется укладочная ведомость. Все паспорта, приложенные заводом изготовителем к каждому кабельному барабану, должны быть собраны вместе с укладочной ведомостью.

На основании изучения Проектной документации, ознакомления с трассой ВОЛС непосредственно на местности, согласования с заказчиком порядка выполнения строительно-монтажных работ генподрядной организацией разрабатывается Проект производства работ (ППР) по методике и с оформлением расчетов и документов, приведенных в СНиП3.01.0185.

Прокладка оптического кабеля в грунт

Оптические кабели прокладываются в грунтах всех категорий, кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям. Способы прокладки ОК через болота и водные преграды должны определяться отдельными проектными решениями.

При прокладке ОК в грунт применяются обычные методы прокладки, применяемые для электрических кабелей связи. Прокладка может осуществляться ручным способом в ранее отрытую траншею или бестраншейным способом с помощью ножевых кабелеукладчиков. Если используются ЗПТ, то сначала одним из указанных способов укладываются в грунт ЗПТ, а затем в них затягиваются ОК. Возможна прокладка ЗПТ с заранее уложенным в них кабелем. Непосредственно в грунт укладываются ОК, имеющие ленточную броню или броню из стальных проволок. Прокладка ОК в грунт должна осуществляться при температуре окружающего воздуха не ниже 10°С. При более низких температурах (но не ниже 30°С) кабель необходимо выдержать в течение двух суток в отапливаемом помещении и обеспечить прогрев его на барабане непосредственно перед прокладкой.

При любом варианте прокладки кабеля в грунт проводятся земляные работы, к которым относятся:

- рыхление грунта, рытье и засыпка траншей и котлованов;

- устройство бестраншейным способом горизонтальных скважин через автомобильные, железные дороги и другие коммуникации для прокладки ОК;

- планировка трассы перед рытьем траншей механизмами и прокладкой ОК или ЗПТ кабелеукладчиками;

- рекультивация нарушенного слоя грунта.

Земляные работы выполняются в соответствии с требованиями руководств по строительству линейных сооружений сетей связи. Работы по прокладке ОК в местах пересечения ими охранных зон магистральных трубопроводов газовой и нефтяной промышленности, электрических сетей должны выполняться с учетом требований соответствующих Инструкций по производству земляных работ в охранных зонах указанных коммуникаций.

Производство земляных работ в пределах охранных зон различных коммуникаций допускается только при наличии письменного разрешения организации, эксплуатирующей эти коммуникации и в присутствии их представителей.

При производстве земляных работ следует выполнять (кроме требований руководств по строительству линейных сооружений сетей связи) также требования действующих СНиП на земляные работы, правил охраны линий связи и других норм.

Прокладка кабеля в отрытую траншею.

При прокладке ОК в отрытую траншею максимальное внимание должно быть уделено ограничению минимального радиуса изгиба ОК, подготовке грунтовой или песчаной постели и засыпке.

Перед прокладкой ОК в отрытую траншею дно ее должно быть выровнено и очищено от камней, строительного мусора и других предметов, которые могут повредить ОК после засыпки траншеи. В скалистых грунтах перед прокладкой ОК дно траншей должно быть очищено от острых выступов и крупного щебня, под кабелем и над ним должен быть уложен защитный слой мягкого грунта или песка толщиной не менее 10 см.

Размотку кабеля и прокладку в отрытую траншею, как правило, производят с помощью специальных механизмов.

Прокладку кабеля в подготовленную траншею выполняют одним из следующих способов, применение которых зависит от условий трассы:

- укладка кабеля в траншею или на ее бровку с барабана, установленного в кузове автомобиля или на кабельном транспортере, который передвигается вдоль траншеи;

- вынос всей строительной длины ОК вдоль траншеи на руках.

В обоих вариантах при сматывании кабеля барабан должен равномерно вращаться специальными механизмами или вручную. Вращение барабана за счет тяги кабеля не допускается. Скорость вращения барабана должна постоянно согласовываться со скоростью прокладки кабеля по трассе. Не допускается сматывание кабеля с барабана петлями, вовремя размотки следят, чтобы перехлестнувшиеся витки не вызывали резких перегибов и рывков при сходе с барабана.

При прокладке кабеля с движущейся автомашины рабочие, идущие вслед за машиной, принимают сматываемый с барабана ОК и укладывают его на дно траншей или ее бровку, с последующей укладкой ОК в траншею. Скорость движения автомашины вдоль траншеи не должна превышать 1 км/час.

Если рельеф местности и дорожные условия не позволяют использовать технику, прокладка производится с выноской вручную всей строительной длины вдоль траншеи и последующим спуском кабеля в траншею. Необходимое число рабочих определяется из расчета нагрузки на одного рабочего не более 35 кг массы кабеля. Расстояние между рабочими должно быть таким, чтобы кабель при выноске не волочился по земле.

При недостаточном количестве рабочих применяют способ "петли". Барабан в этом случае устанавливают посредине или в другой, заранее отмеренной точке трассы.

ОК должен укладываться посредине дна траншеи без натяжения и плотно прилегать ко дну траншеи. При прокладке нескольких кабелей в одной траншее их следует располагать параллельно с расстоянием между ними не менее 50 мм без перекрещивания.

При наличии на трассе различных пересечений кабель прокладывают способом "петли".


Схема прокладки ОК методом "петли"

Прокладка кабеля бестраншейным способом.

Бестраншейный способ прокладки кабеля с помощью кабелеукладчика, благодаря высокой производительности и эффективности, является основным.

Кабелеукладчик КВГ-1

Прокладку ВОК бестраншейным способом производят с помощью специальных кабелеукладчиков, рабочие органы которых прорезают в грунте узкую щель, укладывают кабель на заданную глубину, обеспечивая требуемый радиус изгиба кабеля при выходе из кассеты и исключая его повреждения в процессе прокладки.

Технические характеристики кабелеукладчиков

Тип кабелеукладчика	КВГ-1	КВГ-2
Категория разрабатываемого грунта	1-4	1-4
Глубина прокладки, до мм	1500	1500
Диаметр прокладываемого кабеля, до мм	80	80
Диаметр прокладываемых труб, мм	32,40,50,63	32,40,50,63
Скорость прокладки кабеля, км/ч	0,4 - 1,5	0 - 2,5
Диаметр, мм / количество размещаемых барабанов, шт.	2250 мм / 2 шт
	2500 мм / 1 шт
Полная масса барабанов, кг	4000	4000
Величина смещения рабочего органа, мм	-	1140
Ширина прокладываемой сигнальной ленты, до мм	75	75
Глубина преодолеваемого брода, м	1,1	1,1
Масса, кг	23000	24000
Базовая модель трактора	Т-170 МБ.01
	1/99

Пропорщики грунта

В грунтах значительной плотности, где могут иметь место выглубление ножа, а такжепри наличии на трассе каменистых включений и других препятствий, должна производиться предварительная пропорка грунта, осуществляемая пропорщиками.

Технические характеристики пропорщиков

Категория разрабатываемого грунта	1 - 4
Глубина рыхления максимальная, мм	1500
Скорость разработки грунта, км/ч	0,5 - 1,5
Радиус поворота минимальный, м	16
Глубина преодолеваемого брода, м	1,0
Удельное давление на грунт, МПа	0,034
Снаряженная масса, кг	20500
Длинна, мм	7850
Ширина, мм	7850
Высота, мм	3154
Базовая модель трактора	Т-170 , Т-170Б

Подъем и заглубление ножа кабелеукладчика проводится в предварительно вырытом котловане для предотвращения недопустимых изгибов ОК. Вместе окончания одной строительной длины и начала другой отрывается котлован. Конец проложенного ОК освобождается из кассеты. Оставшаяся длина кабеля не должна быть менее 8 м. С другой стороны котлована заряжают в кассету конец следующей строительной длины ОК, оставляя тот же запас ОК. В дальнейшем в котловане монтируется оптическая соединительная муфта.

Как правило, прокладку производят под постоянным контролем оптического затухания, осуществляемым по результатам измерения затухания волокон кабеля с помощью оптического тестера, рефлектометра или других аналогичных средств измерений.

Для обеспечения контроля волокна строительной длины ОК перед прокладкой сваривают шлейфом. При прокладке кабеля по заболоченным участкам в местности со сложным рельефом, плотных грунтах и т.д. возможен неравномерный ход кабелеукладчика, поэтому необходимо особенно тщательно следить за синхронностью размотки кабеля, обеспечивая его слабину перед входом в кассету. При прокладке ОК недопустимы: вращение барабана под действием натяжения кабеля, рывки кабеля при прокладке в сложных грунтах, наличие препятствий в грунте.

При любом способе прокладки ОК непосредственно в грунт в местах стыковки строительных длин отрываются котлованы 3000х1200х1200 мм для размещения оптических муфт и запаса ОК. Запас ОК должен обеспечивать возможность подачи муфты в зону, удобную для организации рабочего места монтажников.

Длина запаса на каждом кабеле, входящем в муфту, после укладки муфты в грунт должна быть не менее 10 м. Запас ОК, оставляемый при прокладке, должен превышать указанное значение на 5 м с каждой стороны. Этот запас предназначен для проведения измерений на проложенных строительных длинах и для монтажа муфт.

Для соединения строительных длин используются оптические муфты в основном тупиковые отечественного и иностранного производства. Монтаж муфт производится в соответствии с Инструкциями. Перед укладкой в грунт муфты помещаются в защитные чугунные муфты(МЧЗ).

Для обеспечения возможности измерения сопротивления изоляции наружных оболочек, на каждой строительной длине или на участках из нескольких строительных длин из муфт в контейнер проводов заземления (КПЗ) выводятся провода заземления, соединенные с броней. В КПЗ с помощью перемычек можно соединять броню ОК, а при необходимости снимать перемычки и проводить измерение сопротивления изоляции.

Соединение проводов заземления в КПС


Размещение муфты, запаса ОК и КПЗ в грунте.

1. замерный столбик
2. отрезок асбоцементной трубы
3. контейнер провдов заземления (RGP)
4. проводоа ПКП-1
5. провод ГПП, соединяющий плату КПЗ с заземлением
6. провод ГПП, соединяющий броню ОК с платой КПЗ
7. контур заземления
8. муфта чугунная защитная
9. бухта запаса ОК

Схемы соединения брони и подключения проводов заземления.

Прокладка ВОК в грунт в защитных полиэтиленовых трубах

Использование ЗПТ для строительства ВОЛС имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами прокладки кабеля в грунт:

-       ЗПТ выполняет функцию механической защиты ОК, благодаря чему может быть применен кабель без брони, т.е. более дешевый, что удешевляет стоимость строительства;

-       прокладка ЗПТ проводится с помощью тех же средств, что и прокладка оптического кабеля. При этом повреждения ОК при проведении земляных работ исключаются, т.к. ОК вводится в ЗПТ после завершения основной части прокладки;

-       одновременно можно прокладывать несколько ЗПТ, учитывая резервирование и перспективу расширения сети без повторного проведения земляных работ;

-       в случае, если ОК поврежден или перестал удовлетворять потребностям, он может быть извлечен из ЗПТ и заменен другим; применение ЗПТ с твердым антифрикционным внутренним слоем позволяет прокладывать оптический кабель большой строительной длины.

Типоразмеры и масса ЗПТ

Типоразмеры ЗПТ, мм	Наружный диаметр ЗТП, мм	Внутренний диаметр ЗПТ, км	Толщина ЗПТ, мм	Масса, кг/м
25/21 32/26 32/27 40/33 40/34 50/41 50/42 63/53 63/55	25 32 32 40 40 50 50 63 63	21 26 27 33 34 41 42 53 55	2,0 3,0 2,5 3,5 3,0 4,5 4,0 5,0 4,0	0,15 0,28 0,23 0,41 0,35 0,65 0,58 0,92 0,75

Стандартные строительные длины ЗПТ

Наружный диаметр ЗПТ, мм	Строительная длина, м
	На барабанах	В бухтах
25 32 40 50 63	4000 + 2 2700 + 2 1750 + 2 1000 + 2 600 + 2	4000 + 2 3000 + 2 2000 + 2 1100 + 2 700 + 2

Допустимые механические воздействия на ЗПТ

Типоразмеры ЗПТ, мм	Долговременная растягивающая нагрузка, кН	Допустимая кратковременная растягивающая нагрузка, кН	Допустимая устойчивость на смятие, кПа	Допустимое избыточное давление внутри ЗПТ, МПа
25/21 32/26 32/27 40/33 40/34 50/41 50/42 63/53 63/55	1,44 2,73 2,32 4,01 3,49 6,43 5,78 9,11 7,41	2,02 3,82 3,25 5,61 4,89 9,00 8,09 12,75 10,37	1500 1500 1300 1300 1100 2000 1500 1400 800	2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Примечания: Продолжительность приложения допустимой растягивающей нагрузки не более 5 мин при 1 = 20°С.

Максимальное удлинение при допустимой растягивающей нагрузке не более 6%, остаточное удлинение при допустимой растягивающей нагрузке не более 2%.

Величины допустимого избыточного давления внутри ЗПТ установлены из условия его воздействия не более 1 часа.

Величины допустимой устойчивости на смятие определены из условия сжатия ЗПТ до уменьшения внутреннего диаметра на 15%.

Наружный диаметр выпускаемых труб от 25 до 63 мм. Для снижения трения ЗПТ имеют внутри твердый антифрикционный слой или жидкую смазку.

Срок службы ЗПТ, проложенных в грунт, 50 лет.

ЗПТ выпускается намотанной на барабаны или в бухтах длиной от 600 до 4000 м. При монтаже ЗПТ применяются специальные механические или электросварные муфты, обеспечивающие необходимую герметичность трубопровода.

и специальный инструмент.

ЗПТ прокладываются бестраншейным способом или способом прокладки в отрытую траншею при температуре от -10 до +50°C и могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды от -50 до +65°C.

При прокладке ЗПТ кабелеукладчиком или укладке в отрытую траншею не должны допускаться резкие перегибы ЗПТ. Рекомендуемый минимальный радиус изгиба ЗПТ при прокладке составляет 1,5 м. Радиус изгиба трассы с ЗПТ должен быть не менее 2 м.

При строительстве ВОЛС используются следующие методы прокладки ОК в ЗПТ:

-      ручное затягивание тросом;

-      механизированное затягивание тросом;

-      поршневой метод пневмопрокладки;

-      беспоршневой метод пневмопрокладки;

-      проталкивание ОК.

Затягивание ОК в ЗПТ при помощи троса является самым простым и доступным способом прокладки и может осуществляться как вручную, так и с использованием механизмов. Дальность прокладки за один цикл, при этом, существенно меньше, по сравнению с методом пневмопрокладки. Данный метод может применяться при прокладке ОК в ЗПТ на небольшие расстояния (до 1 км за один цикл затягивания).

Способ пневмопрокладки ОК в ЗПТ эффективен и широко применяется при прокладке ОК на большие расстояния, при этом возможна прокладка сразу всей строительной длины ОК (4-6 км) без выкладывания кабельных "восьмерок" за счет каскадного метода пневмопрокладки. Прокладка осуществляется специальными устройствами (насосами) воздушной задувки, которые обеспечивают ввод кабеля в ЗПТ при давлении воздуха от 0,8 до 1,2 МПа и производительности 415 м3/мин.

При поршневом методе прокладки на ОК действуют две силы: сила затягивания, давления воздуха на парашют, и добавочная механическая сила, которую дает устройство ввода кабеля. При этом методе необходимо четко регулировать допустимую растягивающую нагрузку на кабель за счет использования парашюта.

Реализуется эта технология с помощью оборудования пневмопрокладки, например,PKR60 и FIBERcat производства компании Lancier (Германия) или других компаний.

Поршень должен быть меньше диаметра ЗПТ. При выполнении этого условия потери на трение поршня о внутреннюю поверхность ЗПТ значительно снижаются, а воздушный поток создает дополнительные тяговые силы, используемые в беспоршневой прокладке.

Беспоршневой метод прокладки это наиболее эффективный метод пневмопрокладки, основанный на поддержании ОК в воздухе при продвижении его в ЗПТ. При этом методе прокладки парашют отсутствует, а используется эффект "воздушной подушки". Что обеспечивает равномерное распределение усилия воздействия на ОК, отсутствие перегрузок на ОК при вынужденной остановке и последующем запуске процесса пневмопрокладки, отсутствие сосредоточенного тягового усилия, прикладываемого к концу ОК. Средняя скорость пневмопрокладки может достигать 90 м/мин. Кабель в ЗПТ вводится приводом, удерживающим его в начальный момент, когда выталкивающая сила больше затягивающей, и создающим дополнительную силу заталкивания, увеличивающую общую дальность прокладки ОК.

Пневмопрокладка ОК в ЗПТ беспоршневым методом осуществляется в основном с помощью оборудования Cablejet и Superjet компании Plumettaz S.A. (Швейцария), используемого с компрессором компании AtlasCopco (США).

Один комплект оборудования обеспечивает прокладку ОК на расстояние до 3 км. При каскадном расположении оборудования (с шагом около 2 км) дальность прокладки может достигать 6 км.

Прокладка ВОК в кабельной канализации.

Способы прокладки ОК в кабельной канализации могут быть:

-       ручным;

-       механизированным (с использованием типовых механизмов и приспособлений).

При этом необходимо, строго соблюдать следующее требование: тяговое усилие и радиус изгиба должны соответствовать требованиям технических условий на прокладываемый кабель.

Перед прокладкой ОК в кабельной канализации производится проверка на проходимость ее каналов и, если требуется, ремонт канализации, а также ремонт и дооснащение кабельных колодцев. Для более эффективного использования каналов кабельной канализации и возможности прокладки ОК в одном канале с медными кабелями в них прокладываются ЗПТ.

Прокладка ОК в кабельной канализации выполняется преимущественно методом затягивания вручную или с помощью лебедок. При прокладке ОК в ЗПТ возможно применение метода проталкивания.

Для прокладки ОК в кабельной канализации применяются:

-       концевые лебедки с ручным, бензиновым или электрическим приводами и регулируемым ограничением тягового усилия;

-       устройство для размотки кабеля с барабана (домкраты, кабельная тележка);

-       гофрированные трубы с продольным разрезом для ввода кабеля через люк колодца в канал кабельной канализации;

-       люкоогибающие ролики для прохождения кабеля через люк колодца;

-       горизонтальные распорки и кабельные блоки для плавных поворотов кабеля в угловых колодцах;

-       разрезные направляющие воронки, устанавливаемые на каналах кабельной канализации или ЗПТ для обеспечения требуемого радиуса изгиба и защиты оболочки кабеля от повреждений на входе и выходе канала;

-       кабельный наконечник с чулком;

Прокладка кабеля на коротких участках осуществляется от первого колодца трассы, на сложных участках и на участках длиной больше 1 км, как правило, от середины участка или участка с наибольшим количеством поворотов. Прокладка строительных длин ОК длиной 2000 м и более должна производиться только в полиэтиленовой трубе.

Барабан с кабелем устанавливается в 1,5...2 м от люка колодца. На люк колодца устанавливается рама с гофрированной трубой для ввода кабеля в канал канализации. С противоположной стороны трассы на люк колодца устанавливаются люкоогибающие ролики, а в 2...3 м от люка - концевая лебедка.

В транзитных колодцах на входе и выходе каналов канализации устанавливаются предохранительные воронки. При использовании ЗПТ на них дополнительно устанавливаются противоугоны. Во всех угловых колодцах устанавливаются горизонтальные распорки и кабельные блоки.

Для прокладки ОК должны использоваться специально выделенные каналы, расположенные в середине блока кабельной канализации по вертикали и у края канализации - по горизонтали. Перед прокладкой кабеля в выделенные и проверенные каналы кабельной канализации вводится тяговый фал, который через компенсатор кручения (вертлюг) и кабельный наконечник с тяговым чулком соединяется с ОК.

Протягивание ОК ведется лебедкой, установленной у последнего колодца, равномерно без рывков. Барабан с кабелем при протяжке равномерно вращают приводом или вручную.

Не допускается вращение барабана тягой прокладываемого ОК. При необходимости в транзитных колодцах осуществляют вспомогательную подтяжку ОК промежуточными лебедками или вручную.

На сложных участках трассы и при наличии больших строительных длин кабеля, его прокладку производят в два направления с одного из транзитных колодцев (желательно углового), расположенного примерно на трети длины трассы. Вначале целесообразно проложить большую длину ОК, затем размотать оставшийся на барабане ОК, уложить его восьмеркой возле колодца и далее проложить в другую сторону. При появлении кабеля в последнем приемном колодце лебедку перемещают на 20...25 м от колодца и продолжают вытяжку кабеля, обеспечивая запас кабеля на выкладку и монтаж.

Проложенный ОК подтягивают и укладывают по форме колодцев на консоли вручную, начиная с середины пролета в обе стороны. Запас ОК, необходимый для монтажа муфт, должен быть не менее 8 метров от канала канализации. Запас кабелей, оставляемый при прокладке в местах монтажа муфт, должен превышать указанное значение на 5 метров с каждой стороны. После выкладки ОК проводятся контрольные измерения затухания оптических волокон на проложенных строительных длинах, и оценивается их соответствие установленным нормам.

Запас кабеля, оставляемый в колодце для монтажа муфты, сворачивается кольцами диаметром не менее 1200 мм и прикрепляется к кронштейнам.

Размещение тупиковых муфт типа МТОК 96 в кабельных колодцах.

После монтажа на кабель около смонтированных муфт, а также в транзитных колодцах устанавливают нумерационное кольцо или бирку.

Методы соединения оптических кабелей

Для соединения волоконно-оптических кабелей производят специальные устройства:

1.      Муфты          предназначены для восстановления оболочек линейного кабеля, и обеспечения прямого сращивания и разветвления линейного кабелей.

2.      УССЛК         Оптические кроссы (коробки телекоммуникационные) настенные и рэковые предназначены для использования в волоконно-оптических и комбинированных системах передачи информации для обеспечения соединений между входящими волоконно-оптическими кабелями и волоконно-оптическим оборудованием, а также для механической защиты соединений.

Конструктивно муфта представляет из себя герметически закрытый корпус, в котором размешен организатор световодов (сплайс-кассета), и предусмотрено крепление кабелей. В общем случае, муфта не предназначена для коммутации или обслуживания. Но многие конструкции позволяют выполнять частичную модификацию соединения без полной замены конструкции.

По техническим требованиям, муфты должны обеспечивать размещение в них запаса длин оптических волокон с диаметром укладки не менее 750 мм, быть стойкими к воздействию растягивающих усилий 50...80% от нормируемого растягивающего усилия кабеля, для монтажа которого они предназначены.

Конструкция муфты оптической городской МОГ-16

Конструкция муфты тупиковой для оптического кабеля МТОК 96-О1-IV

Муфта МТОК 96-О1-IV предназначена для монтажа оптических кабелей 2-го и 3-го типов, прокладываемых в грунте. Для ввода ОК используются комплекты №7, которые обеспечивают надежную фиксацию проволочной брони оптических кабелей и продольную герметизацию вводов кабелей в муфту "холодным" способом.

Муфта позволяет разместить до 3-х кассет на 96 сростков ОВ.

Оголовник муфты МТОК 96-О1-IV с кассетой для модулей на кронштейне (вид изнутри):

1 - Обечайка
2 - Металлическая контактная пластина
3 - Изолирующая пластина
4 - Узел крепления провода заземления
5 - Гайки для закрепления штуцера ввода ОК внутри муфты
6 - Кронштейн
7 - Кассета для модулей

 

Комплект поставки муфты МТОК 96-О1-IV (базовый комплект)

1 - Кожух - 1 шт.
2 - Кассета для модулей - 1 шт.
3 - Кронштейн - 1 шт.
4 - Оголовник - 1 шт.
5 - Патрубок для ввода провода заземления - 3 шт.
6 - Штуцер - 2 шт.
8 - Обечайка - 1 шт.
9 - ТУТ 180/60 (для герметизации стыков корпуса с оголовниками) - 1 шт.
10 - Кассета КУ-О1 - 1 шт.
11 - Крышка кассеты - 1 шт.
12 - Наконечник для штуцера - 2 шт.
13 - Винт для крепления кассеты - 1 шт.
14 - Пластмассовый хомут из 2-х половин - 1 шт.
15 - ТУТ 35/12 (для герметизации вводов ОК в патрубки оголовников) - 2 шт.
16 - Мастика 2900R - 2 компл.
17 - Силикагель - 1 шт.
18 - Детали для монтажа ОВ - 1 компл.
19 - Шкурка шлифовальная - 1 шт.

Характеристики

максимальное число соединяемых ОВ	96 шт
максимальный наружный диаметр соединяемых ОК	25 мм
температура эксплуатации	-40 до +70
относительная влажность (среднегодовое значение)	80%
усилие сдавливания	1,0 (100) кН/см (кгс/см)
удар	25 (2,5) Н х м (кг х м)
диаметр	159 мм
длина	519 мм
масса	не более 2,9 кг
масса муфты чугунной защитной (МЧЗ)	23 кг
тип кассеты	КУ-01
кол-во ОВ, соединяемых на кассете в 2 уровня	32 шт
максимальное кол-во кассет, устанавливаемое в муфте	3 шт

Термоусаживаемые гильзы КДЗС (комплект деталей защиты сварного стыка) предназначены для обеспечения механической прочности и влагозащищенности места соединения (сварки) двух волокон, в комплект поставки не входит и приобретается отдельно.

Состоят из металлического стержня, внутренней трубки из севилена и внешней трубки из полиолефина. Сначала усаживается внутренняя трубка (более легкоплавкая), затем внешняя.

Поскольку в термоусаживаемой печке градиент температуры направлен от центра к краям, то при усадке весь воздух выдавливается.

Минимальная температура усадки: 90° С.

В компактных кассетах некоторых производителей возможно использование только коротких (длиной 40 мм) КДЗС ввиду ограничений, касающихся соблюдения необходимого радиуса изгиба волокна в кассете.

Конструктивно УССЛК (Устройство стыка станционного и линейного кабеля) представляют собой устанавливаемый на стене или на любой стойке универсальный металлический корпус, в котором имеется разъёмно-коммутационная панель, на которую монтируются оптические соединители. С одной стороны к ним подключаются разъемы одного (или нескольких) разделанных в шкафу кабелей, с другой - присоединяемых. Роль последних очень часто выполняют гибкие коммутационные шнуры, с помощью которых выполняются коммутации или подключается активное оборудование.

Обычно коммутационная панель, дополнительно к прямому назначению, разделяет внутренне пространство шкафа на секцию для размещения сращиваемых ОВ, и секцию коммутационных соединений. В недорогих конструкциях роль кроссовой панели может выполнять внешняя стенка корпуса.

Свободные волокна (технологический запас) закрепляется на специальном организаторе ОВ (сплайс-пластине), которая обеспечивает их фиксацию с соблюдением минимально допустимого радиуса изгиба. Там же при необходимости предусматривается крепление сросток (защитных гильз, или сплайсов).

Иногда как отдельный элемент выделяется кабельный фиксатор, при помощи которого кабель прикрепляется к корпусу шкафа.

Способы соединения оптических волокон.

По эксплуатационным характеристикам соединения можно разделить на два типа: разъемные и неразъемные.

Разъёмные соединители применяются при подключении оптического волокна (ОВ) к источнику и приёмнику оптического излучения, при соединении ОВ между собой.

Назначением оптического соединения ОВ является сверхточная юстировка и фиксация в оптическом соединителе сердцевин соединяемых ОВ, для передачи оптического сигнала из одного ОВ в другое с минимальными потерями оптической мощности.

Конструкция оптического соединителя должна быть простой в использовании, дешёвой и надёжной. Соединение ОВ должно быть эффективно защищено от воздействия пыли и влажности и быть устойчивым к воздействию продольного растягивающего усилия, которое может возникнуть в процессе эксплуатации. Оптический соединитель должен гарантировать многократное соединение/разъединение без каких-либо изменений потерь оптической мощности. Минимальное количество подключений, которое должен обеспечивать разъёмный оптический соединитель составляет 500 раз (IEC 61300-2-2).

На сегодня известно несколько десятков типов разъемов, и нет того единого, на который было бы стратегически сориентировано развитие отрасли в целом. Но основная идея все вариантов конструкций проста и достаточно очевидна. Необходимо точно совместить оси волокон, и плотно прижать их торцы друг к другу (создать контакт).

Основная масса разъемов выпускается по симметричной схеме, когда для соединения разъемов используется специальный элемент - coupler (соединитель). Получается, что сначала волокно закрепляется и центрируется в наконечнике разъема, а затем уже сами наконечники центрируются в соединителе.

Таким образом, можно видеть, что на сигнал влияют следующие факторы:

-       Внутренние потери - вызванные допусками на геометрические размеры ОВ. Это эксцентриситет и эллиптичность сердцевины, разность диаметров (особенно при соединении волокон разного типа);

-       Внешние потери, которые зависят от качества изготовления разъемов. Возникают из-за радиального, углового смещения наконечников, непараллельности торцевых поверхностей волокон, воздушного промежутка между ними (френелевские потери);

-       Обратное отражение. Возникает из-за наличия воздушного промежутка (френелевское отражение светового потока в обратном направлении на границе стекло-воздух-стекло) Коэффициент обратного отражения (отношение мощности отраженного светового потока к мощности падающего) нормируется. Он должен быть не хуже -26 дБ для одномодовых разъемов, и не хуже -20 дБ - для многомодовых;

-       Загрязнение, которое, в свою очередь, может вызвать как внешние потери, так и обратное отражение.

Оптические параметры разъёмных оптических соединителей.

К оптическим параметрам относятся вносимое затухание и величина обратного отражения.

Затуханием разъёмного оптического соединителя называются потери оптической мощности, которые вносятся им в волоконно-оптическую линию связи.

Для наиболее распространённых типов соединителей с физическим контактом типичное среднее значение вносимого затухания составляет до 0,2 дБ, а максимальное до 0,4 дБ.

Величина обратного отражения, которое особенно велико в случае, если торцы волокон в разъёмном соединении разделены воздушным зазором. Тогда оптический сигнал отражается от торца ОВ вследствие разности показателей преломления сердцевины ОВ и воздуха. Этот параметр особенно важен для ВОЛС, где источником излучения является лазерный диод, так как отражённый сигнал может привести к смещению центральной спектральной линии источника излучения, на которой нормированы его характеристики. Продолжительное воздействие отражённого сигнала в процессе эксплуатации ВОЛС приводит к уменьшению срока службы источника излучения. Кроме того, из-за влияния отражённого сигнала может увеличиться коэффициент ошибок при передаче.

Для снижения величины обратного отражения необходимо убрать воздушный зазор между соединяемыми ОВ. Это достигается использованием разъёмных оптических соединителей, обеспечивающих физический контакт между сердцевинами соединяемых ОВ. Для создания физического контакта используется закругление торцов ОВ при полировке с радиусом кривизны 10-25 мм. ОВ соприкасаются только выступающими частями в точке расположения их сердцевин. Плоские прижатые концы ОВ не используются, потому что получить идеально плоские параллельные торцы очень трудно. В маркировке оптических разъёмов сокращение PC (physical contact) указывает на наличие того или иного вида физического контакта ОВ. Существует несколько типов полировки торца ОВ, предусматривающих физический контакт ОВ в разъёмном соединении, каждый из которых соответствует различному уровню обратного отражения оптической мощности:

-       нормальная полировка (PC) до -30 дБ;

-       суперполировка (super PC) до -40 дБ;

-       ультраполировка (ultra PC) до -50 дБ;

-       полировка под углом к оптической оси APC (HRL-10) более -70 дБ.

Особо следует остановиться на разъёмных оптических соединителях, имеющих угловой физический контакт (APC). В оптических разъёмах этого типа физический контакт ОВ осуществляется под углом 8°, хотя существуют разъёмные соединители, где используется угол 9°, но они получили значительно меньшее распространение. Угловой контакт позволяет направить отражённое оптическое излучение не назад к источнику, а под углом к оптической оси. Разъёмные оптические соединители с угловым физическим контактом позволяют получить сверхнизкую величину обратного отражения.

Разъемы по симметричной схеме  выпускаются парами отдельных устройств: в виде коннектора и розетки.

 Коннекторы предназначены для оконцевания оптического кабеля диаметром 1.8, 2 и 3 мм, а также оптического волокна в буферном покрытии диаметром 0.9 мм. Многомодовые (ММ), одномодовые (SM) и одномодовые со скошенным торцом (APC). Коннекторы предназначены для оконцевания по технологии эпоксидной вклейки.

Розетки обеспечивают физический контакт соединяемых коннекторов. В розетках используются высокоточные центраторы: в многомодовых – из бронзы, в одномодовых – из циркониевой керамики.

Типы конструкций разъёмных оптических соединителей.

ST. От английского straight tip connector (прямой разъем) или, неофициально Stick-and-Twist (вставь и поверни). Был разработан в 1985 году AT&T, ныне Lucent Technologies. Конструкция основана на керамическом наконечнике диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью. Фиксация вилки на гнезде выполняется подпружиненным байонетным элементом (подобно разъемам BNC, использующимся для коаксиального кабеля).

                                    ST розетка                                                                ST коннектор

SC. От английского subscriber connector (абонентский разъем), а иногда используется неофициальная расшифровка Stick-and-Click (вставь и защелкни). Был разработан японской компанией NTT, с использованием такого же, как в ST, керамического наконечника диаметром 2,5 мм. Но основная идея заключается в легком пластмассовом корпусе, хорошо защищающим наконечник, и обеспечивающим плавное подключение и отключение одним линейным движением.

                                    SC розетка                                                                SC коннектор

Такая конструкция позволяет достичь большой плотности монтажа, и легко адаптируется к удобным сдвоенным разъемам. Поэтому разъемы SC рекомендованы для создания новых систем, и постепенно вытесняют ST.

FC. Очень похож на ST, но с резьбовой фиксацией. Активно используется телефонистами всех стран.

            FC розетка с квадратным фланцем                                    FC розетка D-типа  

  FC коннектор

LC. Новый "миниатюрный" разъем, конструктивно идентичный SC с керамическом наконечником диаметром 1,25мм.

                        LC розетка                                                                LC коннектор

Неразъёмные соединения применяются при соединении строительных длин линейного кабеля методом электродуговой сварки подготовленных торцов оптических волокон. При этом кабель необходимо на некоторой длине освободить от защитных оболочек. Освобожденные от оболочек участки кабеля защищаются муфтой, а места сварок оптических волокон гильзами КДЗС (Комплект защиты сварных стыков), также укладываются в нутрии муфты на специальных кассетах.

Принцип технологии сварки оптических волокон показан на рисунке.

Такое соединение надежно, долговечно, и вносит ничтожно малое затухание в оптический тракт. Но для сварки нужно весьма дорогостоящее оборудование (в районе нескольких десятков тысяч долларов), и сравнительно высокая квалификация оператора. Это обусловлено необходимостью высокоточного совмещения концов волокон перед сваркой, и соблюдения стабильных параметров электрической дуги. Кроме этого, нужно обеспечить ровные (и перпендикулярные оси волокна) торцы (сколы) свариваемых волокон, что само по себе является достаточно сложной задачей.

Так же подобный способ часто используется для оконцевания кабелей путем сварки волокон кабеля с небольшими отрезками гибких кабелей с уже установленными разъемами (pig tаil, буквально - поросячий хвост).

Оборудование и инструмент необходимые для соединения ВОК методом сварки.

Сварочный аппарат – предназначен для непосредственного процесса сварки подготовленных волокон оптического кабеля. В качестве примера можно привести полностью автоматический сварочный аппарат нового поколения Fujikura FSM-50S (Япония) для полевых условий. Fujikura FSM-50S является самым компактным аппаратом в своем классе, обладает рекордным быстродействием (и по сварке, и по термоусадке КДЗС), рекордным временем автономной работы .Программное обеспечение позволяет проводить сварку всех применяемых в ВОЛС на сегодняшний день типов волокон.Удобный дизайн, допускающий работу оператора с любой стороны относительно волокна, продолжительное автономное питание, возможность работы в диапазоне от -10°С до +50°С.

Комплект поставки

Состав поставки Модель Кол-во Сварочный аппарат с русифицированным меню FSM-50S 1 шт Съемный блок питания 200В/12В с зарядным устройством ADC-11 1 шт Шнур питания сетевой ACC-XX 1 шт Запасные электроды ELCT2-20A 1 пара Верхняя крышка TC-03A 1 шт Жесткий кейс для переноски CC-12 1 шт Руководство по эксплуатации на русском языке — 1 шт Ремень для переноски — 1 шт

Дополнительные принадлежности (приобретаются отдельно)

Съёмная аккумуляторная батарея BTR-06(S)/ BTR-06(L)

Шнур для зарядки батареи DCC-10

Шнур питания от внешнего источника постоянного тока DCC-12 /13

Монтажный столик WT-06

Крепёж монтажного столика WTS-06

Приёмный лоток сваренных волокон JP-04

Технические характеристики

Типы свариваемых волокон Одномодовые (SM, ITU-T G.652), многомодовые (MM, ITU-T G.651), со смещенной областью дисперсии (DS, ITU-T G.653), со смещенной ненулевой дисперсией (NZDS, ITU-TG.655), со смещенной длиной волны отсечки (CS, ITU-T G.654), волокно, легированное эрбием Длина свариваемого волокна От 80 мкм до 150 мкм Диаметр покрытия свариваемого волокна От 100 мкм до 1000 мкм Реальные средние потери на сварном соединении 0,02 дБ для SM, 0,01 дБ для ММ, 0,04 дБ для DS Типичное время сварки 9 секунд для SM волокна Коэффициент отражения от сварного соединения Не более -60 дБ Программы сварки 40 настраиваемых пользователем программ сварки и 60 установленных заводских режимов сварки Функция внесения потерь в месте сварки Преднамеренное внесение потерь для создания в линии фиксированного аттенюатора: начиная с 0,1 дБ с шагом 0,1 дБ Сохранение параметров и результатов сварки Внутренняя память позволяет сохранять до 2000 результатов сварки Оценка потерь сварки Есть, (оценка соостности сердцевины и угловое смещение). Длина зачищаемых волокон - от 8 до 16 мм для внешнего покрытия не более 250 мкм; - 16 мм для внешнего покрытия от 250 до 1000 мкм; - от 8 до 16 мм для внешнего покрытия от 250 до 1000 мкм (при наличии дополнительной ограничительной пластины). Реальные средние потери на сварном соединении 0,02 дБ для SM, 0,01 дБ для ММ, 0,04 дБ для DS, 0,04 дБ для NZDS Просмотр места сварки Оси Х и Y одновременно или раздельно с помощью двух CMOS телекамер на 5.6 дюймовом цветном ЖК дисплее Увеличение места сварки В 295 раз для раздельного просмотра; в 147 раз для одновременного осмотра по осям Х и Y Проверка механической прочности места сварки Растягивающее усилие 200 г и дополнительный тест 440 г Количество сварок при питании от аккумуляторной батареи Около 80 сварок от полностью заряженной батареи BTR-06(S) Около 160 сварок - от полностью заряженной батареи BTR-06(L) Электропитание Автоматический выбор от сети 100 240 В переменного тока или 10 15 В постоянного тока, при использовании ADC-11, а также от 13.5 В аккумуляторной батареи BTR 06(S/L) Защита от ветра Максимально допустимая скорость ветра 15 м/с Размеры 150 мм х 150 мм х 150 мм (ширина, длина, высота) Масса 2,3 кг

Прецизионный скалыватель  - предназначен для подготовки торцов волокон оптического кабеля к сварке. В качестве примера можно привести скалывательсерии Fujikura CT-30.

Устройство для сбора остатков сколотого волокна входит в стандартную комплектацию скалывателя CT-30.

Основные характеристики:

Механизм автоматического перемещения ножа

Минимум рабочих операций: скол в одно действие

Увеличенный в четыре раза ресурс ножа — 48 000 сколов

Возможность работы с ленточным волокном

Технические характеристики

Применяемое волокно Стандартное кварцевое 125 мкм одиночное или ленточное волокно Диаметр защитного покрытия волокна 250 и 900 мкм Максимальное количество волокон (для ленточного волокна) 12 Средний угол скола (для одиночного волокна) 0,5 Минимальный ресурс ножа 48 000 сколов (1000 раз х 16 позиций х 3 позиции по высоте) Длина очищенного от покрытия волокна (для одиночного волокна) 6-20 мм (покрытие 250 мкм) 10-20 мм (покрытие 900 мкм) Длина очищенного от покрытия волокна (для ленточного волокна) 10 мм Размеры, мм 69 х 82 х 41 Масса, г 180

Набор инструментов  - предназначен для выполнения работ по монтажу, ремонту и обслуживанию всех видов волоконно-оптических кабелей в городской канализации, на опорах линий электропередач, подвесах и т.д., а также при монтаже оптического кроссового оборудования.

Комплектация

Плоскогубцы KNIPEX

Бокорезы KNIPEX

Набор отверток

Ножовка

Стриппер-прищепка для удаления фрагментов оптического модуля IDEAL

Нож

Рулетка измерительная

Пинцет

Набор из трех луп (2х, 5х, 10х)

Карточка-визуализатор инфракрасного излучения

Жидкость для смывания гидрофоба D'Gel

Дозатор для спирта с помпой (225 мл)

Салфетки безворсовые KIM-WIPES

Фонарик

Набор проволок для прочистки адаптеров (8 шт.)

Маркировочные самоклеящиеся этикетки

Липкая лента

Коробка для ЗИПа

Жесткий кейс

А также:

 Стриппер AM-1 для снятия наружной оболочки оптического кабеля

 Кусачки KNIPEX для обрезки силового элемента (тросокусы)

 Стриппер Т-типа для снятия оболочек модулей

 Керамические ножницы KYOCERA для обрезки кевларовых нитей

 Стриппер MILLER для удаления 250 мкм оболочки волокна

Передвижная лаборатория для измерений и монтажа оптического кабеля (ЛИОК)

Передвижная лаборатория для монтажа и измерений оптического кабеля ( ЛИОК ) выполнена на базе автомобиля ГАЗ-27057 (колёсная формула 4х4), КАМАЗ-43114 (колёсная формула 6х6) или любого другого автомобиля по желанию заказчика. Автомобиль предназначен для транспортирования монтажно-ремонтной бригады и проведения монтажа волоконно-оптического кабеля, диагностирования волоконно-оптической линии связи, определения мест повреждений, их устранения и восстановления параметров ВОЛС в городских и полевых условиях.

ЛИОК может эксплуатироваться по всем видам дорог, в любое время года, при температурах окружающего воздуха от минус 40º С до плюс 40º С (ограничивается ТУ на а/м).

Состав и исполнение лаборатории связи может корректироваться в соответствии с пожеланиями заказчика, если эти пожелания не выходят за рамки ГОСТ. Лаборатория связи, выполненная на базе автомобиля ГАЗ, имеет сертификат одобрения типа транспортного средства (в паспорте технического средства проходит как «Лаборатория связи»).

 

Базовая комплектация ЛИОК (на базе автомобиля Газель).

Общая информация:

— ГАЗ-27057, полный привод, 3-х местный. Окраска в соответствии с ГОСТ, цвет “золотистая охра”, цвет полос “рубин”

— Автомобиль комплектуется пакетом документов, необходимых для постановки на учёт в ГАИ

— Глухая перегородка разделяет грузовой отсек фургона на 2 отсека: задний (грузовой) длиной ~800мм (на уровне 2-го окна) и рабочий. Перегородка имеет стальной каркас с утеплителем и двухсторонней обшивкой

— Сзади автомобиля установлены две фары-прожектора

— На крыше смонтирован 2-х секционный багажник .

Грузовой отсек:

— Пол заднего отсека – «профнастил»

— В нижней части (слева по ходу движения) задней двери сделан лючок размером 200х100мм для завода кабеля; лючок фиксируется в открытом и закрытом положении; при закрытых дверях остаётся щель высотой 30мм

— В отсеке предусмотрено место для рабочей одежды (вешалка)

— В грузовой отсек достаточно места для хранения лома (1шт.), штыковых лопат (2шт.), совковой лопаты (1шт.), тележки с УЗК (устройство для затяжки кабеля; 1шт.), лестницы (1шт.), крючков для открывания люков и устройства для ограждения рабочей зоны (1шт.). В грузовом отсеке имеется лампа освещения .

 Рабочий отсек:

— В стенках рабочего отсека фургона прорезаны 4 окна (по два с каждой стороны)

— Внутренние стенки рабочего отсека и перегородка утеплены и обшиты водостойкой фанерой

— Пол рабочего отсека фургона из водостойкой фанеры ~10мм покрытой износостойким резиновым покрытием

— На потолке в рабочем отсеке фургона расположены: люк, 4 плафона освещения салона, мощный источник направленного света (над столом)

— Рабочий стол для монтажа муфт расположен вдоль перегородки, разделяющей рабочий и грузовой отсеки

— Рабочая поверхность стола изготовлена из 20мм водостойкой фанеры (или подобного материала), с отделкой пластиком и жёстко закреплена. На столе установлены струбцины для крепления кабеля

— Над столом, на потолке, расположены поручни с карабинами для крепления кабеля с необходимым радиусом изгиба не менее 400мм

— Справа над столом расположен пульт управления освещением, разъёмы питания и блок предохранителей.

— Под пультом управления – выдвижные ящики для инструмента. Размеры стола: ширина 450мм, высота 650мм, длина - по ширине рабочего отсека

— Рядом со столом расположен один вращающийся стул с возможностью регулировки по высоте и один откидывающийся стул

— Под столом слева расположен ящик для мусора (400х400х200мм) из оцинкованной стали или другого материала

— В средней части перегородки, на высоте 650мм от пола (на уровне рабочей поверхности стола) расположен люк для вывода смонтированной муфты. Высота люка 400мм, ширина люка

— 1000мм. В верхней части по центру люка сделан закрывающийся вырез для завода кабеля размером 60х100мм. Люк изготовлен из 20мм водостойкой фанеры, открывается вниз, в грузовой отсек. Упоры обеспечивают жёсткость фиксации открытого люка в горизонтальном положении во время работы; замки же обеспечивают прочную фиксацию закрытого люка без вибраций во время движения. Окно под люк имеет уплотнитель, обеспечивающий герметичность при закрытом люке

— Вдоль передней перегородки установлен диван в виде мягкого сидения на 2 места с мягкой спинкой по ходу движения. Обивка сидений и спинок – «винилискожа» чёрного цвета

— Слева по ходу движения установлен вспомогательный стол (сейф). Стол имеет запираемую, открывающуюся частями вверх, рабочую поверхность, изготовленную из металла. Размеры стола: ширина 520мм, высота 650мм, длина ~1500мм (от передней перегородки до колёсной арки).

Передвижная лаборатория для измерений и монтажа оптического кабеля на базе КАМАЗ-43114 (колёсная формула 6х6)

Второй способ создания неразъемных соединений - механический, или с использованием специальных соединителей (сплайсов). Первоначальное назначение этой технологии - быстрое временное соединение, используемое для восстановления работоспособности линии в случае разрыва. Со временем, на "ремонтные" сплайсы некоторые фирмы начали давать гарантию до 10 лет, и до нескольких десятков циклов соединения-разъединения. Поэтому целесообразно выделить их в отдельный способ создания неразъемных соединений.

Механический соединитель CamSplice производства Corning Cable Systems

Принцип действия сплайса достаточно прост. Волокна закрепляются в механическом кондукторе, и специальными винтами сближаются друг c другом. Для хорошего оптического контакта в месте стыка используется специальный гель с похожими на кварцевое стекло оптическими свойствами.

Для соединения волокон в соединителях Fibrlok американской фирмы 3М нужен специальный инструмент.

Универсальный соединитель оптического волокна Fibrlok II предназначен для работы как с одномодовыми, так и многомодовыми волокнами со стандартным диаметром защитного покрытия.

После того, как в соединитель вставлены подготовленные волокна, соединитель защелкивается с помощью специального монтажного приспособления. Движение крышки сжимает лепестки центрирующего элемента, точно и надежно фиксируя волокна.

Поперечный разрез открытого и опресованного соединителя Fibrlok II

1.  Центрирующий элемент.
2.  Корпус.
3.  Крышка Fibrlok II.

Технические характеристики

Диаметр волокна	125 мкм
Диаметр покрытия	250-900 мкм
Время монтажа	не более 30 сек.
Средние потери на стыке	не более 0,1 дБ
Потери на отражении при минус 40 ºC и + 80 ºC	не более 35 дБ
Потери на отражении при комнатной температуре	не более 60 дБ
Нагрузка на разрыв	не ниже 0,45 кг в среднем 1,35 кг
Диапазон рабочих температур	от минус 40 ºC до +80 ºC

Единственное, в чем эта технология не знает себе равных - это скорость выполнения работ, и не требовательность к внешним условиям. Но этого на сегодня явно не достаточно для полного завоевания рынка.

В основном, способ соединения волокон с помощью сплайсов применяется там, где важна скорость выполнения работ: при организации временных вставок в случае аварийного восстановления кабеля, при подключении приборов на время измерений. В случае аварийного восстановления кабеля механические соединители входят в комплект ВОКВ (временная оптическая кабельная вставка).

 

Для подключения приборов к неоконцованному волокну, также разработаны специальные устройства типа УП-125.

УП-125 используется для быстрого, за несколько секунд, подключения волокна к рефлектометру, оптическому телефону или другому оборудованию. Некритичен к качеству сколов (волокно можно обрезать ножницами), обеспечивает хорошее соединение при углах скола до 40 градусов.

Предназначен для работы с одномодовым и многомодовым волокнами диаметром 125 мм. Тип коннектора: FC или ST. Ресурс более 1 000 000 соединений. Средние потери для одномодового волокна 0,3 дБ.

Измерения параметров ВОЛС.

Как и обычные средства проводной связи, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) нуждаются в поддержании технических параметров, а, следовательно, и в периодических измерениях своих характеристик, на основании которых и делаются выводы о состоянии тех или иных ее участков и магистрали в целом.

Основными параметрами оптическими параметрами кабельной линии от которых зависит качество связи являются: потеря оптической мощности (затухание) при прохождении сигнала от источника к приемнику, и дисперсия.

Потери оптической мощности связаны с затуханием в оптическом волокне и различными потерями в устройствах ввода, местах сращивания, ответвителях и в других элементах линии.

Основные причины потерь мощности в оптическом волокне - это поглощение и рассеяние энергии. Затухание за счет поглощения определяется собственным поглощением материала оптического волокна, а также поглощением на примесях и атомных дефектах. Наличие примесей ионов металлов, таких, как Fe, Cu, V, Cr и примесей гидроксильной группы ОН (поглощение на длине волны 1,38 мкм), может приводить к резкому увеличению затухания в отдельных участках спектрального диапазона. Атомные дефекты и вызванное ими поглощение возникают под действием тепловой обработки оптического волокна или его интенсивным облучением. Собственное поглощение в материале особенно сильно проявляется на длинах волн свыше 1,6 мкм.

На практике встречаются иногда и потери, связанные с частицами пыли, попадающими между соединяемыми концами волокон.

В местах соединения волокон могут присутствовать потери на отражение, достигающие до 4% на каждое соединение. Они возникают в местах, где свет переходит из плотной оптической среды в воздух и обратно.

Существуют еще дополнительные потери мощности из-за изменений размеров поперечного сечения волокна, микроизгибов, присутствия неоднородностей на границе раздела «сердечник-оболочка», достигающие в совокупности 0,5 дБ/км. При прокладке волокна появляются потери из-за преобразования мод, связанные с изгибами оптического волокна, а при эксплуатации ОВ происходит постепенное ухудшение передаточных характеристик из-за помутнения волокна и образования микротрещин.

Измерение потерь в оптическом волокне представляет собой достаточно сложную задачу. Полное затухание определяется коэффициентом затухания по формуле

Α=10 lg (P₀/P₁), дБ

Таким образом, измерив мощность на входе и выходе оптического оптического волокна, можно однозначно определить затухание в нём. Надо только не забыть учесть инструментальные погрешности средств измерения и внешние (а также внутренние) факторы, влияющие на значение затухания оптического волокна. Схема измерения приведена ниже:

1 и 3 - оптические разъемы, 2 - измеряемое волокно

Работа по проведению измерения затухания проводится в два этапа. Сначала к оптическому разъему источника подключается короткий отрезок волокна, другой конец которого подключается к оптическому разъему измерителя уровня оптической мощности, и измеряется уровень опорного сигнала Р₀. Затем этот кусок волокна отключается от измерителя и подключается к измеряемому волокну. К другому концу измеряемого волокна подключается тот же самый измеритель и производится замер уровня Р₁. После этого по разности уровней рассчитывается коэффициент затухания.

В качестве источников оптического излучения применяются светоизлучающие диоды и полупроводниковые лазеры. Рабочие длины волн этих приборов соответствуют окнам прозрачности оптических волокон, находящимся на 0,85 мкм, 1,3 мкм и 1,55 мкм. Отклонение рабочей длины волны у большинства приборов не превышает 30 нм при ширине спектра излучения 5-10 нм у лазеров и 50-200 нм у светодиодов при стабильности от 0,01 до 0,05 дБ/час. В качестве фотоприемников применяют фотодиоды на основе Si, Ge, InGaAs и InGaAsP. Динамический диапазон измеряемого излучения находится в промежутке от +3 до -70 дБ. Точность измерений - 0,15-0,25 дБ.

В качестве примера можно привести недорогой, компактный и легкий комплект измерителя оптической мощности и источников оптического излучения Photom.

 

Измеритель оптической мощности                             Источники излучения

Технические характеристики

Тип фотодетектора InGaAs Используемое волокно SM 10/125, MM 50/125 и 62,5/125 Длины волн калибровки 850, 1310, 1550 нм Точность измерений ±0,2 дБ Диапазон измеряемой мощности От -65  до +5 дБм Режим измерений Измерение абсолютных значений, дБм Разрешающая способность 0,01 дБ Дисплей 4-х значный ЖКИ Функции Выбор длины волны 850/1310/1550 нм, сохранение в памяти выбранной длины волны при выключенном питании, автоматическое отключение питания, индикация разряда батареи Оптический разъем FC Условия эксплуатации и хранения Эксплуатация: от 0 до +40° С, хранение: от -20 до +50° С, при влажности: не более 80% Электропитание Сухой элемент питания типа АА 1 шт (время непрерывной работы от батареи 10 часов) Размеры (Д x Ш x В), мм 65 х 120 х 24 Масса 130 г

Для контроля качества оптического волокна на строительной длине, а также для расчета затухания протяженной оптической линии введен параметр, называемый километрическое затухание.

α(λ)= Α(λ) /L, дБ/км

где L – длина волокна.

В последнее время для контроля параметров ВОЛС широкое распространение получил метод обратного рэлеевского рассеяния (рефлектометрический метод). Измерительные приборы получили название оптические рефлектометры (OTDR). В качестве примера можно привести малогабаритный рефлектометрYokogawa  AQ7260.

Оптические рефлектометры представляют из себя аппаратно-прогаммное устройство, которое позволяет не только производить измерение основных параметров волоконно-оптических кабелей. С помощью рефлектометра можно анализировать качества сростков, автоматически вычислять километрическое затухание, производить сравнивание текущих измерений с измерениями, проведенными ранее, определять расстояние до места неисправности кабеля. С помощью рефлектометра и специального программного обеспечения можно производить анализ измерений на ПК, сравнивать характеристики разных волокон кабеля, с представлением отчетов как табличном, так и в графическом виде.

Ниже приведен график затухания одного из волокон ОК в зависимости от удаленности от точки подключения рефлектометра (крайняя левая точка). Такой график называется рефлектограммой.

На рефлектогамме видны: начало трассы (синий маркер 1), конец трассы (маркер 3) на расстоянии 44 км от начала, и промежуточное разъемное соединение (маркер 2). Кроме того, в табличных данных (в нижнем левом углу) можно увидеть потери мощность в разъемном соединении, потери мощности на участках между маркерами 1-2 и 2-3, а также длину и среднее километрическое затухание этих участков.

Это краткий перечень возможностей оптических рефлектометров.

Полностью все функции, режимы работы и возможности описаны в инструкции по технической эксплуатации на конкретную модель рефлектометра.

Вспомогательное оборудование.

Для поддержания связи с монтажными бригадами, работающими в полевых условиях, чаще всего используется радиосвязь.

Однако существуют устройства позволяющие поддерживать связь с бригадами используя одно из волокон оптического кабеля. Такие устройства называют оптическими телефонами.

В качестве примера можно привести комплект устройств Haktronics Photom 415/430/450/450XL (Япония), который позволяют обеспечить двунаправленную передачу голоса по одномодовому оптическому волокну на расстояние до 170 км. В сочетании с устройством ввода/вывода оптического сигнала на изгибе волокна Photom 550 телефон может быть подключен в линию без разрыва волокна, а также к неоконцованному волокну.

Основные характеристики.

Полнодуплексная связь на длинах волн 1,31/1,55 мкм по одному волокну

Технология волнового мультиплексирования WDM

Динамический диапазон до 60 дБ

Связь без разрыва волокна

Возможность организации связи между тремя абонентами

Время непрерывной работы от комплекта батарей 15 ч

Схема связи между двумя пользователями без разрыва волокна. Первый и второй телефоны могут работать как с применением устройства ввода/вывода излучения на изгибе оптического волокна, так и без его применения.

Семинар подготовлен по материалам официальных сайтов:

ЗАО «ПТ ПЛЮС» http://www.ptfiber.ru

ЗАО «ТКС» http://www.tkc.ru/

Компании SYRUS SYSTEMS http://www.syrus.ru

ЗАО «Связьстройдеталь» http://www.ssd.ru

ООО "Волоконно-оптическая техника" http://www.fot-company.ru

А также с использованием литературы:

1. Журнала Фотон-Экспресс
2. «Волоконно-оптическая техника: современное состояние и перспективы»

Дмитриев С.А. Слепов Н.Н.

3. «Волоконная оптика» Иванов А. Б.