Download pdf - Lightwave 2006 03

№3 2006

ПОЛИМЕРНЫЕВОЛОКНА –

УНИВЕРСАЛЬНЫЙОПТИЧЕСКИЙ

ДОСТУП

ПОЛИМЕРНЫЕВОЛОКНА –

УНИВЕРСАЛЬНЫЙОПТИЧЕСКИЙ

ДОСТУП

ТЕСТИРОВАНИЕ СЕТЕЙНА ОСНОВЕ

МНОГОМОДОВОГОВОЛОКНА

ТЕСТИРОВАНИЕ СЕТЕЙНА ОСНОВЕ

МНОГОМОДОВОГОВОЛОКНА

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫПОДВЕСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫПОДВЕСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

ТЕМА НОМЕРА:

«КАКИЕ КАБЕЛИНУЖНЫ РОССИИ?

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯДЕГРАДАЦИЯ ОПТИЧЕСКОГОКАБЕЛЯ

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯДЕГРАДАЦИЯ ОПТИЧЕСКОГОКАБЕЛЯ

ТЕМА НОМЕРА:

«КАКИЕ КАБЕЛИНУЖНЫ РОССИИ?

2 www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №3 2006

Дорогие читатели, традиционно третьи осенние номера журналаLightwave Russian Edition посвящены вопросам производства оптическогокабеля, строительству и эксплуатации кабельной инфраструктуры опти�ческих сетей связи. Номер, который вы держите в руках, начинает обсуждение вопроса «Ка�кие кабели нужны России?». Конечно, нашей стране с ее огромной геог�рафической протяженностью и разнообразием климатических условийнужно действительно много оптического кабеля хорошего и разного. Вэтом редакция журнала Lightwave Russian Edition убедилась, участвуя впроведении аналитическим центром ЭПК исследования о производстве ипотреблении оптического кабеля в России и обсуждая эти вопросы в рам�

ках «круглого стола» на международном симпозиуме «Современное производство кабелейсвязи», организованном международной промышленной ассоциацией «Еврокабель». Отрад�но отметить, что, несмотря на большое разнообразие требований заказчиков, отечественныепроизводители оптического кабеля удовлетворяют их примерно на 95%.Учитывая особую важность дальнейшего развития производства в России оптического кабе�ля, редакция поставила перед собой задачу – в течение 2006–2007 годов подробно описать,чем живут кабельные заводы и каковы их планы на будущее.Оптический кабель – это основа линейно�кабельной инфраструктуры оптических сетейсвязи. Надежность и качество таких сооружений могут быть обеспечены только путемпрогнозирования и учета всех воздействий еще на стадии проектирования. Вместе с темвопросы чисто производственные при выборе технологии строительства тесно переплета�ются с вопросами экономическими, особенно в нашей стране, из�за большой протяжен�ности линий связи, которая может составлять тысячи километров, и из�за тяжелых клима�тических условий. В силу экономических причин особенно привлекательно для нашихоператоров использовать подвесные линии связи (ВОЛС). Однако именно они подвергают�ся наиболее жесткому воздействию внешней среды. Обеспечению надежной эксплуатацииподвесных ВОЛС посвящена статья О. И. Богдановой, Б. И. Механошина и А. В. Орешкина«Прогнозирование срока службы подвесных кабельных систем. Механические нагрузки наоптические волокна». По мнению авторов, для создания высоконадежного линейно�ка�бельного сооружения с подвесными оптическими кабелями необходимы изготовление нетолько надежных кабельных систем, но и разработка системы контроля качества на каж�дой стадии его создания. Продолжает тему надежности эксплуатации подвесных ВОЛСстатья «Электротермическая деградация оптического кабеля на участках железных дорогс электротягой переменного тока». Эта статья знакомит читателей с результатами уни�кальных исследований, проведенных коллективом сотрудников нескольких научных уч�реждений и эксплуатирующих организаций, и обращает внимание на то, что переменноеэлектрическое поле оказывает негативное воздействие даже на диэлектрические подвес�ные кабели. В статье В. А. Савелёнка «Оптические кабели. Преимущества полностью диэлектрическихконструкций» приводится ряд аргументов, доказывающих, по мнению автора, утвержде�ние, содержащееся в названии статьи. Уверен, что у сторонников бронированных кабе�лей тоже есть серьезные аргументы, высказать которые мы приглашаем на страницах на�шего журнала.Если доминирующее положение оптических кабелей в сетях дальней связи и в городских се�тях – свершившийся факт, то проникновение их в сети доступа и в локальные сети только на�чинается. Обсуждение вопросов, связанных с тестированием таких кабельных систем, про�должается на наших страницах.

От редактора

4 Новости технологий

❑ Полимерные волокна – универсальныйоптический доступ

8 Новости

14 Кабели

❑ Прогнозирование срока службыподвесных кабельных систем.Механические нагрузки на оптическиеволокна

❑ Электротермическая деградацияоптического кабеля на участках железныхдорог с электротягой переменного тока

❑ Оптические кабели. Преимуществаполностью диэлектрических конструкций

❑ Использование электропечи в MCVD-технологии

❑ Муфты для монтажа оптическихкабелей

33 Измерительная техника

❑ К вопросу о «Выборе правильногорефлектометра»

❑ Тестирование современныхвысокоскоростных волоконно-оптическихсетей на основе многомодовогооптического волокна

40 Практический опыт

❑ Первая пятилетка ЗАО «ОКС 01»

44 Новые продукты

46 Адресная книга

48 Интернет-директории

49 Технологии будущего

❑ Поляризаторы на основе пленочныхнаноструктур и их промышленноеприменение в волоконно-оптическихсистемах связи

53 Основы ВОЛС

❑ Оптические передатчики сперестраиваемой длиной волныизлучения для DWDM-сетей связи

3www.lightwave-russia.comLIGHTWAVE Russian Edition №3 2006

№ 3 2006

Обложка: Дмитрий Дуев

Электротермическаядеградация оптического кабеля

на участках железных дорогс электротягой переменного тока

Использованиеэлектропечи

в MCVD-технологии

стр. 28

стр. 20

Тестирование совре-менных высокоскоростных

волоконно-оптических сетей

стр. 36

ССооддеерржжааннииееНаучно�технический журнал №3/2006

Издается с 2003 года.Выходит 4 раза в год

Учредитель: Pennwell Corp.98 Spit Brook Road, Nashua New Hampshire 03062-5737 USAТел.: +1 603 891-0123

Издатель: Издательство «Высокие технологии»по лицензии Pennwell Corp.E-mail: [email protected]

Главный редактор:Олег НанийТел.: (495) [email protected]

Коммерческий директор:Марина МуслимоваТел: (495) [email protected]

Ответственный секретарь:Марина КозловаТел.: (495) [email protected]

Редакторы:Максим ВеличкоИван ИвановРустам Убайдуллаев

Верстка и дизайн:Анна ЛазареваДмитрий Дуев

Корректура и набор:Елена Шарикова

Для писем:Россия, 119311 Москва, а/я 107

Подписано в печать 28.09.2006. Формат 60х90/8.Гарнитура Helios. Печать офсетная.Бумага мелованная. Печ. л. 7,0. Тираж 4000 экз. Заказ № ---

Отпечатанов ООО «Типография «БДЦ-Пресс»Москва, Остаповский проезд, д. 5, стр. 6Тел./факс: 995-15-99, 995-45-99

Издание зарегистрированов Министерстве Российской Федерации поделам печати, телерадиовещанияи средств массовых коммуникаций.Свидетельство о регистрации ПИ №77-14327 от 10.01.2003ISSN 1727-7248© Издательство «Высокие технологии», 2006


Новости технологий

Становится очевидным, что Европа запазды-

вает с внедрением сетей FTTH («волокно к

дому»). Более того, по словам Гартвига Тау-

бера (Hartwig Tauber), президента Европейс-

кого совета по FTTH (FTTH Council Europe),

только 8% оптических сетей доступа были

созданы традиционными операторами связи,

в то время как большую их часть построили

муниципалитеты, энергетические компании и

альтернативные операторы.

Широкополосный доступ в

Европе в основном ассоци-

ируется с асимметричными

цифровыми абонентскими

линиями (ADSL). Около 61%

высокоскоростных соедине-

ний эксплуатируют эту

«медную» технологию, еще

32% соединений, по боль-

шей части в северных райо-

нах, используют для подк-

лючения к сети кабельные мо-

демы. Технология ADSL заня-

ла лидирующее положение

благодаря пассивной страте-

гии традиционных операторов, в соответ-

ствии с которой они намеревались выжать

как можно больше денег из существующих

медных инфраструктур. Крупные операто-

ры не желают инвестировать огромные

деньги в оптику до тех пор, пока у них не

остается иного выбора.

В то же время «интернет-серферы» с каж-

дым днем все интенсивнее скачивают музы-

ку и фильмы. В частности, использование

одноранговых (P2P, peer-to-peer – от конеч-

ного пользователя к конечному пользовате-

лю) услуг очень быстро создает в сети так

называемые «бутылочные горлышки», или

«пробки»: 60% всего интернет-трафика в

конце 2004 года было основано на P2P-сое-

динениях, а симметричная природа этих ус-

луг приводит к тому, что 80% полосы в вос-

ходящем (от абонента) потоке ежедневно

расходуется на P2P.

Телекоммуникационные операторы не в

состоянии справиться с растущим трафи-

ком без экономичной и перспективной тех-

нологии, способной стать соединительным

звеном между их городскими сетями и ко-

нечными потребителями. Полосу пропуска-

ния необходимо распределить между от-

дельными домами или апартаментами, ко-

торые обычно отстоят от ближайшего сете-

вого узла (располагающегося, например, на

краю тротуара или в подвале многоквартир-

ного здания) на расстоянии не больше

300 м. И именно этой части сети, требую-

щей наибольших капитальных затрат, опе-

раторы «боятся» больше всего.

В начале 2006 года девять европейских

компаний и исследовательских институтов

приступили к созданию технологии, способ-

ной заменить кварцевые волокна при строи-

тельстве FTTH-сети, существенно снизив ее

стоимость. Этот проект, который получил

название POF-ALL (Paving the Optical Future

with Affordable, Lightning-fast Links – «Прокла-

дывая дорогу в оптическое будущее с по-

мощью доступных, быстрых

как молния линий») и на ко-

торый Европейский союз

выделил грант в размере

1,6 млн. евро, будет продол-

жаться до июня 2008 года.

Европейский проектPOF ALLОсновная цель POF-ALL –

разработка оптической

системы связи для FTTH-

сетей, способной работать

на скоростях от 100 Мбит/с

до 1 Гбит/с и расстояниях

100–300 м. При этом вмес-

то стандартного стеклянного волокна в ка-

честве передающей среды будет исполь-

зоваться полимерное оптическое волокно

(POF) большого диаметра. В таком прило-

жении достоинства POF очевидны: его

легко подключать и оконцовывать с по-

мощью обычных инструментов, оно пере-

дает видимый свет и, кроме того, облада-

ет высокой эластичностью. Полимерные

волокна имеют внешний диаметр более

0,5 мм (возможен диаметр вплоть до

1,0 мм, см. рис. 1), что существенно упро-

щает их установку.

АЛЕССАНДРО НОЧИВЕЛЛИ (ALESSANDRO NOCIVELLI),управляющий директор Luceat (Италия)

ПОЛИМЕРНЫЕ ВОЛОКНА – УНИВЕРСАЛЬНЫЙОПТИЧЕСКИЙ ДОСТУП

Рис. 1. POF обладает существенно большим диаметром, чем стек�лянное волокно, что облегчает установку и дальнейшую работус ним



Технология POF получила известность

вследствие широкого распространения в

автомобильных информационных сетях, ос-

нованных на стандартах MOST и ByteFlight.

На сегодняшний день более 25 млн. MOST-

трансиверов было установлено в 40 раз-

личных моделях машин таких производите-

лей, как BMW, Daimler-Chrysler, Porsche,

Audi и Saab. Успех, которого добились про-

изводители POF-систем в этой области

благодаря высокой надежности, способ-

ствовал снижению цены соответствующих

трансиверов до 2 – 4 евро.

Самая низкая пропускная способность мо-

дема на основе POF, 100 Мбит/с, в 20 – 100

раз превышает скорость DSL-соединений.

Такой полосы достаточно для загрузки

фильма DVD-качества менее чем за 3 мин,

а также для получения услуги VoD («видео

по требованию») и удаленного видеонаблю-

дения в реальном времени. Более того, POF

в отличие от асимметричной DSL сможет

поддерживать одинаковые скорости в вос-

ходящем и нисходящем потоках, что сдела-

ет возможными видеоконференции и P2P-

передачу любительских фильмов.

Максимальная дальность 100 – 300 м совпа-

дает с типичными требованиями «краевых»

сетей FTTH в европейских городских райо-

нах – это расстояние между оптическим во-

локном, проложенным до фундамента мно-

гоквартирного дома, и цифровым выводом

в отдельных апартаментах. 85% «краевых»

сетей в Италии основаны на стандарте

FastWeb и имеют длину не более 300 м; по-

добная ситуация наблюдается в большин-

стве европейских стран.

Технологию, разработанную POF-ALL,

можно будет использовать для строитель-

ства широкополосной домашней сети, сох-

ранив все достоинства гораздо более до-

рогих и сложных оптических соединений

на базе кварцевого волокна. На самом де-

ле, основное достоинство POF заключает-

ся в том, что любой человек может устано-

вить его менее чем за 30 мин, если все не-

обходимые инструменты окажутся под ру-

кой. В отличие от стекловолоконных сое-

динений, требующих утомительного склеи-

вания и просушки, POF можно отрезать

ножницами, оболочку удалять с помощью

зачищающих инструментов, а муфту ме-

таллического соединителя надевать на

оболочку с помощью обжимного инстру-

мента. Кроме того, POF-коннекторы допус-

кают присутствие остаточной пыли на тор-

цах, а она является одной из основных

проблем стекловолоконных соединителей

(требующих тщательной очистки и поли-

ровки). Некоторые устройства могут рабо-

тать вообще без коннектора: кабель мож-

но просто отрезать лезвием и вставлять в

нужное место, что гораздо дешевле уста-

новки стекловолокна.

Впервые станет возможным в одиночку

проложить кабельную сеть в собственном

здании, что в свою очередь избавит тради-

ционных операторов от проблем, связан-

ных с инсталляцией. POF-кабели облада-

ют высокой прочностью и способны вы-

держивать ударные воздействия, но при

этом остаются достаточно гибкими для

прокладки в электрических кабельных ка-

налах вдоль стен.

Видимый светДругое главное преимущество POF заклю-

чается в том, что в системах связи на их ос-



нове используется видимый свет вместо

инфракрасного. Это сводит к нулю риск

ожогов сетчатки и слепоты, который вовсе

не исключен при работе с кварцевым волок-

ном (подробнее см. [1]. – Прим. переводчи�

ка). В незащищенной среде (апартаментах)

вообще нельзя иметь дело со стекловолок-

ном, ведь дети могут причинить себе вред,

просто посмотрев на трансивер.

В использовании видимого

света заключается еще одно

преимущество – возможность

визуального тестирования,

другими словами, если конец

волокна светится, можно быть

уверенным, что сигнал посту-

пает и система работает. Это

просто подарок для службы

поддержки абонентов при от-

ладке сети и возможность

сэкономить операторам нес-

колько млн. евро.

В POF-ALL-проекте будут ис-

пользоваться 2 длины волны:

520 нм для передачи данных

на 300 м со скоростью

100 Мбит/с и, скорее всего,

650 нм для 1 Гбит/с передачи

на 100 м. Ослабление в POF для этих длин

волн составляет порядка 140 дБ/км на

650 нм и 80 дБ/км на 520 нм (рис. 2). Вне

зависимости от ширины частотного диапа-

зона минимальная теоретическая мощ-

ность должна быть равна 14 дБ для

1 Гбит/с передачи на 650 нм и 24 дБ для

100 Мбит/с передачи на 520 нм.

К сожалению, полоса пропускания для

стандартного POF со ступенчатым профи-

лем показателя преломления обычно огра-

ничена 30 МГц на 100 м. Это означает, что

на скорости 100 Мбит/с понадобятся много-

уровневые схемы кодирования для дости-

жения нужного сочетания дальности и ско-

рости (подробнее см. [2]. – Прим. перевод�

чика). При передаче со скоростью 1 Гбит/с

скорее всего потребуется использование

POF с градиентным профилем показателя

преломления, хотя ведется поиск альтерна-

тивных решений. В обоих случаях необхо-

димо учесть дополнительный энергетичес-

кий штраф. Для сравнения, сегодняшние

самые современные медиаконверторы

Ethernet-over-POF работают со скоростью

10 Мбит/с на расстоянии до 200 м или

100 Мбит/с до 100 м при использовании

ступенчатого полимерного волокна.

Достижение целиГлавная цель проекта – увеличение даль-

ности и пропускной способности систем

передачи информации на основе поли-

мерного волокна. Этого можно достичь

путем оптимизации пар передатчик – при-

емник, а также использования инноваци-

онных схем модуляции. Проект включает

в себя пять технических «рабочих паке-

тов» и одну демонстрацию. Первые два

«рабочих пакета» имеют дело с новейши-

ми технологиями передачи (для получе-

ния 100 Мбит/с скоростей на расстояниях

более 300 м) и с экспериментами по пе-

редаче данных со скоростью 1 Гбит/с на

средние расстояния (более 100 м).

Два вспомогательных «рабочих пакета»

будут заниматься разработкой улучшен-

ных компонентов и полимерных волокон

для удовлетворения нужд первых двух

«пакетов», а также поддерживать работу

аппаратной части.

Реальные технологические разработки

POF-ALL будут продемонстрированы с по-

мощью испытательных моделей: модели

FastWeb, соединяющей около 100 FTTH-

пользователей, и модели POF-дома в Цент-

ре применения POF в Нюрнберге. Также

ожидается предкоммерческое тестирование

и фаза внедрения, в том числе полная про-

верка с помощью FastWeb.

Участники POF-ALL обещают, что использо-

вание POF существенно снизит затраты на

строительство сетей доступа и позволит

операторам доставлять всем абонентам го-

лос, видео и данные по высокоскоростным

оптическим линиям.

Следуя этой цели, POF-ALL будет постоянно

оценивать рыночный потенциал и требова-

ния абонентов, чтобы убедиться в экономич-

ности и оправданности данной технологии.

Будет также учтена оценка экономического

влияния проекта на уровне Евросоюза, в

том числе возможность недорогого решения

для «краевых» сетей ускорить создание

инфраструктуры, которая сможет превра-

тить в реальность политику Евро-

союза – «широкополосный дос-

туп для всех». Консорциум будет

также регулярно выкладывать

информацию по проекту для

привлечения новых специалис-

тов, делиться результатами с Ев-

росоюзом, расширять знания и

ускорять процесс принятия тех-

нических достижений POF-ALL.

Европе срочно нужна недорогая

FTTH-технология, позволяющая

телекоммуникационным операто-

рам доставлять широкополосные

услуги на предприятия и в дома

абонентов. Ей также необходимо

получить независимость от неев-

ропейских компаний и технологий

сетей доступа, таких, как ADSL.

Может ли POF дать такое решение? Ответ

зависит от того, как примет POF индустрия

и от совместных усилий европейских компа-

ний и университетов, участвующих в реали-

зации проекта POF-ALL. Для нас будущее

кажется ярким. И на этот раз свет видимый.

Перевод с английского, Lightwave Europe,

June 2006

СокращенияMOST – специализированный транспорт для

медиаориентированных систем.

P2P – соединение равноправных пользо-

вателей, от конечного к конечному пользо-

вателю.

POF – полимерное оптическое волокно.

POF-ALL – проект «Прокладывая дорогу в

оптическое будущее с помощью доступных,

быстрых как молния линий».

Литература(добавленная при переводе)1. Безопасность при работе с оптическим

кабелем // Lightwave Russian Edition, 2005,

№ 3, с. 42.

2. Новые форматы модуляции в оптических

системах связи // Lightwave Russian Edition,

2005, № 4, с. 21.

Рис. 2. Спектр затухания полиметилметакрилатового волок�на. Минимум затухания приходится на 520 нм и 650 нм. Имен�но эти длины волн были выбраны для передачи на скоростях100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно


По мере развития рынка FTTH возникает потребность в новых опти-

ческих волокнах, способных существенно повысить производитель-

ность абонентских сетей. Уже более 20 лет различные типы волокон

успешно используются при строительстве высокоскоростных, много-

канальных сетей и сетей дальней связи. Хотя короткие участки во-

локна, применяемые на «последней миле» для относительно мед-

ленных скоростей передачи информации, как правило, не создают

особенно больших технических проблем, недавние усовершенство-

вания оптического волокна для сетей доступа смогут избавить сете-

вых операторов от многих ограничений при прокладке оптических

кабелей в небольших камерах, кабинетах и зданиях. Они также поз-

волят повысить производительность сети уже после ее инсталляции.

Стандартизация этих улучшений, осуществляемая в Исследовательс-

кой группе 15, Секции 10 Международного телекоммуникационного со-

юза (ITU-T), приведет к появлению нового класса оптических волокон с

существенно ослабленными потерями на макроизгибах. При этом бу-

дут сохранены все остальные характристики стандартного одномодо-

вого волокна, удовлетворяющего рекомендации ITU-T G.652D: боль-

шое модовое поле, низкие потери в области водяного пика и величина

коэффициента хроматической дисперсии. Потери на макроизгибах в

новых волокнах будут в 5–10 раз ниже соответствующих потерь, опи-

санных в стандарте G.652. Подобные волокна устанавливаются в сетях

доступа уже сегодня (примером может служить AllWave FLEX ZWP

компании OFC-Fitel LLC). Потери на микроизгибах у некоторых воло-

кон будут также существенно снижены. Можно ожидать повышенной

устойчивости систем связи на основе новых волокон к системным сбо-

ям из-за изгибных потерь в кабельной инфраструктуре. Это даст опе-

раторам связи большую свободу при инсталляции оптических кабелей

в компактных помещениях (что особенно важно для сетей FTTx).

Черновой документ ITU, стандартизующий этот тип волокон, вре-

менно обозначается как G.smx. Этот стандарт требует выполнения

всех условий G.652D, а также накладывает дополнительные огра-

ничения на макроизгибные потери. Он будет окончательно утве-

ржден до конца этого года. Следующим вопросом станет стандар-

тизация волокон с низкими потерями на макроизгибы, которые не

соответствуют рекомендациям G.652 (к таким волокнам относятся,

например, микростуктурированные волокна).

Новости

НОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА УЛУЧШАТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СЕТЕЙ FTTxЭЛАН МАККУРДИ (ALAN MCCURDY), технический специалист компании OFS�Fitel LLC, член TIA, USTAG 86A и ITU�T SG15

К ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ РОССИЙСКОГО ОПТИЧЕСКОГОКАБЕЛЯ В ГРОЗОТРОСЕ

В публикации нашего журнала «Создание ведомственной сети связи в энерге-

тике» [1] содержатся неточности в освещении вопроса о разработке, выпуске и

сертификации первого российского оптического кабеля в грозотросе (ОКГТ).

Исправляя замеченные ошибки, в данной заметке мы попытались представить

точную историю создания первого российского ОКГТ.

Первым российским производителем оптического кабеля, встроенного в грозо-

защитный трос, является «Самарская оптическая кабельная компания» (СОКК).

Изготовленный кабель успешно эксплуатируется с 1999 года на объектах Буря-

тской ГЭС. Конструкцию, технические условия и технологию производства этого ка-

беля разработала компания «ОПТЭН Лимитед». Базовая конструкция первого рос-

сийского ОКГТ содержит алюминиевую трубку, которая нагартовывается на повив из

стальных проволок, положенных на оптический сердечник. Поверх алюминиевой

трубки накладывается наружный повив из стальных и алюминиевых проволок. В

этом случае алюминиевая трубка имеет повышенную механическую прочность на из-

гиб и растяжение, определяемую композитной прочностью стали и алюминия [2].

На изготовленном кабеле впервые в России были отработаны методики и

проведены испытания в соответствии со стандартом IEEE 1138. Часть испы-

таний проводилась в еще более жестких условиях. В частности, испытания

на стойкость к токам короткого замыкания и грозовым разрядам были прове-

дены при растягивающей нагрузке, составившей 25% и 35% от расчетной

разрывной прочности. Испытания проводились ведущей инжиниринговой

компанией ОАО «Фирма ОРГРЭС» [2].

От имени редакции журнала Lightwave Russian Edition приношу извинения чи-

тателям за досадные ошибки, иногда закрадывающиеся в наши публикации.

Литература

1. Создание ведомственной сети связи в энергетике // Lightwave Russian

Edition, 2005, № 2, c. 8.

2. Механошин Б. И., Богданова О. И. Разработан первый российский оптичес�

кий грозозащитный трос // Информост, средства связи, 1999, № 6(7).

Главный редактор журнала Lightwave Russian Edition,

д.ф.�м. н., профессор МГУ О. Е. Наний


Новости

Согласно годовому отчету TIA, суммарные

затраты на развитие телекоммуникационной

промышленности США в 2005 году возросли

на 8,9% и составили 856 млрд. долл. Ожида-

ется, что в этом году полные затраты увели-

чатся до 10,2% и составят 944,7 млрд. долл.,

а прогнозы TIA на 4 года дают 9%-ный темп

роста рынка промышленности, который к

2009 году будет равен 1,2 трлн. долл.

Артур Груен (Arthur Gruen), один из авторов

отчета, отмечает, что 2005 год показал

ожидаемое продолжение высокого роста

прибыли: «2004 год не был случайностью,

сейчас мы наблюдаем период продолжи-

тельного роста».

Следует отметить, что после резкого

(71%) падения в 2000 – 2003 годах доходы

рынка сетевого оборудования для назем-

ных линий связи за последние два года

возросли на 31%, почти полностью благо-

даря увеличению использования оптово-

локна. Согласно прогнозам отчета, в

2006 году доходы оптоволоконного сег-

мента рынка составят более половины от

показателей 2000 года, и разумно ожи-

дать дальнейший их рост.

Объемы прокладки оптоволокна увеличились

с 2003 по 2005 год с 7,7 млн. до 17,5 млн. км,

причем 86% этого увеличения приходится на

местные телефонные компании, чьи показа-

тели роста составляют 3,2 млн. км в 2003-м и

11, 5 млн. в 2005 году. Ожидается, что в бли-

жайшие четыре года местные компании про-

ведут дополнительно 57,7 млн. км сетей.

Помимо этого, несмотря на то что объемы

развертывания волокна отделами техничес-

кого обслуживания оказались на уровне

между 1996 и 2001 годами, предполагается

проведение ими к 2009 году дополнительных

8,3 млн. км кабеля, главным образом при за-

мене и модернизации активных линий.

Также отмечается, что для нужд органов са-

моуправления и коммунальных компаний в

частных широкополосных сетях было проло-

жено 1,2 млн. км волокна, что на 23,1%

больше, чем в 2004 году.

Суммарно TIA оценивает рост затрат на оп-

товолокно с 9,5 млрд. долл. в 2005-м до

12,9 млрд. к 2009 году, при среднегодовом

темпе роста расходов 7,9%.

Более подробно ознакомиться с отчетом

«Обзор и прогнозы рынка телекоммуника�

ций» можно на сайте www.tiaonline.com

АССОЦИАЦИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

США: «УВЕЛИЧЕНИЕ РАЗВЕРТЫВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО

ВОЛОКНА СТИМУЛИРУЕТ РОСТ ПРОИЗВОДСТВА»

Согласно отчету Dell’Oro Group (Redwood

City, Калифорния), в 2005 году рост миро-

вого рынка в области оптической переда-

чи данных составил 22%, причем рост от-

мечается во всех технологических сегмен-

тах рынка и во всех главных регионах ми-

ра. В частности, наибольший рост наблю-

дается в Северной Америке, а среди тех-

нологий лидерство занимают многофунк-

циональные системы связи SONET/SDH.

Шин Умеда (Shin Umeda), главный анали-

тик Dell’Oro Group по исследованию рынка

оптической передачи данных: «Инфраст-

руктура оптических сетей требует от про-

вайдеров создания условий для обеспече-

ния роста объема широкополосного тра-

фика. За прошедший год вложения про-

вайдеров в оптическое оснащение сетей

заметно возросли, и мы ожидаем от них

этого и в текущем году».

По данным отчета, за 2005 год суммарные

доходы рынка оптической связи достигли

8,4 млрд. долл. Лидерами являются Huawei

(по сравнению с прошлым годом рост при-

были составил 45%), Nortel (15%), Lucent

(12%) и Alcatel (7%).

Подробнее с «Квартальным отчетом об оп�

тической передаче данных» можно ознако�

миться на сайте www.delloro.com

ТЕМПЫ РОСТА РЫНКА ОПТИЧЕСКОЙ

СВЯЗИ В 2005 ГОДУ СОСТАВИЛИ 22%

Ассоциация Dittberner Associates

(Bethesda, штат Мериленд) в своем отчете

за 2005 год заявляет, что рынок продаж

коммутаторов и маршрутизаторов общест-

венных сетей вырос на 20% и достиг

7,3 млрд. долл. За прошедший год сегмент

многофункциональных маршрутизаторов

снизился на 5%, составив чуть менее

2 млрд. долл., сектор внутренних маршру-

тизаторов вырос на 16%, а наибольший

рост (55 %) отмечен в секторе краевых

маршрутизаторов.

В секторе маршрутизаторов лидерские по-

зиции по-прежнему занимают Cisco и Jupiter

с 16%-ным ростом. Однако акции обеих

компаний упали, в частности в секторе кра-

евых коммутаторов. Рост сегмента маршру-

тизаторов, как указано в отчете, вызван

увеличением количества абонентов широко-

полосного доступа (аудиовидеосвязь, бесп-

роводное транзитное соединение).

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

КОММУТАТОРЫ И МАРШРУТИЗАТОРЫ


Новости

В сегменте краевых маршрутизаторов быст-

ро развиваются Alcatel и Huawei, лидерство

компаний в DLS-линиях способствует их рос-

ту в соответствующих областях их бизнеса.

В отчете делается вывод, что в ближайшее

время снижение в секторе маршрутизато-

ров не предвидится.

Джеймс Хит (James Heath), директор по на-

учным исследованиям в Dittberner Associates:

«Подключение 40 миллионов новых абонен-

тов DSL-линий требует от глобальной сети

скоростей передачи данных порядка Tбит/с,

добавьте к этому рост объема трафика бесп-

роводного транзитного соединения. Этих

требований достаточно, чтобы ожидать, что

в ближайшие пять лет рынок краевых марш-

рутизаторов превзойдет рынки DSL и 3G (см.

сокращения. – Прим. переводчика)», – утве-

рждает Хит. В сегменте же внутренних

маршрутизаторов подобного роста не прои-

зойдет. Во-первых, будет расти стоимость

эксплуатации оборудования, а во-вторых, су-

ществуют альтернативы, такие, как MSPP-

процессоры и ROADM-мультиплексоры, эф-

фективно конкурирующие с маршрутизато-

рами в узлах сетей связи.

Отчет прогнозирует, что высокий рост рынка

маршрутизаторов будет также связан с пере-

ходом от устаревших DSLAM-концентраторов

доступа, работающих в режиме ATM, к цифро-

вым IP DSLAM-концентраторам. Dittberner

Associates отмечает, что компания Alcatel ус-

пешно зарекомендовала свою продукцию,

предназначенную для модернизации концент-

раторов и которая уже пользуется хорошим

спросом. Приобретение фирмой Lucent порт-

феля ценных бумаг Riverstone объясняется как

попытка Lucent следовать той же, что и Alcatel,

стратегии. В завершение отчета делается вы-

вод, что рост рынка по-прежнему допускает

вход новых участников, но одновременно угро-

жает лидерам возможными рисками.

Подробно об отчете «Рынок многофункцио�

нальных коммутаторов и маршрутизаторов»

можно узнать на сайте www.dittberner.com

Сокращения:DSLAM (Digital Subscriber Line Access

Multiplexer) – цифровой абонентский конце-

нтратор доступа.

MSP (Multimedia Signal Processor) – процес-

сор цифровой обработки мультимедийных

сигналов.

3G – третье поколение беспроводной связи,

системы цифровой мобильной связи третье-

го поколения.

По прогнозам компании Ovum-RHK, рынок

оптических компонентов для передачи дан-

ных будет ежегодно расти на 11% и к

2011 году составит 1,34 млрд. долл. Лидиро-

вать по объему продаж будут Ethernet-транси-

веры, при этом в сегменте локальных сетей

постепенно станут преобладать 10 Гбит/с уст-

ройства, а на рынке хранения данных ожида-

ется переход сначала на 4 Гбит/с, а затем на

8 Гбит/с трансиверы Fibre Channel (FC).

Хотя 10 Гбит/с Ethernet-коммутаторы продают-

ся и сегодня, реальное внедрение этой техно-

логии (ее перспективность в первую очередь

связана с возможностью «обновления» линий,

использующих старые многомодовые волок-

на), по словам Ovum-RHK, начнется не ранее

2008 года. Зато стабильный рост этого сег-

мента рынка не прекратится и после 2011-го.

Что касается 8 Гбит/с FC-трансиверов, то их

поставки, как обещает исследовательская

компания, начнутся лишь к 2009 году.

Несмотря на те возможности, которые отк-

рываются перед производителями оптичес-

ких компонентов для передачи данных,

Ovum-RHK считает, что им «придется столк-

нуться с определенными трудностями при

создании недорогих устройств, отвечающих

требованиям рынка».

«Хотя рыночный спрос на более высокос-

коростные трансиверы предоставляет от-

личные финансовые возможности для

поставщиков компонентов, боюсь, что

ужесточающиеся ценовые требования

создают для них опасное экономическое

положение», – говорит Дэрил Иннисс

(Daryl Inniss), вице-президент Ovum-RHK.

«Более того, рынок должен определить

форм-фактор, который даст производите-

лям возможность окупить инвестиции на

исследования и разработки высокоскоро-

стных трансиверов».

www.ovum.com

К 2011 ГОДУ ОБЪЕМ ПРОДАЖ ОПТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ

ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПРЕВЫСИТ 1,3 МЛРД. ДОЛЛ.

Несмотря на интенсивные поставки мик-

роэлектромеханических систем (MEMS),

которые в 2005 году составили 1,8 млрд.

устройств, во всем мире рост доходов с

продаж MEMS значительно замедлился,

достигнув чуть менее 7 млрд. долл. Такое

состояние рынка компания In-Stat объясня-

ет скоплением товара на складах, вя-

лостью на ключевых рынках и низкой сред-

ней ценой продаж. Несмотря на то что в

ближайшие пять лет поставки, как ожида-

ется, вырастут на 11%, среднегодовой

темп роста (CAGR) доходов с продаж будет

равным лишь 6,8%. В 2005 году 86% дохо-

дов пришлось на двадцать ведущих произ-

водителей MEMS-устройств, сохранивших

свое лидерство в данной сфере. Традици-

онно рынок MEMS был направлен на авто-

мобильный и вычислительный сегменты. В

ближайшие 5 лет их потеснят коммуника-

ционный и промышленный секторы. Как

отмечают в компании In-Stat, рынок комму-

никаций, при стремительной интеграции

микрофонов и радиочастотных MEMS в

устройства мобильной связи и при том, что

в сегменте волоконно-оптических сетей на-

конец наметился подъем, в итоге будет оп-

ределять общий рост MEMS-рынка.

www.instat.com

По материалам Lightwave

РЫНОК МEМS. ЗАМЕДЛЕНИЕ ДОХОДОВ С ПРОДАЖ

14 www.lightwave-russia.com

ВведениеЛинейно-кабельные сооружения, протяжен-

ность которых может составлять тысячи ки-

лометров при сооружении одной ВОЛС,

являются также многокомпонентными сис-

темами. Особое место занимают линейно-

кабельные сооружения, созданные путем

подвески ОК на опорах линий связи,

электрифицированных железных дорог и

линий электропередачи (ВЛ). Специфика

эксплуатации подвесных линейно-кабель-

ных сооружений в отличие от других зак-

лючается в том, что первые постоянно ис-

пытывают нестационарные внешние воз-

действия: вибрационные колебания, выз-

ванные ветром, различные гололедные

нагрузки, сочетания гололедных нагрузок

с ветром; при определенных погодных усло-

виях линейно-кабельные сооружения подвер-

гаются пляске, испытывают резкую смену

температур, как в пределах суточных коле-

баний, так и сезонных. А в зависимости от

типа кабеля возникают дополнительные спе-

цифические нагрузки, такие, как воздей-

ствие токов короткого замыкания (КЗ), гро-

зовых разрядов или наведенного потенциала

электрического поля в условиях повышенно-

го загрязнения и влажности.

Надежность и качество линейно-кабельных

сооружений должны быть обеспечены путем

прогнозирования всех воздействий на ста-

дии проектирования, а также каче-

ством изготовления и монтажа.

Подвесное линейно-кабельное со-

оружение включает в себя опоры и

кабельную систему, состоящую из

подвесного ОК, соединительных

муфт и арматуры подвески.

Анализ срока службыподвесных кабельных системНадежность и срок службы подвес-

ной кабельной системы определя-

ется неизменностью оптических па-

раметров в заданных пределах и

механической прочностью волокон

с учетом внешних воздействий в

течение всего времени эксплуата-

ции. Срок службы ОВ по сохране-

нию механической прочности будет опреде-

ляться интегральным воздействием всех

Кабели

LIGHTWAVE Russian Edition №3 2006

О. И. БОГДАНОВА Б. И. МЕХАНОШИН А. В. ОРЕШКИН

компания ЗАО «ОПТЭН Лимитед»

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКА СЛУЖБЫПОДВЕСНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.МЕХАНИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ НА ОПТИЧЕСКИЕВОЛОКНА

Рассмотрены вопросы вероятности обрыва волокна в подвесных оптических кабе-лях (ОК) в результате внешних механических воздействий, возникающих на стадиипроизводства ОК, его монтажа и эксплуатации, а также как результат расчета егоконструкции и проектирования его подвески. Сформулированы основные положе-ния по проектированию подвески, расчету конструкций и монтажу подвесных ОК.Разработаны рекомендации по контролю монтажа и прогнозированию срока службыподвесных кабельных систем.

Рис. 1. Модель механических нагрузок, воз�действующих на ОВ в течение всего срокаслужбы


нагрузок с учетом времени их воздействия,

которые возникают: в процессе изготовле-

ния волокна и кабеля, при транспортировке,

в процессе монтажа кабеля и его эксплуата-

ции, рис. 1.

Очевидно, что наиболее значительные для

срока службы нагрузки возникают в процес-

се монтажа и эксплуатации, величины и вре-

мя воздействия которых должны быть спрог-

нозированы как при проектировании линей-

но-кабельного сооружения в целом. Методы

таких расчетов в общем случае известны.

Однако в случае если поведение в конкрет-

ных условиях монтажа и эксплуатации от-

дельного элемента, например кабеля, будет

неправильно спрогнозировано, то проведен-

ный расчет срока службы ОВ в кабеле не

будет соответствовать действительному.

Так, например, если для подвесного кабеля

не учтена его вытяжка под воздействием

среднеэксплуатационной нагрузки или воз-

действие максимальной внешней нагрузки

будет приводить к большей величине оста-

точной деформации, чем вытяжка при сред-

неэксплуатационной нагрузке, то срок

службы ОВ в кабеле может быть снижен

по отношению к расчетному. На рис. 2 и 3

представлена зависимость удлинения ка-

белей типа ОКГТ и ОКСН от приложенной

к ним растягивающей нагрузки.

Из представленных зависимостей видно,

что при одинаковых значениях растягива-

ющей нагрузки первоначальное (монтаж-

ное) удлинение кабелей больше (модуль

упругости ниже), чем при их последующем

нагружении (модуль упругости выше), и

удлинение увеличивается в процессе

эксплуатации в результате вытяжки кабелей.

Зарубежные разработчики подвесных ОК

рассчитывают их конструкции и допусти-

мые нагрузки на кабель таким образом,

чтобы срок службы кабелей был, как пра-

вило, не менее 30 лет (иногда 40 лет), в

России срок службы должен быть не менее

25 лет. Срок службы ОВ в кабеле опреде-

ляется расчетом вероятности его обрыва

при заданных значениях нагрузок с учетом

их времени воздействия.

При проектировании подвесного кабеля, с

целью обеспечения стойкости к требуемым

механическим нагрузкам, разработчики вы-

бирают сечение армирующих элементов в

соответствии с их модулем упругости. При

этом необходимо учитывать начальный

(монтажный) модуль упругости

Кабели

Рис. 2. Зависимость удлинения кабе�ля типа ОКГТ от приложенной к немунагрузки


(см. рис. 2, 3). Это правило распространяет-

ся на любые типы кабелей, армирующие

элементы которых могут быть выполнены

из арамидных нитей или из металла. Вели-

чина начального (монтажного) модуля упру-

гости должна приводиться в перечне харак-

теристик (параметров) кабеля. Именно по

этому модулю необходимо производить рас-

чет монтажных стрел провеса и тяжений ка-

беля. Если при проектировании подвески

кабеля не учтен этот модуль упругости, то

при расчете стрел провеса и монтажного тя-

жения, среднеэксплуатационной нагрузки и

максимально растягивающей нагрузки бу-

дет неточность, которая может привести к

уменьшению срока службы кабеля в ре-

зультате дополнительного удлинения во-

локна или сверх нормированного его нап-

ряжения. Обычно в перечне характеристик

(параметров) кабеля производители ука-

зывают конечный модуль упругости, кото-

рый определяется расчетным путем. Про-

ектировщик подвески ОК должен обяза-

тельно уточнить у производителя величи-

ну модуля упругости, который должен

быть учтен при расчете монтажных стрел

провеса и тяжений.

Дополнительно при расчете конструкции

и параметров кабеля необходимо учиты-

вать его вытяжку при среднеэксплуатаци-

онной нагрузке. Вытяжка кабелей имеет

место для всех типов кабелей, в незави-

симости от материала армирующих эле-

ментов, исключением является стальная

проволока. Величина вытяжки определя-

ется как свойствами кабеля, так и величи-

ной растягивающей нагрузки. На рис. 2 и

3 величина вытяжки ограничена зависи-

мостью после вытяжки. При проектирова-

нии подвески кабеля необходимо рассчи-

тывать стрелы провеса и тяжения кабеля

с учетом его вытяжки при среднеэксплута-

ционной нагрузке, которая не всегда бы-

вает определяющей в эксплуатации, а

также и в режиме после воздействия мак-

симальной внешней нагрузки, воздей-

ствие которой, как уже упоминалось, мо-

жет приводить к большей остаточной де-

формации кабелей. Условия, при которых

удлинение кабеля будет наибольшим при

его эксплуатации, определяются условия-

ми подвески (длина пролета, стрела про-

веса, внешние климатические нагрузки) и

физико-механическими параметрами ка-

беля. Такие программы расчета широко

используются за рубежом и разработаны

в России. Следует обратить внимание на

то, что для подвесных ОК необходимо

учитывать удлинение волокна в точках

подвеса для всех рассматриваемых режи-

мов (максимальный ветер, ветер и голо-

лед и т.д.).

Кроме этого, следует также понимать, что,

если при расчете кабельной конструкции

все факторы были учтены, этого может

быть также недостаточно для создания на-

дежного высококачественного линейно-ка-

бельного сооружения, если при проектиро-

вании объекта не будут приняты адекват-

ные проектные решения и не будет обес-

печено качественное строительство под-

весной кабельной системы. Примером мо-

жет служить, когда на линии происходит

стыковка кабеля одного производителя с

кабелем другого производителя в муфте

одного из двух производителей. В этом

случае при несогласованности между про-

изводителями один из кабелей может ока-

заться неадаптированным к муфте и мо-

жет появиться значительный прирост зату-

хания сигнала. Такие случаи уже имели

место на практике.

В кабельных конструкциях ОВ помещено в

оптический модуль, который может иметь

технологическое исполнение «loose tube»

или «tight unit». Большинство кабельных

конструкций имеют исполнение оптическо-

го модуля «loose tube»: ОВ свободно уло-

жено в полимерной или металлической

трубке, заполненной гидрофобным гелем

(гидрофобный заполнитель). Технология

«tight unit», применяемая японскими и не-

которыми американскими компаниями,

заключается в следующем: ОВ скручены

вокруг стеклопластикового элемента,

скрутка волокон заполнена силиконовой

резиной, поверх наложена полимерная

оболочка. Преимущества «tight unit» перед

«loose tube» заключаются в большем коли-

честве ОВ в одном модуле, так, например,

в оптическом модуле диаметром 2 мм

«tight unit» допускает укладку 12 волокон, а

«loose tube» обычно не более 4 волокон.

Недостатком «tight unit» по сравнению с

«loose tube» является то, что в модуле от-

сутствует избыточная длина волокна и

внешняя растягивающая нагрузка, прило-

женная к кабелю, может полностью пере-

даваться на волокно. Производители таких

кабелей стараются так разместить «tight

unit» в кабеле, чтобы напряжения в «tight

unit» возникали как можно при более высо-

ких значениях растягивающих нагрузок.

Например, укладка «tight unit» в алюминие-

вой трубке с избыточной длиной по отно-

шению к последней или укладка «tight unit»

по геликоиде в профилированный цент-

ральный элемент (обычно из алюминия).

В кабеле с модулем «loose tube» в случае

его размещения в качестве центрального

элемента избыточная длина волокна обра-

зуется за счет его укладки по геликоиде,

поэтому существует зона по нагрузке, при

которой отсутствуют напряжения в волокне.

В кабелях, где «loose tube» находится в

скрутке вокруг центрального элемента (ме-

талл или стеклопластик), избыточная длина

волокна по отношению к кабелю создается

за счет шага скрутки, в этом случае также

существует зона по нагрузке, при которой

отсутствуют напряжения в волокне. Обычно

эту зону называют окном растяжения и из-

меряют ее в процентах относительного уд-

линения кабеля. Однако и в таких кабелях

ОВ также имеет напряжение в результате

создания избыточной длины волокна. Вели-

чина этого напряжения определяется радиу-

сом изгиба волокна, который может быть

определен из шага скрутки или из парамет-

ров геликоиды.

Вероятность обрыва волокна под воздей-

ствием растягивающих нагрузок определя-

ется качеством изготовления волокна, его

параметрами, такими, как перемотка под

натяжением и коррозионным коэффициен-

том, и т.д., а также условиями его эксплуа-

тации. Например, содержанием влаги. Пе-

ремотку волокна под натяжением проводит

фирма – изготовитель волокна. В докумен-

тации на волокно указаны параметры пере-

Кабели


Рис. 3. Зависимость удлинения кабе�ля типа ОКСН от приложенной к немунагрузки


мотки под натяжением, при которой была

произведена отбраковка волокна. Эта опе-

рация носит название «proof test». В отдель-

ных случаях производитель кабеля может

специально задавать параметры «proof

test», например потребовав увеличения наг-

рузки на волокно или его удлинения при

«proof test». Перемотка волокна под натяже-

нием необходима для отбраковки участков

волокна с низкой прочностью. Вероятность

обрыва волокна в кабеле после «proof test»

[1] вычисляется по формуле:

FS = 1 - exp [-NpL {[(1 + �sn ts / �p

n tp) /

(1 + C)]m/(n-2) - 1}],

где: С � B / �p2 tp;

B – постоянная, характеризующая материал;

Np – число обрывов при перемотке;

�s – напряжение в волокне при постоянной

нагрузке;

ts – время воздействия постоянной нагрузки;

�р – напряжение в волокне при перемотке;

tр – время при перемотке;

m – показатель, характеризующий распре-

деление прочности волокна по его длине,

распределение Вейбула (W. Weibull) [2];

n – показатель, характеризующий скорость

роста трещины от напряжения, которая оп-

ределяется по формуле [3]:

� = АК1n,

в которой K1 = ��sа1/2,

где:

� – коэффициент, зависящий от формы;

а – глубина трещины.

Господин G. S. Glaesemann (Corning) предла-

гает проводить расчет срока службы волокна

более точным методом с учетом всех воз-

действий на волокно: транс-

портировка, переработка при

изготовлении кабеля, нагрузке

волокна в кабельной конструк-

ции, которая всегда присут-

ствует и определяется радиу-

сом изгиба в результате скрут-

ки или для центрального моду-

ля избыточной длиной в моду-

ле (радиус изгиба геликоиды),

монтаж и эксплуатация кабе-

ля. Для этого разработано

специальное программное

обеспечение, и для волокон

производства компании

Corning такие расчеты могут

быть произведены специалис-

тами компании Corning. К со-

жалению, для волокон других

производителей расчеты в

этой программе не могут быть сделаны с та-

кой же точностью, как для волокон Corning.

Это связано с многочисленными длительны-

ми испытаниями, произведен-

ными специалистами этой фир-

мы на волокнах собственного

производства [4, 5], позволив-

шими определить с высокой

точностью параметры волокна,

необходимые для расчета.

Как видно из приведенных

выражений, чем выше коэф-

фициент n, тем большую дли-

тельно приложенную механи-

ческую нагрузку способно вы-

держивать волокно. Однако

срок службы волокна также за-

висит от влажности, поэтому

уже общепринято защищать во-

локно от влаги. При изготовле-

нии кабеля в помещении должны быть нор-

мальные климатические условия, которые

тщательно контролируются. После изготов-

ления кабеля его концы герметизируются.

Соединение строительных длин кабеля

осуществляется с помощью муфт, основ-

ным требованием к которым является сох-

ранение их герметичности в течение всего

срока службы. Защитой волокна от влаги в

кабеле служат полимерные и металличес-

кие оболочки, гидрофобные заполнители и

водоблокирующие ленты, которые препят-

ствуют также и продольному проникнове-

нию воды. Так, при аварийном нарушении

наружных кабельных оболочек возможно в

результате капиллярного эффекта про-

дольное проникновение воды в муфты и,

как следствие, потеря механической проч-

ности волокна. В этом случае прогноз сро-

ка службы волокна сделать с достаточной

степенью точности трудно, учитывая тот

факт, что с понижением температуры при

наличии воды скорость роста трещины

увеличивается. Можно предположить с вы-

сокой степенью вероятности, что при раз-

гермитезации муфт или при проникнове-

нии воды в конструкцию кабелей в доста-

точно короткие сроки может произойти об-

рыв ОВ. Поэтому для ОК и соединитель-

ных муфт важным условием их эксплуата-

ции является сохранение целостности на-

ружных оболочек и герметичности муфт.

Важным моментом для эксплуатации явля-

ется соблюдение правил монтажа ОК, осо-

бенно подвесных. Монтаж подвесных ОК

обычно производится под тяжением, путем

раскатки их на роликах, установленных на

опорах. В этом случае кабели подвергаются

не только растягивающим нагрузкам, но в

них возникают крутящие моменты, которые

дополнительно вызывают удлинение кабе-

лей. Для уменьшения крутящих моментов

при подвеске предусматриваются дополни-

тельные устройства, такие, как вертлюги и

балансиры, предотвращающие закручива-

ние кабеля. Если такие устройства при под-

веске кабеля не применяются или в процес-

се производства работ выйдут из строя, то

может произойти значительное закручива-

ние кабеля по всей его длине, величина

закрутки будет определяться как свойства-

ми самого кабеля, так и трассой: наличием

углов поворота, разницей высот и т.д. Зак-

ручивание кабеля при его монтаже приве-

дет к его дополнительному удлинению, и

Кабели


Рис. 4. Зависимость уровня «proof test»от значения и длительности приложеннойнагрузки

Рис. 5. Зависимость уровня «proof test» от вели�чины удлинения при максимальной нагрузке,действующей в течение 100 часов


Кабели

могут возникнуть значительные напряжения

в ОВ, которые в дальнейшем постоянно бу-

дут присутствовать при эксплуатации кабе-

ля. В результате срок службы ОВ будет су-

щественно снижен. Такие случаи также

имели место в практике подвески кабелей.

Для прогнозирования срока службы кабе-

лей можно провести расчеты в соответ-

ствии с выражением (1) для различных

уровней напряжения или удлинения ОВ с

учетом воздействия максимальных клима-

тических нагрузок. Примеры таких расчетов

представлены на рис. 4, 5.

В данных расчетах принято: суммарная ве-

роятность возникновения повреждения во-

локна F = 0,01, что соответствует 99% на-

дежности, длина оцениваемого волокна сос-

тавляет 1000 км, вероятность повреждения

волокна при проведении «proof test» N = 0,01

[повреждение/км], продолжительность при-

ложения нагрузки при проведении «proof

test» задается равной tp = 1c, коэффициент

распределения, по Вейбуллу, вероятности

повреждения волокна в зависимости от при-

ложенной нагрузки m = 5, коэффициент, ха-

рактеризующий устойчивость волокна к дег-

радации за все время службы, n = 20. Срок

службы кабеля принят равным 25 годам.

На рис. 4 представлены результаты расчета,

в которых принято, что начальные величины

удлинения 0,05% и 0,08% соответственно от-

носятся к начальному напряжению в волок-

не, создаваемому за счет скрутки или рас-

положения волокна в кабеле по геликоиде.

Далее эти значения увеличиваются с одним

и тем же шагом, подразумевая, что в про-

цессе монтажа или эксплуатации кабеля

происходит дополнительное удлинение во-

локна за счет каких-либо причин вплоть до

0,28%. Дополнительно принято, что удлине-

ние при максимальной нагрузке, время воз-

действия которой не более 100 часов за

весь срок службы кабеля, не изменяется и

равно 0,17%. Что обычно характерно для ка-

белей типа ОКГТ с большим содержанием

стали (более 80% от общего сечения) после

подвески в пролетах длиной 300 – 350 м при

толщине стенки льда 10 мм и скорости вет-

ра 14,5 м/с. Суммарное удлинение волокна

под воздействием максимальной внешней

нагрузки и нагрузки, приведшей к дополни-

тельному удлинению, в этом случае изменя-

ется от 0,25% до 0,45%.

Результаты расчетов представлены на

рис. 4, из которых видно, что с увеличением

значения начального напряжения волокна

увеличивается и требуемый уровень «proof

test», максимальная величина которого ог-

раничена 1%, что соответствует нагрузке

0,69 ГПа (100 kpsi). Или если «proof test»

был проведен при 1% удлинении волокна,

то при нагрузках, превышающих эту вели-

чину, произойдет его обрыв.

Для кабелей ОКГТ с содержанием стали

менее 80%, или кабелей типа ОКСН, подве-

шиваемых в выше упомянутых пролетах,

или при подвеске кабелей в более длинных

пролетах, или при больших гололедных и

ветровых нагрузках увеличение удлинения

при максимальной нагрузке, как правило,

может составлять от 0,25% до 0,4%.

На рис. 5 представлены результаты расчета

при различных максимальных нагрузках.

Начальное удлинение волокна после монта-

жа или при среднеэксплуатационной нагруз-

ке изменяется от 0,08% до 0,28% (горизон-

тальная ось). Удлинение волокна при воз-

действии максимальной нагрузки на кабель

составляет 0,2%, 0,3% и 0,4%. В зависимос-

ти от величины начального удлинения во-

локна и величины удлинения при макси-

мальной нагрузке с учетом времени воздей-

ствия изменяется суммарное удлинение во-

локна, которое является суммой значений,

отмеченных на горизонтальной оси, и вели-

чин 0,2%, 0,3% и 0,4%. Дополнительно крас-

ной линией отмечено удлинение волокна

при «proof test». Если удлинение волокон

превышает величину удлинения при «proof

test», то при воздействии внешней растяги-

вающей нагрузки (гололед и ветер) на под-

весной кабель произойдет обрыв ОВ.

Следует учесть, что в реальных условиях

эксплуатации ежегодно возникают нагрузки

от ветра и гололеда, которые ниже макси-

мально указанных для района подвески ка-

белей, но которые также будут приводить к

возникновению дополнительного напряжения

в ОВ. Кроме этого, под воздействием ветра

кабели в процессе эксплуатации испытывают

вибрационные нагрузки с числом циклов,

превышающим 108, которые также могут

приводить к дополнительной усталости при

циклических нагрузках, вызывающих уско-

ренную деградацию ОВ [6, 7]. Поэтому ре-

ально обрыв ОВ в кабеле может наступить в

более ранние сроки или при более низких

нагрузках, чем приведено в расчетах.

В случае если возникают сомнения в надеж-

ности подвешенного кабеля или если при

производстве работ были замечены какие-

либо нарушения, необходимо, в дополнение

к основным измерениям затухания оптичес-

кого сигнала, провести измерения механи-

ческих напряжений ОВ. По результатам этих

измерений, в случае наличия напряжений в

ОВ, необходимо произвести оценку срока

службы волокна в кабеле с учетом вероят-

ности возникновения всех внешних нагрузок

совместно с производителем волокна, кото-

рый должен предоставить все необходимые

для расчета данные по волокну или провес-

ти расчет и предоставить прогноз срока

службы волокна в кабеле.

ЗаключениеТаким образом, для создания высоконадеж-

ного линейно-кабельного сооружения с под-

весными ОК необходимы изготовление не

только надежных кабельных систем, но и

разработка системы контроля качества на

каждой стадии его создания. Необходимо

обеспечить сквозной контроль качества

каждого элемента линейно-кабельного со-

оружения на стадии его производства, а

также проектирования и монтажа линейно-

кабельного сооружения в целом с целью

обеспечения его механической прочности и

сохранения оптических параметров в тече-

ние всего срока службы в сложных услови-

ях эксплуатации.

Литература1. Mitsunaga Y. et al. Failure prediction for long

length optical fiber based on proof testing //

J. Appl. Phys, 1982, № 7, рр. 4847 – 4853.

2. Weibull W. Statistical distribution function of

wide applicability // J. Appl. Mech., 1951,

№ 18(3), рр. 293 – 297.

3. Baker L.K. Comparison of mechanical relia�

bility models for optical fibers. Corning White

Paper WP 5049.

4. Glaesemann G.S. Optical fiber failure proba�

bility predictions from long�length strength dis�

tributions, presented at International Wire and

Cable Symposium, 1991, pр. 819 – 825.

5. Glaesemann G.S. Основы механической

надежности ОВ, доклад на семинаре «Раз�

витие технологий оптической связи и воло�

кон. Прочность и надежность ОВ». OOO

“Corning SNG” 12 апреля 2006 г.

6. Evans A.G., Fuller E.R. Crack propagation in

ceramic materials under cyclic loading condi�

tions // Met. Trans., 1974, № 5, рр. 27 – 33.

7. Matthewson M.J., Padiyar V. Cyclic

fatigue of high strength optical fibers in

bending // Proceedings of SPIE, 2001, vol.

4215, pp. 53 – 59.


Кабели


Введение Начиная с 2001 года на отдельных участках

железных дорог с электротягой переменно-

го тока напряжением 27,5 кВ фиксирова-

лись случаи повреждения диэлектрических

(не содержащих металлических элементов)

оптических кабелей (ОК) волоконно-опти-

ческих линий передачи (ВОЛП), подвешен-

ных на опорах контактной сети, в результа-

те электротермической деградации (ЭТД).

ЭТД ОК выражалась в разрушении поддер-

живающих зажимов и конструктивных эле-

ментов ОК в месте наложения зажимов на

ОК, а также в появлении вздутий оболочки

ОК в пролете между опорами (рис. 1).

В первой части настоящей статьи приведе-

ны результаты выполненных коллективом

авторов научных исследований.

Факторы, вызывающиеэлектротермическую деградациюОсновными факторами, вызывающими

электротермическую деградацию, являются:

• емкостные токи утечки, возникающие на

загрязненной поверхности ОК под действи-

ем переменных электромагнитных полей,

создаваемых как контактной сетью напря-

жением 27,5 кВ, так и другими высоковольт-

ными проводами, подвешенными на опорах

контактной сети;

• токи утечки контактной сети, питающих и

усиливающих проводов переменного тока и

проводов линии «два про-

вода – рельс» (ДПР)

27,5 кВ, связанные с повы-

шенным сопротивлением

заземлений и с загрязнени-

ем изоляторов;

• воздействие электромаг-

нитного поля, вызывающее

поляризационные процессы

в диэлектрических элемен-

тах ОК, сопровождающиеся

выделением тепла.

Исследования показали,

что угроза электротерми-

ческой деградации ОК воз-

никает тогда, когда величи-

ны тока утечки на землю и

напряжения, наведенного

электромагнитным полем,

достигают некоторых кри-

тических значений.

Причины возрастаниятоков утечки Величина токов утечки за-

висит от марки кабеля, спо-

соба его закрепления на

опоре, высоты подвески ОК

и расположения его относи-

тельно проводов контактной

сети, линии ДПР и других

высоковольтных проводов, а

также от внешних ус-

ловий эксплуатации.

Ток утечки может воз-

растать при неблагоп-

риятных условиях из-за

уменьшения удельного

сопротивления поверх-

ности оболочки при ув-

лажнении и последую-

щем высыхании заг-

рязненных участков

оболочки. Работоспо-

собность ОК сохраня-

ется до тех пор, пока

это сопротивление не

уменьшится до такой

степени, что станет

возможным образова-

ние дугового разряда.

Минимально допусти-

мая величина удельно-

го сопротивления об-

ратно пропорциональ-

на величине наводимо-

го на оболочке напря-

жения, которое в зави-

симости от размеще-

ния кабеля на опоре

может достигать 20 кВ.

Новые кабели облада-

ют большим электри-

ческим сопротивлени-

Ю. И. ФИЛИППОВ, главный специалист ОАО «ЭЛТЕЗА» Э. Е. АСС, к.т.н., ведущий научный сотрудник ВНИИАС Л. Е. ПОПОВ, главный специалист ЗАО «Компания ТрансТелеКом»А. С. БОЧЕВ, д.т.н., профессор, зав. кафедрой РГУПС Г. Е. СОЛОВЬЕВ, к.т.н., доцент РГУПСВ. А. ОСИПОВ, к.т.н., доцент РГУПСА. С. ГАЙВОРОНСКИЙ, к.т.н., директор испытательного центра Сибэнерготест АО «СИБНИИЭ» В. В. КРЕЧЕТОВ, к.т.н., начальник технического отдела ЗАО «КавказТрансТелеКом»М. Р. ПРОКОПОВИЧ, к.ф�м.н., профессор, зав. кафедрой ДВГУПС

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ НА УЧАСТКАХЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ С ЭЛЕКТРОТЯГОЙПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рис. 1. Электротермическаядеградация зажима типа ЗПи ОК: а – поврежденная вставка

зажима типа ЗП, б – ОК,частично и пол�

ностью разрушенные в ре�зультате воздействия дуго�вого разряда, в – вздутия на ОК

а

б

в


Кабели


ем поверхности оболочки даже при ее ув-

лажнении. Поверхностное сопротивление

нового ОК с чистой оболочкой превышает

500 Мом/см. Со временем материал оболоч-

ки стареет, поверхность ее становится по-

ристой и более восприимчивой к загрязне-

нию. Величина удельного

сопротивления в целом

уменьшается по мере

загрязнения кабеля. Заг-

рязненно-увлажненная

поверхность ОК может

иметь сопротивление

500 Ом/см и менее.

Темп загрязнения суще-

ственно зависит от внеш-

них условий: вида пере-

возимых грузов, наличия

или отсутствия пожаров

зарослей камыша или

травы, расположенных

вблизи трассы ОК, бли-

зости промышленных и

прибрежных районов, а

также мест погрузки и

выгрузки минеральных

удобрений, угля и др.

Исследования поверхнос-

тей оболочек ОК с различ-

ной продолжительностью

эксплуатации, выполнен-

ные с помощью специаль-

ных оптических и элект-

ронных устройств при 300-

кратном увеличении, по-

казали, что микрострукту-

ра поверхности ОК, нахо-

дившегося в эксплуатации

в течение трех лет, замет-

но отличается от микрост-

руктуры поверхности но-

вого и ОК, находившегося

в эксплуатации в течение

одного года.

Поверхность ОК с трех-

летним сроком эксплуа-

тации шероховатая, изо-

билующая микровыступа-

ми и впадинами, отсут-

ствующими на поверхности нового ОК, и в

меньшей степени заметных у ОК с годич-

ным сроком эксплуатации.

На рис. 2 наблюдаются ярко выраженные

светлые пятна, характерные для резко выс-

тупающих микрочастей структуры поверх-

ности ОК, и темные нечеткие пятна-изьяны,

выработки-впадины на деградированной по-

верхности материала ОК.

Таким образом, чем дольше находится ка-

бель в эксплуатации, тем сильнее дегради-

рует его оболочка и тем в большей степени

увеличивается вероятность прочного сцеп-

ления поверхности ОК с

различного рода загряз-

нениями. Это в свою оче-

редь ведет к увеличению

токов утечки.

Развитие процессовЭТД под действиемтоков утечкиПротекающие по влажно-

загрязненной поверхности

оболочки кабеля токи

утечки на землю способ-

ствуют уменьшению по-

тенциала оболочки. Когда

увлажнение прекращает-

ся, начинается испарение

влаги с поверхности обо-

лочки под влиянием вет-

ра, солнца и нагрева тока-

ми утечки. Высыхающие

поверхности ОК образуют

промежутки между увлаж-

ненными участками. Пер-

вые разряды возникают

на таких сухих промежут-

ках шириной, примерно

равной диаметру кабеля.

Затем размер сухих про-

межутков увеличивается.

Для нового ОК в началь-

ный период эксплуатации

выделяемая на нем мощ-

ность невелика и не пре-

вышает 2 – 7 Вт на один

пролет. По мере нахожде-

ния кабеля в эксплуата-

ции его поверхностное

сопротивление снижается,

а мощность, рассеивае-

мая на нем, растет. Когда

рассеиваемая мощность

достигает критического

значения, на ОК появляются микроразряды

и микродуги, ведущие в конечном счете к

пережогу ОК. Рассеиваемая мощность дос-

тигает максимума при эквивалентном сред-

нем значении сопротивления 2 – 2,5 МОм,

что соответствует снижению поверхностно-

го сопротивления до 2 кОм/см. Однако бе-

зопасный уровень превышается уже при

достаточно больших значениях поверхност-

ного сопротивления порядка 20 – 25 Мом.

Следует отметить, что ситуация усугубляет-

ся тем, что в реальных условиях поверхно-

стное сопротивление вдоль кабеля распре-

делено неравномерно. При этом на участ-

ках с наибольшим сопротивлением рассеи-

ваемая мощность будет пропорционально

возрастать. К таким участкам относятся

места, где ОК высыхает после предшество-

вавшего увлажнения, а также места внутри

и вблизи поддерживающих зажимов.

По мере того как падает удельное сопротив-

ление оболочки, увеличиваются токи утечки

на землю. Постепенно ток утечки достигает

величины, при которой становится возмож-

ным образование устойчивого дугового раз-

ряда слабого тока.

В процессе лабораторных и полигонных ис-

пытаний установлен критический уровень

тока утечки на землю, при котором возмож-

на электротермическая деградация ОК –

выше 1 мА. При этом ток, протекающий по

ОК в разных сечениях пролета между опо-

рами, будет различным: в сечениях вблизи

заземленных опор величина тока будет мак-

симальной, а в середине пролета – мини-

мальной.

Влияние электрического поля большойнапряженностиК факторам, деструктивно влияющим на на-

дежность работы ОК, следует отнести корон-

ные, поверхностные частичные и скользящие

разряды в объеме ОК (возникающие за счет

влияния контактной сети, линии ДПР и дру-

гих, расположенных вблизи высоковольтных

линий), различные атмосферные факторы.

Высокое значение напряженности электри-

ческого поля (до 30 кВ/м – в зависимости от

расположения ОК) приводит к ионизацион-

ным процессам на переходах от ОК к под-

держивающим зажимам. Активность этих

процессов обусловлена рядом факторов, со-

четание которых формирует как коронные,

так и перемежающиеся частичные разряды.

При достаточной мощности источника

энергии – стекающих зарядов – активный

коронирующий процесс переходит в дуго-

вой разряд. Развитие коронного разряда

приводит к активной деградации поверх-

ности ОК, а дуговых разрядов – и к терми-

ческому разрушению.

Характерной особенностью формирования

и развития коронных разрядов у перехода

Рис. 2. Микроструктура по�верхности:а – нового ОК,б – ОК, находившегося в

эксплуатации 1 год,в – ОК, находившегося в

эксплуатации 3 года,г – ОК после воздействия

коронного разряда в зонеподдерживающего зажима

а

б

в

г


Кабели

«ОК – поддерживающий зажим» для ОК с

сухим токопроводящим покрытием является

низкое значение напряжения начала коро-

нирования. Дальнейшее повышение напря-

жения приводит к формированию микродуг

и резкой деградации ОК, проявляющейся в

образовании ярко выраженных прожженных

каналов (треков), а в ряде случаев к необ-

ратимому глубокому термическому разру-

шению и даже возгоранию оболочки ОК.

Длительные и интенсивные коронные разря-

ды и часто повторяющиеся перемежающие-

ся частичные разряды в сочетании с воз-

действием на ОК природных атмосферных

факторов приводят к тому, что поверхност-

ный слой кабеля активно деградирует.

Состав, концентрация и пространственное

распределение продуктов, образующихся в

поверхностном слое диэлектрика в резуль-

тате взаимодействия с низкотемпературной

плазмой короны, изменяются во времени, а

процесс деградации продолжается еще дос-

таточно длительное время, даже после

прекращения процесса коронирования.

Особую опасность для материала ОК

представляет длительный и активный про-

цесс коронирования, который наблюдается

у перехода «ОК – поддерживающий за-

жим». Этот процесс, как правило, сопро-

вождается образованием озона и различ-

ных окислов

азота. Особенно опасны NO2 и N2O5, кото-

рые являются очень агрессивными окисли-

телями, разрушающими как металличес-

кие, так и диэлектрические конструкции.

Интенсивность коронирования зависит от

ряда факторов: напряженности электричес-

кого поля, наличия резко выступающих час-

тей с малыми радиусами закругления у под-

держивающих зажимов типа ЗП, сопротив-

ления перехода «ОК – поддерживающий за-

жим», характера погодных условий, загрязне-

ния и увлажнения поверхности ОК и других.

Расчет потенциалов и напряженностиэлектрических полей в зоне подвески ОКВеличина и распределение напряженности

электрического поля во многом определя-

ются типом несущих и поддерживающих

конструкций контактной сети и линии ДПР

на участке подвески ОК. В настоящее вре-

мя на участках с электротягой переменного

тока используются изолированные и неизо-

лированные консоли.

Картина изменения потенциалов, наводи-

мых полем изолированной консоли совмест-

но с контактной подвеской на разных высо-

тах подвески ОК, построенная в плоскости,

расположенной параллельно железнодо-

рожному пути и проходящей параллельно

оси опоры на расстоянии 50 см от нее в по-

левую сторону, приведена на рис. 3.

Аналогичная диаграмма была построена

для неизолированной консоли.

Сравнение показало, что потенциал, создава-

емый на участке контактной сети с изолиро-

ванными консолями, почти в 3 раза больше,

чем на участке с заземленными консолями.

Потенциалы и напряженности поля вблизи

поддерживающего зажима представлены

соответственно на рис. 4 и 5.

Расчет напряженностей показал, что вблизи

заземленного зажима типа ЗП напряженность

поля может достигать величины 30 000 В/м.

Важно отметить, что именно в этом месте и

происходит выгорание оболочки кабеля и уп-

рочняющих арамидных нитей (рис. 6).

Исследование неоднородного электромаг-

нитного поля в зоне опоры контактной сети

показало, что напряженности поля и наво-

димые потенциалы на ОК резко изменяются

вблизи опоры, в результате чего появляется

значительная по величине продольная сос-

тавляющая напряжения, воздействующая

на ОК. Эта составляющая способствует его

повреждению вблизи опоры и в большой

мере зависит от типа контактной подвески

(при этом особенно неблагоприятно приме-

нение изолированных консолей); габаритов

контактной подвески, типа и размеров фик-

саторов; способа подвески ОК (в том числе

от длины кронштейна и наличия его зазем-

ления); размещения ОК по отношению к

проводам линии ДПР (под проводом с фа-

зой одноименной с фазой контактного про-

вода или отличающейся от нее).

Неблагоприятные воздействия этих факто-

ров могут быть резко снижены с помощью

подвески поддерживающего зажима к

кронштейну на изоляторе и других мер, ко-

торые будут изложены в продолжении нас-

тоящей статьи.

На данный момент разработаны программы

расчета основных параметров электромаг-

нитного поля. Они позволяют получить кар-

тину поля и его параметров в зоне подвески

ОК при числе влияющих проводов до 9, что

практически исчерпывает все реальные

случаи. Эти программы позволяют рассчи-

тать как общую картину поля, так и любые

зоны любого сколь угодно малого размера.

Деградация ОК в виде вздутийнаружной оболочки кабеляУстановлено, что деградация ОК в виде

вздутий наружной оболочки кабеля в про-

лете между опорами происходит в резуль-

тате воздействия тепла от горения камы-

ша или травы вблизи трассы подвески ОК

и/или под воздействием внешнего элект-

ромагнитного поля. Последнее связано с

формированием поляризационных процес-

сов, в результате которых в конструктив-

ных элементах ОК возникают диэлектри-

ческие потери, сопровождающиеся выде-

лением тепла. Появление вздутий по этим

Рис. 4 . Диаграмма потенциаловвблизи поддерживающего зажима

Рис. 5. Диаграмма напряженностейвблизи поддерживающего зажима

Рис. 3. Изменение потенциала науровне подвески ОК. Изолирован�ная консоль


Кабели


причинам подтверждено лабораторными

исследованиями. Вздутия располагаются

по длине кабеля в пролете на некотором

расстоянии друг от друга, зависящем от

марки кабеля.

Вздутия возникают в результате нагрева

оболочки кабеля, пропитки упрочняющих

нитей и воды, содержащейся в них.

В зависимости от длительности воздей-

ствия высокой температуры изменяется

толщина стенок вздутий вплоть до их раз-

рыва. Как правило, вздутия заполнены

арамидными нитями. При вскрытии обо-

лочки с вздутиями установлено, что они

возникают преимущественно в местах пе-

рекрещивания двух нитей, уплотняющих

арамидные нити. У кабелей с минималь-

ным количеством арамидных нитей (напри-

мер, марки ОКМТ для прокладки в трубоп-

роводах) при воздействии в лабораторных

условиях внешнего нагрева или электромаг-

нитного поля вздутий не появлялось.

В результате анализа ориентации вздутий

оболочки ОК на аварийных участках и в ла-

бораторных условиях, а также моделирова-

ния напряженности поля вблизи ОК при

разном расположении на опорах контактной

сети установлено, что направление вздутий

совпадает с направлением градиента элект-

рического поля (показано стрелкой), т.е. в

направлении, вдоль которого напряжен-

ность поля изменяется с наибольшей ско-

ростью (рис. 7).

Деградация ОК в поддерживающихзажимахСтатистические данные свидетельствуют,

что ЭТД наиболее часто подвергаются

участки ОК в поддерживающих зажимах ти-

па ЗП с резиновыми вставками. На основа-

нии проведенных исследований установле-

ны следующие причины ЭТД ОК в поддер-

живающих зажимах:

• неоднородность состава и электрического

сопротивления вставки;

• недостаточный температурный предел

хрупкости и морозостойкости;

• высокий коэффициент озонного старения;

• недостаточная стойкость к вибрациям;

• недостаточная способность к сезонным

перемещениям кабеля в зажиме.

О неравномерном распределении наполни-

теля в объеме резиновых вставок свиде-

тельствуют исследования поперечных и про-

дольных разрезов вставок, что выявило сло-

истую неоднородность структуры, большое

количество микро- и макропор. В порах, как

правило, находятся газовые включения, ко-

торые ионизируются при высоком напряже-

нии, что приводит к апериодическому фор-

мированию в резиновой вставке токопрово-

дящих каналов. Кроме этого, активные ио-

низационные процессы способствуют об-

разованию озона и окислов азота, что

всегда ведет к деградации материала.

При температурах ниже минус 15 – 20 �С

вставка затвердевает и перестает играть

роль демпфера при колебаниях ОК в ре-

зультате воздействия ветра и потоков воз-

духа от проходящего подвижного состава.

В результате повреждается наружная обо-

лочка ОК. Влага, проникающая внутрь ка-

беля в месте повреждения оболочки, спо-

собствует активизации процессов элект-

ротермической деградации ОК.

Используемые в настоящее время

конструкции резиновых вставок не поз-

воляют перемещаться ОК соответствую-

щего диаметра при продольных нагрузках

менее 5 кН, возникающих при сезонных ко-

лебаниях температуры окружающего воз-

духа, что способствовало бы перемещению

оболочки, поврежденной частичными раз-

рядами, предшествущими дуговым разря-

дам. При снятии таких зажимов в ряде слу-

чаев обнаружено повреждение (подгора-

ние) оболочки ОК и вставок с одной или

обеих сторон зажима из-за воздействия

частичных разрядов.

Кроме того, электрическое сопротивление

вставок одного и того же производителя нахо-

дится в пределах от 1 кОм до 12 МОм, что на-

ряду с другими причинами существенно влия-

ет на электротермическую деградацию ОК.

Во второй части статьи будут приведены ре-

зультаты экспериментальных исследований

механизмов ЭТД в лабораторных условиях

и испытаний ОК в полевых условиях, а так-

же рекомендации по проведению профилак-

тических мероприятий для предотвращения

ЭТД ОК.

Рис. 6. Повреждение кабеля в ре�зультате электротермической дег�радации вблизи поддерживающе�го зажима

Рис. 7. Ориентация вздутий на ОК

Главное требование к рукописям — интересный и актуальный материал.Рукописи проходят обязательное рецензирование, к публикации принимаются статьи, получившие положительный отзыв рецензента.

Требования к рукописям на сайте журнала www.lightwave-russia.com

Принимаются статьи по всем областям волоконно-оптической связи

Журнал Lightwave Russian Editionприглашает специалистов стать авторами

обзорно-аналитических статей


Кабели

В. А. САВЕЛЁНОК, директор по качеству ЗАО «Трансвок»

Развитие волоконно-оптических сетей связи

ведет к расширению географии применения

волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в

разнообразных условиях эксплуатации опти-

ческих кабелей (ОК). Для обеспечения надеж-

ной работы ВОЛС и сохранности оптического

волокна для разных внешних условий эксплуа-

тации разработано множество конструкций оп-

тических кабелей. Можно условно разделить

эти конструкции на две группы: к первой отне-

сем конструкции кабелей, содержащие метал-

лические элементы, выполняющие защитные

и (или) силовые функции, ко второй – оптичес-

кие кабели, выполненные целиком из диэлект-

рических материалов. Сравним эксплуатаци-

онные характеристики кабелей этих групп.

Коррозия кабелей с металлическимиэлементамиВ процессе эксплуатации в наибольшей сте-

пени подвергаются коррозии металлические

элементы (стальная ленточная и проволоч-

ная броня), которые используются для меха-

нической защиты кабелей, прокладываемых

непосредственно в грунт. Коррозии подвер-

жены и стальные силовые элементы (сер-

дечник, периферийный несущий элемент)

подвесных и самонесущих ОК. В разных ре-

гионах, в зависимости от климатических ус-

ловий, типов грунтов, а также наличия

блуждающих токов, скорость коррозии ме-

таллических элементов кабелей разная.

Электрическая коррозия возникает от прохож-

дения по металлическим оболочкам кабелей

блуждающих электрических токов. Источни-

ками блуждающих токов техногенного харак-

тера могут быть рельсовые пути трамвайных

и электрифицированных железных дорог, ус-

тановки дистанционного питания и т.п. Кроме

того, во многих местах имеются природные

аномалии электромагнитных полей, вызван-

ные разломами земной коры, наличием рез-

кого градиента состава, карстовых полостей.

При совпадении направления наведенного

тока с проложенными в земле кабелями ток

проникает в металлическую оболочку и про-

ходит по ней до места ответвления. Место

ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ. ПРЕИМУЩЕСТВАПОЛНОСТЬЮ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

В статье использованы материалы, полученные от операторов связи,эксплуатирующих ВОЛС во всех климатических зонах России.

Рис. 1. Механические испытанияОК в ЗПТ на стойкость к удару


Кабели


входа блуждающего то-

ка в кабель называется

катодной зоной, а мес-

то выхода – анодной. В

анодной зоне ток уно-

сит в землю мельчай-

шие частицы металла,

разъедая металличес-

кие элементы кабелей.

Коррозионные процессы,

вызываемые блуждаю-

щими токами, наклады-

ваются на процессы,

обусловленные почвенной коррозией.

Почвенная коррозия возникает при взаимо-

действии металла с окружающей средой

(грунтом) и представляет собой электрохи-

мическое разрушение металлических

конструкций, вызванное действием почвы,

грунта, почвенных и грунтовых вод и т.п.

Содержание в грунте или почве минераль-

ных солей, органических веществ, газов и

влаги определяет их коррозионную актив-

ность. С повышением температуры ско-

рость коррозии металла увеличивается.

Чтобы защитить кабели от коррозии, прежде

всего от электрокоррозии, прибегают к пас-

сивным методам защиты, используя в

конструкциях кабелей оцинкованные проволо-

ки (трос), или применяют металлическую лен-

ту, ламинированную полимерной пленкой. Для

кабелей, проложенных в условиях химически

агрессивных грунтов, помимо пассивной за-

щиты (в том числе и протекторной1) применя-

ют активную (катодную) защиту металличес-

ких элементов кабелей. Это актуально для

почв России, так как более 70% территорий

заболочены или склонны к заболачиванию [2]

и имеют повышенную кислотность, pH<7 [1].

В то же время даже при наличии правильно

построенной системы активной защиты кабе-

ля процесс коррозии не останавливается, а

только растягивается во времени. При эксплу-

атации кабеля в условиях нейтральных почв и

отсутствия заболачиваемости (песчаные грун-

ты) коррозия металлических элементов под

полимерной оболочкой продолжается. Корро-

зии подвержены силовые элементы самонесу-

щих и подвесных кабелей, выполненные из

сталей. Прежде всего, это связано с остаточ-

ной влажностью полимеров. У полимеров с

гидрофобным эффектом, например полиэти-

лена, величина остаточной влажности соотве-

тствует доле процента,

но этого достаточно для

возникновения очаговой

коррозии, так как в про-

цессе участвует не вода,

а активные ионы Н+. В

таких условиях процесс

коррозии развивается

весьма быстро. Анало-

гичным образом проис-

ходит коррозия под ла-

кокрасочным покрытием

автомобилей, что внача-

ле приводит к образованию вздутий под крас-

кой, а вскоре и дыр в кузовных деталях.

Ввиду большой протяженности линий связи

в них на разных участках в разных направ-

лениях возникает градиент электрического

потенциала, это способствует началу и раз-

витию коррозии. Продукты коррозии от ме-

таллических элементов кабеля увеличива-

ются в объеме и передавливают оптические

модули с волокном. Это приводит к росту

затухания и потере сигнала. На участках оп-

тического кабеля с сильно корродированны-

ми элементами практически невозможен ре-

монт из-за снижения конструкционной стой-

кости кабеля к механическому воздействию.

Преимущества полностьюдиэлектрических кабелейРадикальное решение проблемы коррозии –

применение оптических кабелей связи без ме-

таллических элементов

в конструкции, т.е. пол-

ностью диэлектрические

кабели. Помимо стой-

кости к коррозии, неза-

висимо от условий

эксплуатации и хими-

ческой агрессивности

окружающей среды, они

обладают еще целым

рядом преимуществ.

Прежде всего, малый

удельный вес, который в

4–10 раз меньше удельно-

го веса кабелей, защищен-

ных круглой проволочной броней. Небольшой

вес позволяет транспортировать и применять

при строительстве ВОЛС большие строитель-

ные длины с меньшими затратами.

Для размещения в грунте диэлектрических

кабелей связи обычно используют защит-

ные полимерные трубы (ЗПТ). При инстал-

ляции оптического кабеля в полимерной

трубе стойкость к механическому воздей-

ствию пучнистых грунтов выше, чем у кабе-

ля со стальной проволочной броней, на

20–30% (по результатам сравнительных ис-

пытаний на ЗАО «Трансвок»). Вморажива-

ние в лед они переносят значительно легче

бронированного кабеля2.

Наибольшее преимущество технология раз-

мещения ВОЛС с использованием ЗПТ име-

ет в районах с «подвижными» грунтами, т.е.

подверженными сезонному пучению, раз-

мыву, проседанию почв. Как показывает

опыт эксплуатации ВОЛС крупными опера-

торами связи, в таких районах при подвиж-

ках грунтов бронированные кабели рвутся,

в то время как самонесущие полностью ди-

электрические остаются работоспособными.

При сильных подвижках грунтов [2, 3] не по-

могают даже усиленные бронепокровы

(двойной повив круглой

проволочной броней).

Продольные и попереч-

ные нагрузки от смеще-

ния грунта, особенно

при наличии вморожен-

ных участков, значи-

тельно превышают до-

пустимые нагрузки на

оптический кабель. Ес-

ли после такого воздей-

ствия бронированный

кабель уцелел, полной

релаксации нагрузки на

оптическое волокно не

происходит. Как результат возрастает зату-

хание сигнала, особенно в диапазоне

1550 нм, и значительно сокращается срок

службы оптического волокна. Приходится

2 Механические и климатические испытания ОКпроводились в испытательной лабораторииЗАО «Трансвок» по методикам МЭК.

Рис. 2. Механические испыта�ния ОК в ЗПТ на стойкость краздавливанию

Рис. 3. Последствия паводка наДальнем Востоке в 2005 году. Бро�нированные ОК были разорваны внескольких местах. Самонесущийкабель (на фото) работал без пе�рерывов связи

Рис. 4. Рефлектограмма B�OTDR, измерения в поле, ве�сенний паводок

1 Протекторная защита – защита от коррозии,основанная на электрохимическом принципе.


Кабели

монтировать весьма протяженную вставку

или менять всю строительную длину, чтобы

полностью удалить участок кабеля с напря-

женными оптическими волокнами.

Оптические кабели, проложенные в грунте в

ЗПТ, более стойки к механическому воздей-

ствию за счет полимерной трубы. При воз-

никновении больших растягивающих нагру-

зок от подвижек и проседания грунтов опти-

ческий кабель в ЗПТ беспрепятственно сме-

щается вдоль ЗПТ, выбирая технологический

запас кабеля из ближайших КОТ (камера оп-

тическая трубопроводная) с муфтами. При

достаточном количестве свободного кабеля

в камере продольная нагрузка распределяет-

ся только по полимерной трубе. Труба растя-

гивается, в то время как оптический кабель

не испытывает критических нагрузок. В слу-

чае недостаточного технологического запаса

оптического кабеля в КОТ механическое воз-

действие частично передается на оптический

кабель. В таких ситуациях операторы связи

могут фиксировать сбои в линии из-за роста

затухания в оптических волокнах.

По рефлектограмме, полученной с по-

мощью бриллюэновского рефлектометра

(B-OTDR), можно провести анализ послед-

ствий механического воздействия на опти-

ческое волокно и спрогнозировать поведе-

ние напряженного волокна во времени.

Кабель, проложенный в полимерной трубе,

при необходимости можно заменить или

проложить рядом добавочный кабель без

вскрытия грунта на трассе, что особенно

важно при пересечении транспортных маги-

стралей и различного рода коммуникаций.

Скорость задувки кабеля в проложенные

защитные полимерные трубы составляет до

80 м/мин.

Претензии при эксплуатации волоконно-оп-

тического кабеля в полимерных трубах сос-

тоят, как правило, в сложности трассирова-

ния диэлектрического кабеля в ЗПТ. Эту

проблему легко устранить на этапе строи-

тельства закладкой в траншею сигнальной

ленты с проводником, или конструктивно

(по требованию заказчика) в оптический ка-

бель закладывается проводник с высокой

коррозионной стойкостью (медный) для осу-

ществления трассировки кабеля.

ЗаключениеРост цен на российский металл в связи с

ростом цен на энергоносители привел к уве-

личению итоговой стоимости бронированных

кабелей. Поэтому сегодня стоимость ВОЛС

на основе бронированных кабелей и ВОЛС с

полностью диэлектрическими оптическими

кабелями, проложенными в защитных поли-

мерных трубах (ЗПТ), сопоставима по вели-

чине. При этом следует учитывать низкие

затраты на обслуживание диэлектрических

кабелей в ЗПТ, сокращающие период окупа-

емости и больший срок их эксплуатации.

Полностью диэлектрические волоконно-оп-

тические кабели позволяют решить пробле-

му коррозионного воздействия на кабели

связи, обеспечить наиболее эффективную

защиту ОВ от механических нагрузок при

эксплуатации и значительно увеличить ре-

сурс эксплуатации ВОЛС.

Литература1. ГОСТ 25100�95 «Грунты. Классификация».

2. СНиП 22�01�95 «Геофизика опасных при�

родных воздействий».

3. СНиП 2.01.01�82 «Строительная климато�

логия и геофизика».


Кабели


До настоящего времени около 10 научных и

производственных групп в России используют

MCVD-метод для решения своих задач. Одна-

ко они не производят связные световоды.

MCVD-технология используется только для

производства специализированных светово-

дов. Тем не менее снижение себестоимости и

улучшение качества производимых этим ме-

тодом заготовок по-прежнему актуально.

MCVD-технология основывается на окисле-

нии необходимых реагентов при высокой

температуре внутри вращающейся опорной

трубы, нагреваемой внешним источником

тепла. Химические реагенты подаются в зо-

ну реакции с помощью несущего газа (обыч-

но О2), содержащего пары четыреххлористо-

го кремния (SiCl4) и галогениды легирующих

компонентов (GeCl4, POCl3, BBr3 и т.д.). В зо-

не нагрева, которая перемещается вдоль

трубы с заданной скоростью, происходит

окисление галогенидов с образованием ок-

сидов кремния и легирующих компонентов.

Частицы этих оксидов осаждаются за счет

термофореза на внутреннюю поверхность

опорной трубы перед зоной нагрева и проп-

лавляются в ней с образованием прозрачных

стеклообразных слоев. Изменяя состав паро-

газовой смеси, осаждают слои необходимого

состава, получая нужный профиль показате-

ля преломления заготовки. После осаждения

слоев увеличивают температуру до � 2000�С,

и труба начинает сжиматься за счет сил по-

верхностного натяжения.

Процесс продолжается до

тех пор, пока труба с нане-

сенными слоями не сож-

мется в стержень.

MCVD-технология всегда

ассоциируется с кисло-

родно-водородными маги-

стралями и горелкой, пе-

ремещающейся вперед-

назад по станку. Меня-

лись формы горелок, за-

менялись металлические

сопла кварцевыми, но эти

модернизации не могут уст-

ранить недостатки, связан-

ные с использованием в

процессе производства заготовок кислород-

но-водородного пламени.

Во-первых, производительность метода

(определяемая в конечном итоге диамет-

ром и массой производимых заготовок)

достаточно низкая по сравнению с OVD- и

VAD-технологиями. Это связано с физичес-

ким ограничением потока тепла от кисло-

родно-водородного пламени через опор-

ную кварцевую трубу к наносимым слоям.

С увеличением количества слоев растет

температурный градиент, который необхо-

димо учитывать и корректировать в техно-

логическом процессе. Это ограничивает

скорость нанесения слоев. Кроме того, не-

эффективно используется тепло от горел-

ки – большая часть идет на нагрев окружа-

ющего пространства. И серьезно изменить

здесь ситуацию практически невозможно

при использовании горелки.

Во-вторых, существует проблема с продоль-

ной и радиальной неоднородностью, как по

толщине слоев, так и по показателю пре-

ломления, связанная с неравномерным

распределением температуры в горячей зо-

не и давлением в трубе. Частичное реше-

ние этой проблемы возможно, но только за

счет снижения производительности.

Следующая серьезная проблема – это диф-

фузия водорода с образованием гидрок-

АЛЕКСЕЙ МАЛИНИН, старший научный сотрудник, к.т.н., Photonium Oy, ФинляндияБОРУТ ЛЕНАРДИЧ (Borut Lenardic), директор, OptaCore d.o.o., Словения ВИКТОР ИСАЕВ, ведущий специалист, Инфос Лтд., РоссияЮРИЙ ЧАМОРОВСКИЙ, ведущий научный сотрудник, к.ф.�м.н., ИРЭ РАН, Россия

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИВ MCVD#ТЕХНОЛОГИИ

Данная публикация посвящена обсуждению особенностей метода модифицирован ного внутреннего осаждения из газовой фазы (MCVD) для получения заготовок воло конных световодов и его модернизации [1]. Предложенный еще в 1973 году BellLaboratories, он изучался и совершенствовался, позволив получить первые связныесветоводы с малыми потерями. В 80 х годах прошлого столетия MCVD метод разви вался во многих научных институтах и производственных предприятиях СССР. Мно гие еще помнят строительство завода в Гусь Хрустальном по производству одномо довых и многомодовых заготовок методом MCVD, так и не вышедшим на расчетнуюмощность по объективным и субъективным причинам.

Рис. 1. Установка для изготовления заготовкиметодом FCVD


Кабели

сильных групп при высокой температуре из-

за наличия водорода в пламени, что приво-

дит к увеличению пика воды в световодах и

в конечном счете к росту потерь [2].

Немаловажным фактором является унос

кварца с опорной трубы во время технологи-

ческого цикла, особенно при сжатии (схло-

пывании) заготовки в стержень. Полные по-

тери могут достигать 15% от веса трубы!

Для преодоления перечисленных труднос-

тей производители, уже освоившие метод

MCVD, ищут новые пути оптимизации про-

изводства заготовок. Кардинальное реше-

ние этих проблем – замена кислородно-во-

дородной горелки на электропечь. Исполь-

зование такой электропечи дает следующие

основные преимущества (на примере индук-

ционной печи мощностью 25 КВт с возмож-

ностью использования опорных труб диа-

метром до 40 мм):

• Резко уменьшаются потери массы кварца,

особенно при сжатии трубы в стержень.

Полная потеря менее 3%!

• При использовании электропечи получа-

ются более однородные осаждаемые слои

из-за лучшей передачи тепла.

• Обеспечивается стабильность теплового

поля и возможность регулирования зоны

нагрева по длине и форме, давая нужные

оптические характеристики световодов.

• Лучшие геометрические параметры заго-

товок. Овальность менее 0,1 мм и равно-

мерность по диаметру лучше 0,1 мм (при

условии контроля скорости при перемеще-

нии печи и давления в опорной трубе).

• Время технологического процесса умень-

шается как из-за более высокой скорости

осаждения слоев, так и меньшего времени

сжатия трубы в стержень. Например, для

трубы диаметром 27 мм и толщиной стенки

3 мм при длине 1200 мм время сжатия сос-

тавляет примерно 50 мин, трубы 32/4 той же

длины около 2,5 ч.

• Меньше диффузия водорода – меньше

воды – меньше потери.

Ряд фирм, производящих заготовки мето-

дом MCVD для связных световодов, остают-

ся конкурентно способными благодаря пе-

реходу на использование электропечей.

К перечисленным выше преимуществам

электропечей следует добавить еще одно –

это возможность использования их на вер-

тикальных станках, что открывает дополни-

тельные возможности при разработке но-

вых типов заготовок для волоконных свето-

водов, например для изготовления загото-

вок микроструктурированных (фотонно-

кристаллических) световодов.

В рамках данной статьи мы не рассматри-

ваем не менее важный фактор, влияющий

на качество заготовок и не зависящий от

типа нагревателя, – чистоту используемых

материалов хлоридов и газов. Это отдель-

ный разговор. Следует отметить только, что

производители связных световодов исполь-

зуют материалы чистотой не хуже 99,999%.

В качестве примера рассмотрим экономи-

ческий эффект использования электропечи.

Сожмем трубу диаметром 32 мм с толщи-

ной стенки 4 мм и длиной 1200 мм в стер-

жень. В таблице 1 приведены сравнитель-

ные результаты использования кислородно-

водородной горелки и электропечи с цена-

ми в одной из стран Евросоюза.

Конечно, в России в зависимости от регио-

нов соотношение цен будет отличаться, но

эффект достаточно очевиден. Кроме того,

помимо экономического выигрыша есть и

качественный. Поэтому производителям за-

готовок следует внимательно рассмотреть

возможность использования электропечей в

своем производстве.

Литература1. Optical Fiber Communications, Vol. 1, Fiber

Fabrication, Academic Press, Inc, 1985.

2. Plotnichenko V. et al. Influence of Molecular

Hydrogen Diffusion on Concentration and

Distribution of Hydroxyl Groups in Silica Fibers //

Lightwave Techn., 2005, Vol. 23, No.1, p. 341.

H2/O2-горелка

CVD-печь

H2 цена, евро/мин 0,115(250 л/мин)

-

O2 цена, евро/мин 0,032(125 л/мин)

-

Ar цена, евро/мин -0,0113

(10 л/мин)Электроэнергия,

евро/ч- 0,92

Полная цена,евро/ч

8,82 1,6

Время процесса, ч 6 2,5

Полная цена,евро/заготовка 53 4

Таблица 1


Монтаж строительных длин оптических кабе-

лей связи (ОК), используемых для сооруже-

ния волоконно-оптических линий передачи,

осуществляется оптическими муфтами (ОМ).

Количество ОМ, используемых при монтаже

ОК, существенно меньше, чем используе-

мых муфт при монтаже медножильных ка-

белей связи, что определяется существенно

большим значением строительных длин ОК

по сравнению с медножильными кабелями и

технологией прокладки ОК, при которой

резка строительных длин ОК производится

только в обоснованных случаях.

Так, для монтажа элементарного кабельно-

го участка длиной 100 км при использова-

нии ОК со средним значением строительной

длины 4 км потребуется всего лишь около

25 ОМ, что примерно в

пять раз меньше по

сравнению с количест-

вом муфт, необходимых

для сооружения линии

передачи на основе ко-

аксиального или сим-

метричного высокочас-

тотного кабеля связи.

При принятии решения о

выборе ОМ для монтажа

ОК из имеющегося на

телекоммуникационном

рынке ассортимента ОМ

следует использовать

оптимальную для конк-

ретных условий приме-

нения конструкцию ОМ,

а не пытаться сэконо-

мить на ее стоимости.

Учитывая небольшое

требующееся количест-

во ОМ при строитель-

стве кабельной оптичес-

кой линии передачи,

суммарная их стоимость составит лишь нес-

колько процентов от стоимости ОК, в то

время как осуществление выбора ОМ по

критерию «минимальная цена» может отри-

цательно отразиться на работоспособности

линии передачи. Стоимость ОМ можно счи-

тать вполне приемлемой, если она находит-

ся в ценовом диапазоне, не превышающем

10% стоимости строительной длины ОК.

Требования к ОМ определены условиями их

применения на сети связи России:

• обеспечение монтажа ОК различных

конструкций (как не имеющих бронепокро-

вов, так и с бронепокровами различных ис-

полнений);

• обеспечение монтажа ОК различных

конструктивных размеров;

• обеспечение монтажа ОК, прокладывае-

мых в различных условиях (кабельной кана-

лизации, грунте, на открытом воздухе);

• ремонтопригодность, отсутствие необходи-

мости применения расходных материалов при

вскрытии и последующей герметизации ОМ;

• обеспечение защиты соединений ОВ и

конструктивных элементов ОК от внешних

воздействий;

• удобство монтажа.

Основные требования, предъявляемые к

ОМ, приведены в таблице 1.

Соответствие ОМ требованиям Мининформ-

связи России должно быть подтверждено в

форме декларации соответствия.

В настоящее время на российском теле-

коммуникационном рынке имеется доста-

Кабели


С. Х. МИФТЯХЕТДИНОВ, ведущий специалист ЗАО «Связьстройдеталь»

МУФТЫ ДЛЯ МОНТАЖА ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ


точно широкий ассортимент современных

ОМ как российского, так и зарубежного

производства, среди которых могут быть

выделены муфты МТОК-96 ЗАО «Связь-

стройдеталь», МОМУ ОАО «Лентелефон-

строй», FOSC 400 и FIST-GCO компании

«Tyco Electronics Raychem», США; а также

оптические муфты компании «R+M»,

Швейцария, и компании «Corning Cables

Systems», ФРГ.

ОМ должны быть рассчитаны на различные

условия их размещения – в грунте, в ка-

бельной канализации, на открытом воздухе,

в помещениях ввода кабелей (кабельных

шахтах) объектов связи, учитывая условия

прокладки ОК [2].

Монтаж ОМ в основном производится в ку-

зове специально оборудованного автомо-

биля, что предопределяет тупиковую

конструкцию ОМ как основное исполнение

современных ОМ (ввод ОК производится в

корпус ОМ с одной стороны, доступ к сое-

динениям оптических волокон и к электри-

ческим конструктивным элементам ОК

обеспечивается сразу же после снятия кор-

пуса ОМ в форме колпака). Тупиковая

конструкция ОМ обеспечивает как удоб-

ство ввода монтируемых ОК в кузов авто-

мобиля, так и оптимальность размещения

запасов длин монтируемых ОК и ОМ в

грунте, в смотровом устройстве кабельной

канализации (кабельном колодце, контей-

нере оптических муфт, пункте оперативно-

го доступа) или на опоре – в виде бухты

ОК с ОМ внутри этой бухты.

Основными конструктивными узлами ОМ

являются:

• герметичный корпус;

• узлы герметичного ввода ОК с элемента-

ми крепления ОК;

• узлы электрического соединения металли-

ческих конструктивных элементов ОК;

• кассета (кассеты) для укладки запасов

длин оптических волокон и защитных гильз

сростков оптических волокон.

Корпуса современных ОМ выполняются пре-

имущественно из полимеров – свето- и тер-

мостабилизированного полипропилена и по-

лиэтилена – и лишь в ряде

случаев, обусловленных ус-

ловиями применения – в ос-

новном для применения при

монтаже подводных ОК и

ОК, встроенных в грозоза-

щитный трос, – из металла

(нержавеющая сталь, брон-

за, алюминиевые сплавы).

Несмотря на высокую стой-

кость ОМ к механическим

воздействиям, при размеще-

нии ОМ в грунте некоторые

операторы связи предпочита-

ют предусматривать установ-

ку на них защитных муфт –

чугунных или пластмассовых

[3], исходя из многолетнего

опыта строительства и

эксплуатации прокладывае-

мых в грунт медножильных

кабелей связи, монтаж кото-

рых производится с примене-

нием защитных муфт.

При размещении ОМ с

пластмассовыми корпусами

на опорах воздушных линий

связи, линий электропереда-

чи, опорах электрифициро-

ванных железных дорог и

автоблокировки ОМ могут

помещаться в металличес-

кие кожухи (или же, совмест-

но с бухтой ОК, в шкафы) с

целью обеспечения защиты

их от повреждения при

обстреле из охотничьего ог-

нестрельного оружия.

Характерной особенностью

современных ОМ является

Кабели

№п/п

Характеристика Значение

1Рабочий диапазон температур при размещении:• в грунте, в смотровом устройстве канализации• на открытом воздухе

-40 �С ... +50 �С-60 �С ... +70 �С

2 Стойкость к циклической смене температурот нижнего до верхнего предельного значения рабочейтемпературы

3 Стойкость к воздействию влаги при отн. влажности до 100 % при 25 �С

4 Стойкость к статическому гидравлическому давлению 30 кПа

5 Стойкость к вмораживанию в лед и оттаиванию 20 циклов

6 Стойкость к воздействию коррозионных сред нефтепродукты, поверхностно-активные вещества,промышленная атмосфера и др.

7 Стойкость к атмосферным воздействиям солнечное излучение, иней, роса, пыль

8 Стойкость к растяжению не менее 50 % от нормируемого для кабеля

9 Стойкость к воздействию вибрации 10 – 80 Гц (2g)

10 Стойкость к сдавливанию 1 кН

11 Стойкость к воздействию удара 25 Н�м

12 Герметичность отсутствие утечки при избыточном давлении газа 75 кПа

13 Водонепроницаемость отсутствие проникновения воды в муфту при повреж-дении оболочки кабеля

14 Радиус укладки оптических волокон (рекомендуемый) � 37,5 мм

15 Электрические характеристикимуфты не должны снижать характеристики ОК с ме-таллическими элементами (сопротивление изоляции,испытательное напряжение)

16 Соединение металлических элементов ОКсечение элемента соединения не менее 2,5 мм2, обес-печение выводов из муфты от металлических элемен-тов конструкции каждого ОК

17 Требования к техобслуживанию работа без обслуживания в течение срока службы, ре-монтопригодность

18 Требования к составу документации технические условия, техническое описание, инструк-ция по монтажу и эксплуатации

19 Условия транспортирования -50 �С ... +50 �С, отн. влажность до 100%при 25 �С, атмосферное давление до 12 кПа

20 Условия хранения -50 �С ... +40 �С, отн. влажность до 98% при 25 �С

21 Срок сохраняемости � 1 года

22 Срок службы � 25 лет

23 Гарантийный срок эксплуатации � 2,5 лет

Таблица 1

Основные требования к ОМ

Примечание: приведенные в таблице данные не полностью отражены в [1]. Следует иметь в виду, что указанныйдокумент содержит много ошибок и несоответствий, существенно снижающих его значимость.


наличие нескольких вводных патрубков, что

обеспечивает использование ОМ как для со-

единения, так и для разветвления ОК, а так-

же облегчает проведение в ходе эксплуата-

ции оптической линии передачи аварийно-

восстановительных работ – ввод в ОМ кабе-

ля постоянной или временной оптической

вставки выполняется в резервный вводной

патрубок ОМ. Достаточное количество ввод-

ных патрубков у ОМ обеспечивает также вы-

вод из нее герметизированных проводов от

металлических конструктивных элементов

ОК к контрольно-измерительным пунктам

(КИП). При прокладке ОК в грунт или в за-

щитные пластмассовые трубы (ЗПТ) опти-

ческие муфты с выводами к КИП оборуду-

ются каждые 16 – 20 км, позволяя использо-

вание КИП как для целей поиска трассы ОК,

так и для измерения целостности наружной

полимерной оболочки ОК путем контроля

сопротивления изоляции «броня – земля»,

значение которого нормируется не менее 5

МОм�км [4].

Конструкции ОМ, предназначенных для мон-

тажа ОК подводной прокладки, имеют про-

ходную конструкцию (ввод ОК предусматри-

вается с обоих торцов муфты), что обуслов-

лено условиями прокладки подводных ОК,

для соединения и для разветвления ОК пре-

дусмотрены отдельные конструктивные ис-

полнения ОМ. Требования к механическим

характеристикам таких ОМ существенно вы-

ше по сравнению с ОМ для монтажа других

типов ОК и близки требованиям к ОК.

Характерными особенностями современных

ОМ для монтажа ОК, прокладываемых в

грунт, кабельную канализацию и на открытом

воздухе, является быстрота их сборки и ре-

монтопригодность: герметизация вводов ОК

осуществляется термоусаживае-

мыми материалами (с сополи-

мерным клеем-расплавом на

внутренней поверхности, имею-

щим высокую адгезию как к ма-

териалу ввода ОМ, так и к мате-

риалу оболочки ОК), сальнико-

выми устройствами с резиновы-

ми прокладками или же гермети-

ками. Герметизация корпуса ОМ

обеспечивается уплотнительной

прокладкой многократного при-

менения. Эти особенности весь-

ма важны при выполнении ава-

рийно-восстановительных работ

в процессе эксплуатации ВОЛП.

В том случае, если в конструкции

ОМ отсутствуют конструктивные

элементы, обеспечивающие опти-

мальную степень деформации уп-

лотнительной прокладки (25 – 30%),

при монтаже таких ОМ для обеспе-

чения оптимальной деформации уп-

лотнительной прокладки необходи-

мо применение моментных ключей.

В частности, отсутствие таких конструктивных

элементов характерно при изготовлении кор-

пусов ОМ штамповкой из листовой нержаве-

ющей стали – ОМ производства компании

Nokia (Финляндия), Hesfibel (Турция),

ОАО «Лентелефонстрой» (Россия).

При монтаже ОМ соединение оптических

волокон производится сваркой, с целью

обеспечения высокой надежности и низких

вносимых потерь, в связи с чем кассеты ОМ

рассчитаны на фиксацию защитных гильз

сварных соединений оптических волокон.

В ряде случаев в кассетах ОМ обеспечива-

ется, помимо размещения защитных гильз

сварных соединений ОВ, также и возмож-

ность размещения механических оптичес-

ких соединителей, используемых в ходе

проведения аварийно-восстановительных

работ, а в некоторых конструкциях оптичес-

ких муфт – и размещение стандартных оп-

тических разъемных соединителей. Как пра-

вило, для обеспечения этого кассеты ОМ

оснащаются соответствующими сменными

ложементами фиксации соединений опти-

ческих волокон.

Помимо ОМ стационарного применения,

при проведении аварийно-восстановитель-

ных работ для защиты соединений строи-

тельных длин многоэлементных волоконно-

оптических кабельных вставок, армирован-

ных оптическими соединителями, предус-

матривается применение и временных ОМ.

В качестве временных муфт могут приме-

няться как типовые ОМ, так и специально

изготавливаемые, обеспечивающие пыле- и

влагозащиту соединений строительных

длин армированных ОК [5].

Общий вид двух широко используемых в нас-

тоящее время ОМ российского и зарубежно-

го производства представлен на рис. 1 и 2.

Литература1. Правила применения муфт для монтажа

кабелей (утв. приказом № 52 от 24.04.06

Мининформсвязи России). www.minsvyaz.ru

2. Оптические кабели связи российского

производства. Справочник. М.: ЭКО�

ТРЕНДЗ, 2003.

3. Мифтяхетдинов С.Х. Муфта защитная

пластмассовая для оптических муфт серии

МТОК // Вестник связи, 2006, № 7, с. 36.

4. Нормы приемосдаточных измерений эле�

ментарных кабельных участков магистраль�

ных и внутризоновых подземных волоконно�

оптических линий передачи сети связи об�

щего пользования. Утв. приказом Госкомс�

вязи России № 97 от 17.12.97.

5. РД 45.180�2001. Руководство по проведе�

нию планово�профилактических и аварийно�

восстановительных работ на линейно�кабель�

ных сооружениях связи волоконно�оптичес�

ких линий передачи. ООО «Резонанс», 2001.

Кабели


Рис. 1. Муфта тупиковой конструк�ции МТОК�96 производстваЗАО «Связьстройдеталь», Россия.Пластмассовый корпус, 1 оваль�ный и 4 цилиндрических ввода.Герметизация вводов ОК термоуса�живаемыми трубками. Емкость до96 сростков ОВ

Рис. 2. Муфта тупиковой конструкции FOSC400 производства компании «Tyco ElectronicsRaychem» (США). Цилиндрический пластмас�совый корпус, 1 овальный и от 2 до 8 цилинд�рических ввода. Возможность ввести несколь�ко кабелей в один круглый ввод. Специальнодля сетей доступа выпускаются муфты с геле�вой герметизацией. Емкость от 48 до 576сростков ОВ


М. Л. ГРИНШТЕЙН, технический директорЗАО «Институт Информационных Технологий»

В первом на русском языке выпуске журнала

WaveReview опубликована статья «Выбор

правильного оптического рефлектометра

(OTDR)» M. Симарда и M. Харропа [1]. В ней

рассматриваются основные параметры, кото-

рые необходимо учитывать при планировании

приобретения и использования рефлектомет-

ра. В целом оценки и аргументы, приведен-

ные в статье, выглядят правильными и убеди-

тельными. Однако прямолинейное следова-

ние некоторым из этих оценок (т.е. «поверхно-

стное рассмотрение» ситуации, если исполь-

зовать слова авторов статьи) может привести

пользователя к недостаточно обоснованным,

на наш взгляд, выводам и решениям.

В статье [1] отмечается, что динамический

диапазон рефлектометра должен быть на

5 – 8 дБ больше, чем ожидаемые потери в

линии. И в приведенном затем примере ука-

зано, что с помощью рефлектометра с ди-

намическим диапазоном 35 дБ можно «точ-

но оценивать характеристики линий до

120 км». При этом предполагается, что пол-

ные потери в линии составляют 30 дБ на

длине волны 1550 нм (т.е. средний коэффи-

циент затухания 0,25 дБ/км). Снова скажем,

что в принципе данная оценка справедлива.

Используя метод расчета данного примера,

можно утверждать, что для тестирования

такой же линии длиной 60 км достаточно

иметь рефлектометр с динамическим диа-

пазоном 20 дБ.

А дальше следует рассуждение, которое

все чаще можно слышать от потенциальных

пользователей рефлектометров: «Мне нуж-

но контролировать относительно короткие

линии длиной до нескольких десятков кило-

метров. Для этого достаточно иметь реф-

лектометр с небольшим динамическим диа-

пазоном (пусть не 20 дБ, как следует из

расчета, а, например, 25 дБ). Зато пусть у

него будет уменьшенная мертвая зона для

измерения очень коротких участков».

Логика такого рассуждения понятна. Поль-

зователь рефлектометра может предпола-

гать, что для достижения большого динами-

ческого диапазона используются дорогие

оптические компоненты (мощные лазеры и

высокочувствительные лавинные фотодио-

ды), сложные электронные схемы обработки

сигналов и дополнительная цифровая

фильтрация (которая уменьшает полосу

пропускания и шумы прибора и увеличивает

динамический диапазон) и т.п. Значитель-

ное же ослабление требований к динами-

ческому диапазону позволит получить улуч-

шение других параметров.

Однако здесь заложена ошибка, которая

вскрывается при более тщательном рас-

смотрении вопроса.

Дело в том, что слова «динамический диа-

пазон оптического рефлектометра состав-

ляет 35 дБ» означают измерение этого па-

раметра при большой длительности им-

пульса (10 или 20 мкс) и времени усредне-

ния 3 мин. Длительность импульса 10 мкс

соответствует пространственному интерва-

лу 1 км. Это значит, что любые неоднород-

ности линии, расстояние между которыми

меньше 1 км, будут сглаживаться, разли-

чить их на рефлектограмме обычно просто

невозможно. Мертвая зона при такой дли-

тельности импульса также может состав-

лять 1,2 – 1,5 км. (Отметим, что важности

параметра «мертвая зона» в статье [1] уде-

лено большое внимание.)

Естественно, «короткие» линии нужно изме-

рять при более коротких импульсах. Но при

этом уменьшается уровень сигнала обрат-

ного рассеяния и, соответственно, динами-

ческий диапазон. Уменьшение длительнос-

ти импульса в 10, 100 и 1000 раз уменьшает

уровень полезного сигнала на 5, 10 и 15 дБ.

Динамический диапазон рефлектометра бу-

дет изменяться так же, если собственный

шум прибора остается неизменным.

Это значит, что если рефлектометр имеет

динамический диапазон 25 дБ при 10 мкс,

то при 10 нс он будет примерно 10 дБ. В

современных рефлектометрах часто ис-

пользуется дополнительная фильтрация сиг-

нала при больших длительностях импульса.

Это уменьшает шум и не приводит к боль-

шому ухудшению качества рефлектограм-

мы, поскольку длинный импульс сам сгла-

живает пространственные неоднородности.

С другой стороны, для уменьшения мертвой

зоны при самых коротких импульсах может

осуществляться расширение полосы про-

пускания приемной части прибора, что, нао-

борот, увеличивает шум прибора. По этим

причинам динамический диапазон при им-

пульсе 10 нс может быть меньше 10 дБ. (На-

помню, мы исходим из тех данных, что ди-

намический диапазон рефлектометра при

10 мкс составляет 25 дБ.)

Далее можно предположить, что для изме-

рения «коротких» линий пользователь не

захочет тратить 3 минуты. Это приведет к

более слабому усреднению сигнала и ухуд-

шению отношения сигнал/шум. Если изме-

рять рефлектограмму не 3 минуты, а 30 се-

кунд, то теоретически динамический диапа-

зон уменьшится еще на 5�(180/30)1/2=1,9 дБ.

Как выглядит рефлектограмма при таких

условиях измерения? Для того чтобы отве-

тить на этот вопрос, были проведены следу-

ющие эксперименты.

С помощью рефлектометра с номиналь-

ным динамическим диапазоном 35 дБ (при

10 мкс) на длине волны 1550 нм была из-

мерена волоконно-оптическая линия дли-

ной 5,9 км при длительности импульса

10 нс и времени измерения 30 с. Затем для

моделирования динамического диапазона

25 дБ между прибором и ОВ включался ат-

тенюатор с потерями 10 дБ и линия изме-

рялась снова.

В таблице 1 представлены значения некото-

рых измеренных параметров.

Волоконно-оптическая линия состояла из

трех оптических волокон, соединенных

между собой сваркой. Затухание на пер-

вой сварке составляло 0,050 дБ, а на вто-

рой – 0,143 дБ.

Измерительная техника

К ВОПРОСУ О «ВЫБОРЕ ПРАВИЛЬНОГОРЕФЛЕКТОМЕТРА»


Измеренные рефлектограммы показаны на

рис. 1. Для удобства сравнения они сдвину-

ты друг к другу по вертикальной шкале. Из

рисунка видно, что нижняя рефлектограм-

ма, измеренная «прибором» с динамичес-

ким диапазоном 25 дБ, сильно зашумлена.

Первая сварка на ней практически не вид-

на, вторая – различима на глаз, но точно

определить расстояние до

нее невозможно.

Рефлектометр с динами-

ческим диапазоном 35 дБ

(верхняя рефлектограмма

на рис. 1), наоборот, дает

возможность четко видеть

характеристики линии и

правильно их измерять.

В различных приборах полученные числен-

ные значения могут варьироваться в ту или

иную сторону. Но приведенные результаты

иллюстрируют общую картину: рефлекто-

метры с небольшим динамическим диапазо-

ном будут давать зашумленную рефлектог-

рамму при коротких импульсах, что не поз-

волит во многих случаях точно измерить

характеристики ОВ и неоднородностей ли-

нии. И номинально небольшая мертвая зо-

на не помогает пользователю.

Поэтому можно сказать, что кажущаяся

очевидной альтернатива – малая мертвая

зона за счет существенного уменьшения

динамического диа-

пазона – на самом

деле совсем не оче-

видна. Реальную ма-

лую мертвую зону,

когда при самых ко-

ротких импульсах

можно проводить из-

мерения с достаточ-

ной точностью, нельзя получить при неболь-

шом динамическом диапазоне.

И последнее замечание. Название статьи

[1] выглядит не совсем корректным. Когда

мы говорим об измерениях, «правиль-

ным» следует считать любой прибор, со-

ответствующий заявляемым характерис-

тикам. И, конечно, каждый такой прибор

может иметь свою область применения. А

вот понимание смысла и значения тех па-

раметров, о которых говорилось в [1], мо-

жет служить основой для первых шагов

для правильного подхода в выборе реф-

лектометра и планировании его использо-

вания. Затем, скорее всего, круг учитыва-

емых факторов (не только технических, но

и экономических и прочих) должен быть

расширен. На один из них – качество (за-

шумленность) рефлектограммы при корот-

ком импульсе – мы решили обратить вни-

мание в этой заметке.

Литература1. Симард М., Харроп М. Выбор правильно�

го оптического рефлектометра (OTDR) //

WaveReview Russia, зима 2006, с. 16 – 18.



Динамическийдиапазон1, дБ

Мертвая зона2, мРазмахшума на

рефлектог-рамме3, дБ10 мкс 10 нс

по зату-ханию

по отра-жению

35,2 18,4 10,9 2,9 0,0525,4 8,1 11,2 2,9 0,33

Таблица 1

Рис. 1. Измерение волоконно�опти�ческой линии коротким импульсомпри динамическом диапазоне реф�лектометра 35 и 25 дБ

1 Время измерения 3 мин, ОСШ=1.2 Длительность импульса 10 нс, коэффициентотражения -40 дБ.3 Время измерения 30 с.

FTB-200 EXFO,

, .

: , , FTTx PON

( , , )

2-

: OTDR, OLTS, SONET/SDH Ethernet – ,

OTDR

,

, FTB-200 : www.exfo.com/supertech.

: www.exfo.com

1 418 683-0211 | 1 800 663-3936




ХЬЮГО ДРАЙЕ (HUGO DRAYE), продукт�менеджер подразделенияISV (Infrastructure SuperVision) компании Fluke Networks

Потребность в быстрой передаче больших

объемов данных привела к росту популярнос-

ти высокоскоростных сетей Gigabit Ethernet и

их распространению в локальных и кампус-

ных вычислительных сетях. В активном сете-

вом оборудовании 1 и 10 Gigabit Ethernet,

включая маршрутизаторы и коммутаторы, в

качестве источников излучения используются

не светодиоды, а лазеры. Какие источники

излучения должны использоваться в измери-

тельном оборудовании, когда для передачи

данных используются и светодиоды, и лазе-

ры? На этот вопрос отвечает данная статья.

В высокоскоростных сетях на основе одномо-

дового волокна применяются полупроводнико-

вые лазеры различных конструкций (подроб-

нее см. [1]. – Прим. переводчика). В локальных

сетях обычно используют лазеры Фабри – Пе-

ро, излучающие на длине волны 1310 или

1510 нм. Для измерения потерь оптического

сигнала в одномодовом волокне следует ис-

пользовать приборы с аналогичными лазерны-

ми источниками излучения. В этом случае ха-

рактеристики источника излучения, используе-

мого в тестирующем оборудовании, будут сов-

падать с характеристиками реального источ-

ника излучения, используемого в активном се-

тевом оборудовании, а измеренная величина

потерь будет очень близка к реальной величи-

не потерь сигнала при работе сети.

С тестированием кабельной инфраструкту-

ры сетей на основе многомодового волокна

ситуация несколько сложнее. В таких сетях

могут применяться как светодиодные, так и

лазерные источники излучения (передатчи-

ки). В активном сетевом оборудовании, рас-

считанном на 10- и 100-мегабитный

Ethernet, применяются светодиоды. В то же

время для передачи данных со скоростью

1 и 10 Гбит/с нужны лазерные источники оп-

тического сигнала. Наиболее часто для пе-

редачи данных по многомодовому волокну

используются VCSEL-лазеры (Vertical Cavity

Surface Emitting Laser, лазер поверхностного

излучения с вертикальным резонатором).

Лазеры VCSEL излучают на длине волны

850 нм, они пригодны для высокоскорост-

ной передачи данных и стоят значительно

дешевле лазеров Фабри – Перо.

Хотя рабочие длины волн светодиодов и

VCSEL-лазеров совпадают, пространствен-

ные характеристики их излучения значитель-

но отличаются (также отличаются и спект-

ральные характеристики. – Прим. переводчи�

ка). На практике это означает, что они обес-

печивают разные условия ввода излучения в

волокно. Светодиод сравнительно равномер-

но заполняет светом всю сердцевину и угло-

вую апертуру многомодового волокна. Лазе-

ры VCSEL излучают свет узким пучком с

меньшей расходимостью и более высокой

яркостью. Световой пучок сосредоточен бли-

же к центру волокна, и его интенсивность

быстро уменьшается по мере удаления от

центра; внешняя часть сердцевины волокна,

прилегающая к его оболочке, практически не

освещается (т.е. лазером в многомодовом

волокне возбуждается малая группа мод

[2]. – Прим. переводчика). Разные условия

ввода светового пучка приводят к разной ве-

личине измеренного значения потерь. Как

правило, потери, измеренные с использова-

нием светодиода, выше, чем потери, изме-

ренные с использованием VCSEL-лазеров.

Для демонстрации этого утверждения был

протестирован кабель на основе волокна с

сердцевиной диаметром 62,5 мкм длиной

200 м. В качестве источника излучения был

использован и светодиод, и лазер (см. рис. 1).

Затухание сигнала на длине волны 850 нм от

светодиода было на 0,2 дБ больше, чем зату-

хание аналогичного сигнала от VCSEL-лазе-

ра. Такая разница уже способна повлиять на

заключение о работоспособности сети в усло-

ТЕСТИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ

ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА

ОСНОВЕ МНОГОМОДОВОГО ВОЛОКНА

КАКОЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ НЕОБХОДИМО ИСПОЛЬЗОВАТЬ?

Рис. 1. Тестирование многомодовоговолоконно�оптического соединения



виях, когда к допустимому бюджету потерь

предъявляются жесткие требования.

Выбор источника излучениядля сертификации волоконно оптических каналовПри сертификации ВОЛС стандарты TIA и ISO

требуют проверки полярности волокон и изме-

рения величины потерь сигнала в каждом во-

локне на двух стандартных длинах волн. (Гори-

зонтальную разводку длиной до 100 м доста-

точно протестировать на одной длине волны.)

Стандарт TIA-568-B.1 ссылается на стандарт

TIA 526-14 «Измерение потерь оптической

мощности в кабелях на основе многомодово-

го волокна» (Optical Loss Measurement of

Installed Multimode Fiber Cable Plant), OFSTP-

14 [3]. В приложении А к последнему стандар-

ту дается определение CPR-источника излу-

чения1 (Coupled Power Ratio). В стандарте опи-

сан метод измерения CPR-источников сигна-

ла, а сами источники разделены в зависимос-

ти от величины CPR на пять категорий (по

возрастанию CPR) – с 1-й по 5-ю. Как прави-

ло, светодиоды относятся к источникам излу-

чения категории 1, а лазеры Фабри – Перо – к

источникам категории 5. Источникам излуче-

ния посвящен раздел 3 стандарта TIA-526-14.

В отношении выбора источника излучения в

тестовом оборудовании стандарт дает сле-

дующую рекомендацию (п. 3.1.3): «Если в

соответствующем документе тип источника

не оговорен особо, следует пользоваться

источниками излучения категории 1, что

должно быть отражено в отчете согласно

пункту 7.1.3. При использовании источников

категории 1 измеренные значения затуха-

ния максимальны и представляют наиболее

пессимистичные результаты».

Промышленные стандарты на структуриро-

ванные кабельные системы описывают и

определяют только тип кабеля.

В них не делается никаких предположений

относительно способа его подключения и

прокладки. Как уже было сказано, в кабеле

на основе многомодового волокна затуха-

ние сигнала максимально для светодиодных

источников (категория 1). Поэтому, если на

процедуры сертификации и измерения ве-

личины затухания не наложены ограниче-

ния на применение тех или иных источников

излучения, рекомендуется использовать

светодиодные источники в целях получения

самых пессимистичных оценок.

Однако в большинстве случаев владелец сети

знает и представляет, для каких приложений

создается кабельная инфраструктура. Напри-

мер, если требуется поддержка работы Gigabit

Ethernet, то измерения величины потерь лучше

проводить с исользованием тех же источников

излучения, что будут работать в дальнейшем в

активном сетевом оборудовании (маршрутиза-

торах, коммутаторах, серверах и т.п.). В слу-

чае Gigabit Ethernet можно использовать

Общие сведения о передаче световых сигналов в волоконно оптических сетяхЛазеры и светодиодыЛазеры излучают очень яркие пучки света малой расходимости, тогда как светодиодыизлучают менее яркие пучки с большей расходимостью. Кроме того, лазерыобеспечивают гораздо более высокую частоту модуляции, чем светодиоды, и именнопоэтому лазеры используются в сетях с высокой скоростью передачи данных. С кабелемна основе одномодового волокна в локальных сетях применяются лазеры Фабри – Перо,а с кабелем на основе многомодового волокна для сетей Gigabit Ethernet – VCSEL-лазеры. (В настоящее время в сетях 10 Gigabit Ethernet применяются также РОС-лазеры.Кроме того, ведутся разработки VCSEL-лазеров для работы с одномодовым волокном надлинах волны 1300 и 1550 нм [4].) (Прим. переводчика.)

Многомодовые и одномодовые волокнаМногомодовые и одномодовые волокна отличаются диаметром сердцевины: вмногомодовом волокне он равен 50,0 мкм или 62,5 мкм, а в одномодовом – 9,0 мкм. Вмногомодовом волокне возбуждаются несколько типов световых волн-мод, тогда как водномодовом существует только одна мода. Выбор между многомодовым и одномодовымОВ, как правило, определяется не стоимостью кабеля, а стоимостью оптоэлектронногооборудования (сетевых устройств) и требованиями к длине транзитных участков искорости передачи данных. По сравнению с многомодовым одномодовое волокно всочетании с лазерными источниками излучения обеспечивает более высокую скоростьпередачи данных на большие расстояния, чем ОВ [5, 6].

Многомодовое и оптимизированное под лазер многомодовое ОВОптимизированное под лазер многомодовое волокно было разработано после появленияVCSEL-лазеров, излучающих на длине волны 850 нм для увеличения дальности работысетей Gigabit Ethernet до значений, характерных для кампусных сетей и магистралейзданий). У обычного и оптимизированного под лазер многомодового волокна совпадаютхарактеристики затухания сигнала и диаметра сердцевины. Но оптимизированноемногомодовое ОВ обеспечивает меньшее значение межмодовой дисперсии и,соответственно, более высокую скорость передачи данных. В сочетании с лазернымиисточниками излучения кабели на основе такого волокна предназначены для передачиданных на большие расстояния, чем кабели на основе обычного многомодового волокна.

Моды высокого и низкого порядкаКоэффициент затухания света в многомодовом волокне сильно зависит от состава мод,возбуждаемых в волокне. Отметим, что моды низкого порядка локализованы вцентральной части сердцевины волокна, а моды высокого порядка лежат впериферической области и проникают в оболочку.Моды высокого порядка более чувствительны к изгибу волокна. В сильно изогнутомволокне моды высокого порядка могут быть полностью потеряны, тогда низкие модымогут проходить без помех. Кроме того, величина потерь мод высокого порядка настыках очень чувствительна к качеству центровки сердцевин соединяемых волокон.Для повышения точности и надежности измерений характеристик многомодового волокнанеобходимо обеспечить стандартизованное распределение мощности светового излучения помодам волновода. Для этого, в частности, используются «съемники» мод высокого порядка. Узкий пучок света, излучаемый лазером (в том числе VCSEL-лазером), почти невозбуждает мод высокого порядка.

Отметим, что уменьшение величины межмодовой дисперсии и повышение пропускнойспособности многомодового волокна при лазерном возбуждении связано с этим жеэффектом: возбуждением преимущественно мод низкого порядка. Поэтому при тестированиисетей с использованием VCSEL-лазеров использовать «съемники» мод не требуется.

1 Coupled-power ratio (CPR) – это качественное из-мерение, которое обычно используется для описа-ния распределения мощности оптического сигна-ла по модам (Mode-Power Distribution (MPD)) приего распространении в многомодовом кабеле.CPR – это отношение полной мощности на выходеиз многомодового кабеля к мощности сигнала навыходе одномодового кабеля, который подключенк многомодовому кабелю (см. рис. 2). Заметим,что в русском языке пока нет устоявшегося тер-мина для CPR.




VCSEL-лазеры. Поскольку характеристики ис-

точников излучения в тестирую-

щем и активном оборудовании

совпадают, измеренная величина

потерь будет очень близка к ре-

альной величине потери сигна-

ла при работе сети.

При тестировании активных

сетей, в целях подтверждения

возможности перехода на

Gigabit Ethernet, рекомендуется

проводить измерения как со

светодиодными, так и с лазер-

ными источниками излучения.

В целом стандарты рекомен-

дуют в отсутствие дополни-

тельной информации применять

наиболее общий способ измере-

ния потерь – измерение с ис-

пользованием источника излу-

чения категории 1, т.е. светодиода.

Использование других источников может

быть регламентировано владельцем сети в

том случае, если он обладает не-

обходимой информацией о буду-

щем использовании сети.

И главное, если тестирование про-

ведено с использованием источни-

ка, не относящегося к категории 1,

то это должно быть специально

оговорено в соответствующей до-

кументации.

Требования приложенийВ спецификациях приложений всег-

да имеются в виду соединения «точ-

ка-точка», которые в TIA и ISO на-

зываются «каналами». Если кабель

устанавливается или тестируется по

сегментам, то для обеспечения нор-

мальной работоспособности прило-

жений нужно позаботиться о том,

чтобы суммарные потери и длина

волокна в каждом канале не превы-

шали максимально допустимого значения.

Ниже, в таблице 2, приведены сведения о

максимальной рекомендуемой длине кабеля

и максимально допустимых потерях сигнала

для различных

приложений.

Наиболее стро-

гие требования

предъявляются

к высокопроиз-

водительным

гигабитным се-

тям. Макси-

мальная длина

кабеля зависит

от пропускной

способности волокна, а допустимые потери в

канале значительно меньше, чем в сетях на

основе менее скоростных технологий.

Ограничения на потери сигнала в техноло-

гии Gigabit Ethernet близки к установленным

в стандартах TIA и ISO значениям потерь

для структурированных кабельных систем.

Требования, предъявляемые ранними сете-

выми технологиями на величину потерь,

значительно мягче. Физическая среда пере-

дачи данных не будет отрицательно сказы-

ваться на производительности приложений,

пока требования приложений не превосхо-

дят спецификаций стандартов TIA и ISO.

ВыводыЧрезвычайная близость спецификаций

Gigabit Ethernet к требованиям стандартов TIA

и ISO может служить дополнительным аргу-

ментом в пользу тестирования ОК на основе

многомодового ОВ с использованием VCSEL-

лазеров. Например, пользователь может за-

казать прокладку оптимизиро-

ванного под лазер волокна для

того, чтобы в дальнейшем мож-

но было перейти на стандарт 1

или 10 Gigabit Ethernet. Если ка-

налы передачи данных будут

сертифицированы на соответ-

ствие стандартам ТIA ISO с ис-

пользованием лазерных источ-

ников излучения VCSEL, полу-

ченные данные не будут соот-

ветствовать наихудшим услови-

ям эксплуатации. Однако пер-

воначальная установка обору-

дования 100 Мбит/с в такие ли-

нии не вызовет никаких проб-

лем, так как допустимый уро-

вень потерь в 100-мегабитных

системах существенно выше.

Гораздо важнее при прокладке сети будет

убедиться в том, что в будущем сеть можно

будет перевести на стандарт Gigabit Ethernet

и что в сети выполнены все требования этого

стандарта, предъявляемые к длине кабель-

ного соединения и величине потерь.

Литература(добавленная при переводе)1. Наний О. Е. Оптические передатчики.

// Lightwave Russian Edition, 2003, № 2, с. 48.

2. Критлер Д. Стандартизация методов изме�

рения параметров многомодового волокна,

оптимизированного для работы с лазерами //

Lightwave Russian Edition, 2004, № 2, с. 41.

Источник излучения

Тестируемоеприложение

Скоростьпередачиданных

Типволокна

Сетевоеобору-

дование

Тестовоеоборудова-

ниеУстановка новой сети

Установка,тестированиеи сертифика-

ция

10/100Мбит/с

Многомо-довое

Свето-диод

СветодиодА

1/10Гбит/с

Многомо-довое опти-мизирован-ное для ла-

зеров

VCSEL

VCSEL – сучетом при-ложения*;светодиод– обычный

Рабочая сеть

Сертифика-ция для пос-

ледующей мо-дернизации

1/10Гбит/с

Многомо-довое

VCSEL VCSEL*

Таблица 1

Выбор источника излучения

для сертификации многомодовых ВОЛС

ПриложениеИсточникизлучения

Длинаволны, нм

Максимальная длинаканала, м

Максимальныепотери, дБ

62,5 мкм 50 мкм 62,5 мкм 50 мкм

10Base-FL Светодиод 850 2000 12,5 7,8

100Base-FX Светодиод 1300 2000 11 6,3

ATM 155 Светодиод 1300 2000 10 5,3

ATM 155 Лазер 850 1000 7,2 7,2

ATM 622 Светодиод 1300 500 6,0 6,0

ATM 622 Лазер 850 300 4,0 4,0

1000Base-SX Лазер 850 220-275 (*) 500-550 (*) 2,38 3,56

1000Base-LX Лазер 1300 550 2,35 2,35

Таблица 2

Требования приложений с учетом типа волокна

и источника излучения

Рис. 2. Измерение CPR�источника излучения

* Измеренная величина потери сигнала наибо-лее точно отражает реальные потери при ис-пользовании VCSEL в качестве источника.

* Максимальная длина кабеля зависит от пропускной способнос-ти, минимальное значение приведено для кабеля с низкой пропу-скной способностью (160 МГц*км).


Ко времени принятия решения о создании

нового кабельного завода его Генеральный

директор кандидат технических наук Нико-

лай Анатольевич Васильев прекрасно осоз-

навал все риски, связанные со строитель-

ством нового завода, в то время, когда в

стране существовало 12 предприятий по

производству оптического кабеля (ОК). Но

глубокие научные знания, большой опыт

практической работы на предприятиях, про-

изводящих ОК, воля, талант и умение пред-

видеть говорили Н. А. Васильеву, что риск

оправдан и он может и должен построить

самый современный завод в России.

Датой основания ЗАО «ОКС 01» считает-

ся сентябрь 2001 года.

Что же было в потенциале?

Прежде всего – люди, сплоченный коллек-

тив профессионалов-единомышленников, с

которыми он проработал годы в НИИ «Сев-

кабель» и «Севкабель-Оптик». Это специа-

листы высокой квалификации, они преданы

делу и верят лидеру. Именно эти люди, сто-

явшие у истоков разработки оптических во-

локон (ОВ) и кабелей в Советском Союзе,

стали создателями проекта нового завода.

Реализация проекта была завершена к мар-

ту 2002 года, а с апреля 2002 года завод на-

чал поставки готовой продукции на рынок

России и стран СНГ (рис. 1).

Второе – идея, которая возникла в процессе

предыдущей работы над подводным кабелем.

Идея заключалась в принципиально

новом подходе к технологии про-

изводства и, в особенности, техно-

логии бронирования ОК.

Все заводы до настоящего времени

применяют в технологии брониро-

вания стальную проволоку общего

назначения (ГОСТ 3282 или ГОСТ

1526). Новая технология предпола-

гала использование для бронирова-

ния оцинкованной проволоки с по-

вышенной прочностью к растягива-

ющим усилиям и временным сопро-

тивлением разрыву, равным 1570 –

1770 МПа (ГОСТ 7372).

Таким образом обеспечивалось

производство высокопрочных

подводных оптических кабелей для

прокладки на морских глубоковод-

ных и прибрежных участках, и, что

очень важно, новая технология поз-

воляла минимизировать материа-

лоемкость всех типов бронирован-

ных кабелей. Требуемая стойкость

стальной оцинкованной проволоки

к разрыву обеспечивается сущест-

венно меньшим сечением этой проволоки

по сравнению с проволокой общего назна-

чения. Соответственно, кабель имеет мень-

шие массогабаритные (массу и диаметр)

показатели, что влечет за собой возмож-

ность укладки большей строительной дли-

ны кабеля на барабане. Немаловажным

фактором является и то, что меньшая мате-

риалоемкость кабелей при использовании

новой технологии сказывается на снижении

его стоимости.

Для реализации новой технологии были

разработаны технические требования на

высокоскоростное оборудование для

изготовления брони, которое было пос-

тавлено фирмой Cortinovis, Италия

(рис. 2). К тому моменту это был третий в

мире комплект оборудования такого типа

и первый и единственный до настоящего

времени в России.

Полный комплект оборудования, предназна-

ченного для технологического цикла изго-

товления всей номенклатуры оптических ка-

белей, выпускаемых заводом, включая

экструзионные линии, линию скрутки, ли-

нию окраски оптических волокон и пр., был

закуплен у ведущих европейских машиност-

роителей, специализирующихся на произво-

дстве кабельного оборудования.

В результате ЗАО «ОКС 01» был оснащен

комплексом новейшего автоматизирован-

ного оборудования для производства ОК по

самой современной технологии.

Очень важным условием создания но-

вой технологии производства ОК на за-

воде «ОКС 01» явилось понимание того,

что главным, особенно в технологии изго-

товления подводных кабелей для проклад-

ки на морских глубоководных участках, яв-

ляется умение выполнить заданную (рас-

четную) избыточную длину ОВ в цент-

ральной трубке. При этом независимо от

Практический опыт


С. Э. ПИТЕРСКИХ, к. т. н.

ПЕРВАЯ ПЯТИЛЕТКА ЗАО «ОКС 01»

Рис. 1. ЗАО «ОКС 01»


количества волокон в центральной трубке

(16, 24, 32, 48 и т.д.) каждое из них должно

находиться в абсолютно одинаковых усло-

виях и иметь одинаковую и фиксированную

избыточную длину.

Только строгое выполнение этого условия

делает подводный кабель пригодным к мон-

тажу, прокладке и ремонтно-восстанови-

тельным работам. За те 72 часа, которые,

как правило, нормированы для проведения

ремонтно-восстановительных работ, кабель,

поднятый с большой глубины, где он обте-

кает рельеф морского дна, должен быть

восстановлен с заменой поврежденного

участка и установкой муфт. Самым опас-

ным моментом при этом, который может

серьезно ухудшить эксплуатационные свой-

ства кабеля, является его провисание в те-

чение времени ремонта и, как следствие,

изменение характеристик ОВ.

Одним из основных достижений разрабо-

танной на ЗАО «ОКС 01» технологии изго-

товления оптических кабелей, особенно

глубоководных, является контроль избы-

точной длины каждого волокна в кабеле.

Равнонатянутость всех волокон

является обязательным услови-

ем, которое обеспечивается тех-

нологией изготовления. Избыточ-

ная длина ОВ изменяется после

каждой технологической опера-

ции. Отсюда очевидна необходи-

мость пооперационно-

го контроля основных

параметров ОВ: отк-

лонения избыточной

длины ОВ от номина-

ла и коэффициента

затухания ОВ.

Статистически вели-

чина отклонения из-

быточной длины ОВ

от номинала при про-

изводстве подводных

кабелей на заводе

«ОКС 01» не превы-

шает 0,05%!

Комплекс современ-

ного контрольно-изме-

рительного и испыта-

тельного оборудования, которым

оснащен завод, обеспечивает

контроль качества и надежности

выпускаемой продукции. Кроме

традиционно используемых на ка-

бельных заводах приборов для из-

мерения характеристик оптичес-

кого волокна и кабеля, завод име-

ет возможность выполнять изме-

рения поляризационно-модовой

дисперсии как на строительных

длинах ОК на барабанах, так и на

смонтированном на площадке за-

вода элементарном кабельном

участке, длина которого может

достигать 100 км. Имеющийся на

заводе парк испытательного обо-

рудования позволяет проводить

испытания кабеля на стойкость к

основным климатическим и меха-

ническим воздействиям.

Самой значительной составляю-

щей оборудования испытательного парка

является уникальный стенд для испыта-

ния оптического кабеля на стойкость к

растягивающим нагрузкам (рис. 3). Стенд

был разработан специалистами ЗАО «ОКС

01» и изготовлен в Санкт-Петербурге. Тех-

нические характеристики стенда:

• максимальное усилие тяжения, развиваемое

силовым гидроцилиндром, составляет 600 кН;

• длина базы нагруже-

ния кратна 85 м;

• длина рабочего хода

гидроцилиндра – 6 м;

• максимальный раз-

мер натяжного

шкива – 3 м.

Стенд оснащен авто-

матизированной сис-

темой сбора и обра-

ботки информации в

реальном масштабе

времени по парамет-

рам: усилию тяжения,

относительному удли-

нению испытываемого

изделия, затуханию

оптического сигнала

или удлинению ОВ.

В настоящее время

ЗАО «ОКС 01» являет-

ся единственным об-

ладателем испыта-

тельного стенда с

комплексом указан-


Рис. 2. Высокоскоростное оборудование для наложения брони на ОК

Рис. 3. Стенд для испытания ОК на стойкостьк растягивающим нагрузкам

Рис. 4. Подводныйоптический кабель


ных характеристик среди кабельных заво-

дов России. Отличительной особенностью

испытаний на стенде является возмож-

ность контроля стойкости к растягиваю-

щим усилиям не только одиночного кабеля,

но и кабеля, смонтированного с оптической

муфтой. Имеется также возможность пря-

мого измерения напряжения в оптическом

волокне при непосредственном воздей-

ствии нагрузки на кабель [1].

ЗАО «ОКС 01» является первым заводом в

стране, который дополнительно указыва-

ет в марке ОК значения раздавливаю-

щих и растягивающих усилий. Именно

эти параметры зачастую определяют стои-

мость кабеля.

Выпускаемые ЗАО «ОКС 01» оптические

кабели подразделяются на две основные

группы:

• кабели с центральной трубкой, в которой

размещаются оптические волокна. Конструк-

ции кабелей при этом имеют диаметр до 10

мм и массу до 150 кг/км, число волокон может

достигать 48;

• кабели модульной конструкции, в кото-

рых ОВ размещены в модулях, скрученных

вокруг центрального диэлектрического эле-

мента, в модульных конструкциях может

быть размещено до 384 ОВ. Диаметр и мас-

са кабелей с типичным числом ОВ до 48

имеют значения до 12,2 мм и до 230 кг/км,

соответственно.

На базе конструкций с центральной труб-

кой, бронированной стальной оцинкованной

проволокой, выполняются, главным обра-

зом, подводные ОК для прокладки на морс-

ких глубоководных и прибрежных участках

(рис. 4). Кабели могут существенно разли-

чаться между собой по прочности, электри-

ческим характеристикам и применяемым

ОВ в зависимости от требований конкретно-

го проекта волоконно-оптической линии

связи (ВОЛС) и особенностей оснащеннос-

ти кабельного судна.

ООО НПЦ «Оптическая связь» поставля-

ет для подводных кабелей гермовводы и

глубоководные соединительные муфты,

которые обеспечивают прочность кабель-

ного тракта не меньшую, чем прочность

самого кабеля.

Последним достижением ЗАО «ОКС 01»

явилось изготовление в апреле 2006 года

подводного кабеля с использованием нового

ОВ производства компании Corning Corp.,

США – марки Vascade EX 1000 – со сверх-

низким коэффициентом затухания на рабо-

чей длине волны 1,55 мкм, равным 0,160 –

0,168 дБ/км. Такое решение позволило удли-

нить регенерационные участки ВОЛС на

17%. Следует отметить, что компания

Corning Corp. является давним партнером

завода не только в части поставок волокна,

но и в части технической поддержки при ис-

пытаниях новых конструкций ОК и матема-

тического моделирования работы ВОЛС.

Стойкость ОК модульной конструкции к

механическим воздействиям может

быть также обеспечена наложением

бронепокрытия. Однако бронирование

многоволоконного (до 1000 ОВ) кабеля

сопряжено с большими технологическими

трудностями и зачастую невозможно. Кро-

ме того, остается необходимость устанав-

ливать муфты через каждые 2 км линии

связи. Связанную с этим ситуацию можно

рассматривать как «тупиковую» при произ-

водстве бронированных кабелей для под-

земной прокладки: резко снижаются темпы

роста и экономическая эффективность

строительства ВОЛС.

Гораздо более эффективным и надежным

решением проблемы стойкости оптичес-

кого кабеля для подземной прокладки к

механическим воздействиям является

применение дополнительной защиты ОК

в виде герметичного трубопровода из за-

щитных полиэтиленовых труб (ЗПТ), в ко-

торых кабель находится в свободном состоя-

нии [2, 3]. Трубопровод принимает на себя

практически всю нагрузку от внешних воз-

действий, в результате чего появляется воз-

можность прокладки внутри трубопровода

легкого небронированного кабеля.

В январе 2002 года ЗАО «Пластком» осво-

ил производство защитных полиэтиле-

новых труб (ЗПТ), которые предназначе-

ны для прокладки в них ОК и являются

аналогом продукции компании Dura-Line

Corp., США (рис. 5).

Особенностью конструкции ЗПТ являет-

ся ее двухслойная структура: сама труба

изготавливается из полиэтилена высокой

плотности, а внутренний тонкий слой – из

полиэтиленовой композиции, содержащей

специальные силиконовые масла. Этот ан-

тифрикционный слой улучшает условия

скольжения кабеля в процессе его прок-

ладки внутри ЗПТ.

Специфические характеристики полиэ-

тилена высокой плотности – такие, как

текучесть и способность к релаксации

напряжений, – придают ЗПТ комплекс

свойств, важнейшими из которых являют-

ся следующие:

• деформация трубы может достигать 7%

без образования трещин и существенного

изменения эксплуатационных характерис-

тик. Это означает, что замерзание воды в

ЗПТ не приводит к ее разрушению;

• ЗПТ воспринимает экстремальные удар-

ные нагрузки без повреждения ОК с после-

дующим восстановлением формы до пер-

воначального состояния;

• ЗПТ обладают большой гибкостью и очень

высоким предельным удлинением (не менее

400%) до момента начала образования тре-

щин в трубе;

• деформация трубы может достигать 7%

(при допустимых нагрузках) без изменения

эксплуатационных характеристик, причем

после снятия нагрузки остаточная дефор-

мация не превышает 2%;

• ЗПТ обладают высокой стойкостью к виб-

рационным нагрузкам.

Использование оптического кабеля в па-

ре с ЗПТ накладывает дополнительные

требования к его характеристикам. Таки-

ми характеристиками являются жесткость

ОК, соотношение внутреннего диаметра

ЗПТ (�вн.ЗПТ) и наружного диаметра ОК

(�нар.ОК), коэффициент трения между внут-



Рис. 5. Защитные полиэтиленовыетрубы для прокладки ОК



ренней поверхностью ЗПТ и наружной обо-

лочкой ОК.

Оптимальным для пневмопрокладки в ЗПТ

является кабель с жесткостью от 3,0 до 5,0

Н�м2, измеренной в соответствии со стан-

дартом МЭК 60 794-1-2.

Ориентировочное отношение �вн.ЗПТ / �нар.ОК

должно составлять величину 2,0 – 2,2.

Материалы наружной оболочки ОК и внут-

реннего слоя ЗПТ должны быть подобраны

таким образом, чтобы минимизировать

коффициент трения между ними. При ис-

пользовании пары «ЗПТ – кабель» произво-

дства ЗАО «ОКС 01» и ЗАО «Пластком» га-

рантируется величина коэффициента тре-

ния менее 0,1.

Следует отметить, что пара «ЗПТ – кабель»

обеспечивает в 2 раза большую стойкость к

раздавливающим усилиям и удару, чем бро-

нированный кабель. Стойкость к раздавли-

ванию пары «ЗПТ – кабель» достигает ве-

личины 1,2 кН/см, а стойкость к удару – не

менее 100 Дж.

Особенно эффектив-

на прокладка ОК в

трубопроводах из

ЗПТ в грунтах, под-

верженных деформа-

циям в процессе

эксплуатации ВОЛС.

В наибольшей степени

это касается районов

распространения мно-

голетнемерзлых грун-

тов и глубокого сезон-

ного промерзания, где

протекают такие про-

цессы, как морозное пу-

чение, перемещение

грунта при оттаивании,

морозобойные трещины и др.

Кроме того, температурная стабильность

характеристик пары «ЗПТ – кабель» позво-

ляет проводить строительство кабельных

трактов при температурах от -20�С до

+50�С. В результате строительный сезон уд-

линяется на несколько месяцев, а в ряде ре-

гионов возможно проведение строительных

работ круглый год – экономическую выгоду

при этом трудно переоценить. Стойкость

трубопровода из ЗПТ с проложенным в нем

оптическим кабелем к вибрационным наг-

рузкам обеспечивает надежность ВОЛС при

прокладке вдоль железных дорог.

Современные технологии высокоскоро-

стной прокладки в потоке воздуха внут-

ри трубопровода из ЗПТ (пневмопрок-

ладка) позволяют прокладывать строи-

тельные длины ОК, значительно превы-

шающие строительные длины брониро-

ванных кабелей, что ведет к резкому сок-

ращению количества муфт на ВОЛС в це-

лом. По мнению специалистов завода

строительная длина оптического волокна,

предназначенного к пневмопрокладке в

ЗПТ, должна составлять не менее 12 км (в

Западной Европе эта длина равна 20 км).

Мировая практика показала, что наиболее

перспективной является одновременная

прокладка пакета ЗПТ (до 30 труб, вклю-

чая резервные) особенно в условиях боль-

шой плотности различных городских ком-

муникаций. Технология раздельной прок-

ладки ЗПТ и ОК дает возможность при

необходимости корректировать процесс

строительства кабельного тракта, а нали-

чие резервных ЗПТ позволяет существен-

но снизить затраты времени и средств на

модернизацию и увеличение пропускной

способности ВОЛС без проведения допол-

нительных земляных работ. Строительство

ВОЛС с использованием герметичных тру-

бопроводов из ЗПТ осуществляется как

традиционными методами (ручное или ме-

ханизированное затягивание), так и спосо-

бом пневмопрокладки, и может быть при-

менено для всех типов ОК, предназна-

ченных для подземной прокладки в

грунтах всех категорий, а также через

водные преграды.

ЗАО «Пластком» комплектует также всю не-

обходимую арматуру, аксессуары и обору-

дование для строительства, эксплуатации и

ремонтно-восстановительных работ на

ВОЛС, использующих герметичные трубоп-

роводы из ЗПТ (рис. 6).

Нельзя не отметить еще одну весьма акту-

альную разработку ЗАО «ОКС 01» –

конструкцию оптических микрокабелей,

которая явилась ответным решением на

растущую в последние годы потребность в

широкополосном абонентском доступе

(«волокно к дому»).

Отличительной особенностью микрокабелей

являются их небольшие массогабаритные

показатели (диаметры от 5,0 до 8,0 мм,

масса от 85 до 135 кг/км, строительные дли-

ны на барабане до 25 км). Микрокабели при

этом сохраняют стойкость к раздавливаю-

щим усилиям от 0,6 до 1,0 кН/см и растяги-

вающим усилиям от 6,0 до 12,0 кН, количе-

ство ОВ – 32.

Конструктивно микрокабели изготавлива-

ются на основе центральной трубки диа-

метром от 2,4 до 3,9 мм, бронированной

стальной оцинкованной проволокой «нуле-

вых размеров» (диаметром 0,5 – 0,9 мм).

Микрокабели марки ОПС предназначены

для прокладки в грунтах, кабельной кана-

лизации, по мостам, эстакадам, внутри зда-

ний, в тоннелях и коллекторах.

Другая конструкция микрокабелей мар-

ки ОПК предусматривает присоединение

ОК к выносному силовому элементу –

микроканату, выполненному из стальных

оцинкованных проволок по разработанной

на заводе технологии бронирования. Мик-

рокабель и микроканат объединяет наруж-

ная полиэтиленовая оболочка (рис. 7). Са-

монесущий кабель марки ОПК предназна-

чен для подвески между зданиями и соору-

жениями, на опорах линий связи, столбах

освещения и т.п. Конструкция отличается

симметричностью исполнения, что делает

ее более устойчивой к ветровым нагрузкам

и обледенению во время эксплуатации. Ва-

риантом этой конструкции является микро-

кабель марки ДПК с числом волокон до 96

и модульным исполнением сердечника си-

лового элемента.

Решение распределительной сети дос-

тупа предполагает конструкцию трубопро-

вода из ЗПТ большого диаметра, запол-

ненного пакетом минитрубок. Непосред-

ственно к абоненту направляется индиви-

дуальный герметичный трубопровод с мик-

рокабелями диаметром не более 6 мм (ко-

личество ОВ от 2 до 72).

Итак, предприятию ЗАО «ОКС 01» – 5 лет.

Что же отличает это предприятие от других

Рис. 6. Комплектующая арматура и аксессуары длятрубопроводов из ЗПТ, используемых на ВОЛС


Новые продукты


и делает его лидером среди

заводов России, производя-

щих оптические кабели?

• Прежде всего – постоянный

поиск новых технических ре-

шений, новых материалов и

новых технологий. В то же вре-

мя ЗАО «ОКС 01» использует

новейшие мировые достиже-

ния в области оборудования и

технологии производства ОК.

• Завод оснащен самым сов-

ременным технологическим и

испытательным оборудовани-

ем, не уступая по уровню

лучшим производителям ОК

в мире.

• На заводе осуществляется

строжайший контроль техноло-

гических регламентов произ-

водства ОК, качества исполь-

зуемых материалов и качества

готовой продукции.

• Начиная с 2002 года ЗАО «ОКС

01» вкладывает в разработку но-

вых изделий и новую технику

ежегодно 50 – 70 млн. рублей.

• Специалисты завода отслеживают тенден-

ции развития волоконно-оптической связи в

мире, ориентируясь на перспективные и эко-

номически эффективные решения связанных

с этим проблем.

• Все это позволяет ЗАО

«ОКС 01» обеспечивать про-

изводство и сбыт продукции,

удовлетворяющей требовани-

ям современного российского

рынка оптических кабелей

связи.

• В апреле 2006 года ЗАО

«ОКС 01» произвел миллион-

ный километр оптического ка-

беля (в одноволоконном исчис-

лении), потребителем которого

стал ОАО «Вымпелком» при

строительстве ВОЛС «Уфа –

Челябинск – Екатеринбург».

• В настоящее время произво-

дительность завода составля-

ет 2300 км ОК в физическом

исчислении в месяц. Мощнос-

ти завода по производству па-

ры «ЗПТ-кабель» обеспечива-

ют более половины отечест-

венного рынка. По микрокабе-

лям производственные мощ-

ности составляют до 800 км в

месяц в физическом исчисле-

нии и позволяют удовлетво-

рить спрос отечественных потребителей.

• Объем реализации продукции в 2005 году

составил 640 млн. рублей.

• Аффилированные предприятия ЗАО

«ОКС 01» и ЗАО «Пластком» имеют в

собственности 8,5 га земель в Красно-

сельском районе Санкт-Петербурга, годо-

вая реализация продукции этих предприя-

тий составляет около 1 млрд. рублей.

• Среди наград ЗАО «ОКС 01» хочется от-

метить последнюю – почетное звание «Ли-

дер экономики России», которое было

присвоено Организационным комитетом

общественного конкурса в 2005 году за

высокие экономические показатели и

вклад в развитие экономики России.

И в завершение скажем снова, как и в на-

чале статьи, – все это стало возможным

только благодаря энтузиазму коллектива

специалистов и их лидера, который выра-

зил в создании лучшего завода России по

производству оптического кабеля свои

гражданские позиции, позиции российского

интеллигента.

Автор благодарит главного метролога

Олега Владимировича Шарова за очень

полезные консультации при ознакомлении

с производством оптического кабеля на

ЗАО «ОКС 01».

Литература1. Акопов С. Г., Васильев Н. А., Поляков М. И.

Использование бриллюэновского рефлекто�

метра при испытаниях ОК на растяжение //


2. Проспект ЗАО «Пластком», 2006.

3. www.plastcom.spb.ru

Рис. 7. Самоне�сущий микро�кабель маркиОПК

Плоские (ленточные) волоконные кабели

обычно обладают хорошими изгибными

характеристиками в направлении малой

оси, однако возможности изгиба вдоль

другой оси ос-

тавляют же-

лать лучшего.

Для преодоле-

ния этой труд-

ности компа-

ния Molex не-

давно предста-

вила новое ре-

шение –

Round-Ribbon-

Fiber («кругло-

плоские» воло-

конные кабели).

Технология представляет серьезное

улучшение для 12-волоконных кабелей

(рис. 1). Однако плоские кабели, включа-

ющие в себя большее число волокон (24

или 72), также нужда-

ются в хорошем уп-

равлении.

Для выполнения этой

задачи Molex предлага-

ет 2 технологические

платформы:

1) С помощью Optival

Shuffles («перемешива-

тели») волокна в плос-

ком кабеле могут быть

расположены в различ-

ных комбинациях и

последовательностях.

2) В Optical Flex (рис. 2) волокна помещают-

ся и фиксируются на каптоне (ленте на ос-

нове полиамидной пленки).

НОВЫЕ ПЛОСКИЕ КАБЕЛИ, УПРОЩАЮЩИЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОЛС

Рис. 2. Технология Optic Flex для мно�говолоконных плоских кабелей

Рис. 1. Внешний вид 12�волоконногоRound�Ribbon�Fiber кабеля


Новые продукты

По мере роста разме-

ров и объема переда-

ваемой информации

в локальных вычисли-

тельных сетях все ча-

ще используется во-

локонно-оптическая

кабельная инфраст-

руктура. Одновремен-

но возрастают требо-

вания к качеству ее

тестирования и сер-

тификации.

Компания Fluke

Networks выпустила

новый сертифицирую-

щий оптический реф-

лектометр OptiFiber –

первый инструмент, специально разрабо-

танный для того, чтобы снабдить владель-

цев сетей и организации, занимающиеся ус-

тановкой сетей, инструментом, обеспечива-

ющим соответствие новейшим требованиям

по тестированию и сертификации волокон-

но-оптических сетей. OptiFiber включает в

себя средства из-

мерения вноси-

мых потерь и дли-

ны волокна, ана-

лиз данных реф-

лектометра и

отображение кон-

ца соединения

ОК, для обеспече-

ния более высоко-

го класса серти-

фикации и диаг-

ностики ОК.

Прибор удобен в

эксплуатации за счет

автоматизации многих функций, среди кото-

рых оптимизация параметров начального им-

пульса для получения

наилучшего разреше-

ния, измерение на

двух длинах волн, оп-

ределение и описание

всех обнаруженных со-

бытий, сравнение по-

лученных значений с

допустимыми.

Для детального анали-

за рефлектограмм

предусмотрена воз-

можность переключения

между обнаруженными

событиями, изменение

масштаба, проведения

измерений между инте-

ресующими точками.

Также имеется возможность настраивать

параметры стартовых импульсов вручную.

Так как мертвая зона события у рефлекто-

метра OptiFiber составляет всего 1 м, он

очень удобен для использования именно в

локальных сетях, обеспечивая проверку да-

же коммутационных шнуров. С помощью

портативной видеокамеры, которая подклю-

чается к OptiFiber, можно оценить качество

полировки и чистоту разъемов визуально.

Используемое в рефлектометре OptiFiber прог-

раммное обеспечение LinkWare документиру-

ет, составляет отчеты и управляет всеми дан-

ными по тестированию. OptiFiber позволяет

владельцам сетей с любым опытом работы

сертифицировать ОК в соответствии с про-

мышленными и пользовательскими специфи-

кациями, осуществлять поиск неисправностей.

Программное обеспечение рефлектометра

OptiFiber предоставляет широкие возмож-

ности для документирования результатов

измерений и составления

отчетов.

В рефлектометре исполь-

зуются новые варианты

Smart Remote для серти-

фикации длины и потерь.

Повышению производи-

тельности способствует

также простой в исполь-

зовании интерфейс и не-

большой легкий корпус.

Таким образом, оптичес-

кий рефлектометр

OptiFiber значительно об-

легчает тестирование во-

локонно-оптических соединений, предостав-

ляя возможность практически в автомати-

ческом режиме выполнить все необходимые

тесты и по окончании работ получить про-

фессиональный графический отчет.

ПЕРВЫЙ РЕФЛЕКТОМЕТР С ВОЗМОЖНОСТЯМИСЕРТИФИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ СБОЕВВ ВОЛОКОННО#ОПТИЧЕСКИХ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЯХ

Рис. 1. Внешний вид оптичес�кого рефлектометра OptiFiber

Рис. 2. Пример рефлектограммы,построенной рефлектометромOptiFiber

Рис. 3. Примеры отчетов, созданных рефлектометром OptiFiber

Материалы раздела «Новые продукты» публикуются на

правах рекламы.


Адресная книга


Связьстройдеталь

Aдрес: Россия, 115088 Москва,ул. Южнопортовая, 7а

Тел.: +7 495 786�3434Факс: +7 495 786�3432E-mail: [email protected]Сайт: www.ssd.ru, www.fot.ru

Компания «Связьстройдеталь» разра-

батывает, производит и поставляет широ-

кий ассортимент материалов для строи-

тельства и ремонта линий связи. Ассорти-

мент продукции «Связьстройдеталь» сос-

тавляет более 1000 наименований изде-

лий, среди которых соединительные муф-

ты для всех видов кабелей связи, мон-

тажные материалы, кроссовое и монтаж-

ное оборудование, приборы и инструмен-

ты для ВОЛС, изделия для строительства

кабельной канализации и железобетон-

ные изделия.

Ассортимент предлагаемой продукции

постоянно обновляется за счет разрабо-

ток конструкторского отдела и службы

маркетинга, а также в ходе совместных

разработок с отраслевыми НИИ, КБ, за-

водами и др.

Компания «Связьстройдеталь» является

дистрибьютером всемирно известных

поставщиков телекоммуникационного

оборудования 3М, Tyco Electronics

Raychem, Seba, Corning Cable Systems.

ОФС Связьстрой�1 Волоконно�Оптическая Кабельная Компания

Aдрес: Россия, 394019 Воронеж,

ул. Жемчужная, 6

Тел.: +7 (0732) 14�27�95, 79�07�55

Факс: +7 (0732) 14�27�95, 79�07�55

E-mail: [email protected]

Сайт: http://www.ofssvs1.ru

Производство и продажа практически лю-бых видов волоконно-оптических кабелейдля магистральных, внутризоновых, городс-ких и воздушных линий связи. Все оптичес-кие кабели сертифицированы для исполь-зования на Взаимоувязанной сети связиРФ. Сертифицированы СДС «Военный ре-гистр» и «Оборонный регистр». Самонесу-щие кабели дополнительно сертифициро-ваны для использования в электроэнерге-тике РФ, на воздушных линиях передач. Напредприятии внедрена система менедж-мента качества ISO 9001-2000 (Сертификат№ 092294 QM, выданный компанией DQS).

PHOTONIUM

Aдрес: Photonium Oy, Maksjoentie 11,Virkkala FI�08700, FINLAND

Тел.: +358 19 357381Факс: +358 19 3573848E-mail: [email protected]Сайт: www.photonium.fiТел.: +358 40 5626797*E�mail: [email protected]*

Компания «Photonium» является ведущимпроизводителем и поставщиком оборудова-ния для производства оптического волокна.Мы предлагаем новую технологию FCVD,которая позволяет улучшить производи-тельность и качество процесса MCVD.«Photonium» – ключевой партнер для раз-работчиков полимерных, микроструктури-рованных и легированных волокон.«Photonium» работает в области автомати-зации сборки в электронике и фотонике. Мыпроизводим сборочные и упаковочные ли-нии для сотовых телефонов, аккумуляторов,зарядных устройств, антенн, высокочастот-ных фильтров, оптических компонентов.«Photonium» – партнер, которомудоверяет финская полупроводниковаяпромышленность.* Контактное лицо:Малинин Алексей Андреевич

ТЕРАЛИНК

Aдрес: Россия, 117997 Москва,ул. Профсоюзная, 84/32,корп. Б2�2, офис 27–30

Тел.: +7 495 787�1777Факс: +7 495 333�3300E-mail: [email protected]Сайт: www.teralink.ru

Компания «Тералинк» образована в 2005 го-ду в результате реорганизации компании «Те-леком Транспорт». Миссия компании «Тера-линк» – поиск, разработка и внедрение в Рос-сии инновационных решений и технологий:• Системы PON• Системы передачи «видео по волокну»• Строительство оптических распредели-тельных сетей доступа (FTTP/FTTH) мето-дом пневмопрокладки волокна• Технология навивки оптического кабеляна провода ЛЭП• Пассивные оптические компоненты.

НПО СТРОЙПОЛИМЕР

Адрес: Россия, 117556 Москва,

ул. Болотниковская, 11, корп. 1

Тел.: +7 495 225�3888,

+7 495 225�3858,

+7 495 225�3873

Факс: +7 495 225�3965

Е-mail: [email protected];

[email protected]

Сайт: www.stroipolymer.ru

ЗАО Научно-производственное объеди-нение «Стройполимер» производит труб-ную продукцию для защиты кабелей свя-зи, сетей водоснабжения, водоотведенияи теплоснабжения. Вся продукция, вы-пускаемая НПО «Стройполимер», соот-ветствует самым высоким требованиямстроительного комплекса. Заказчикиобеспечиваются высококачественнойпродукцией и необходимым для монтажатруб оборудованием, методической и тех-нической литературой. В НПО «Стройпо-лимер» выполняются проекты инженер-ных систем и технический надзор. Учеб-ный центр НПО «Стройполимер» осущес-твляет повышение квалификации и под-готовку специалистов.

ОПТИКТЕЛЕКОМ

Aдрес: Россия, 127236 Москва, Дмитровское ш., 71

Тел.: +7 495 901�9186 (многоканальный)+7 495 755�9088+7 495 487�0125

Факс: +7 495 901�9186E-mail: [email protected]Сайт: www.optictelecom.ruAдрес: Казахстан, 050004 Алматы,

ул. Маметовой, 67, офис 204Тел.: +7 3272 664�002, 664�003Факс: +7 3272 507�327

Компания «ОПТИКТЕЛЕКОМ»: материа-лы, технологии и решения для строитель-ства и эксплуатации ВОЛС.


Адресная книга

КОНЦЕПТ ТЕХНОЛОГИИ

Aдрес: Россия, 117335 Москва,ул. Вавилова, 79, корп. 1, блок 4.

Тел.: +7 495 775�3175 (многоканальный),Факс: +7 495 775�3175E-mail: info@c�tt.ruСайт: www.c�tt.ru

Компания «Концепт Технологии» обра-зована в результате реорганизацииЗАО «Телеком Транспорт», основанного в1996 году. Наша миссия – повышать эф-фективность строительства телекоммуни-кационной инфраструктуры России путемвнедрения лучших новых зарубежныхтехнологий на отечественных сетях связи.Компания предлагает решения, оборудо-вание, программное обеспечение и услу-ги для операторов связи и корпоративныхзаказчиков.

ПТ ПЛЮС

Aдрес: Россия, 192007 Санкт�Петербург,ул. Курская, 21

Тел.: +7 812 320�2471Факс: +7 812 320�2470E-mail: [email protected]Сайт: www.ptfiber.ru

ЗАО «ПТ Плюс» разрабатывает и произ-водит пассивные волоконно-оптическиекомпоненты: соединительные изделия изкомплектующих Corning Cable Systems(оптические шнуры, коннекторы, розетки,адаптеры, аттенюаторы), кабельные сбор-ки, корпусные изделия (телекоммуникаци-онные шкафы и стойки), кроссовое обору-дование. Помимо выпускаемой продукциикомпания поставляет: контрольно-измери-тельные приборы, инструменты и монтаж-ное оборудование, сварочные аппаратыCorning для волокна, волоконно-оптичес-кие кабели и муфты.

OFSOPTICS

Aдрес: Россия, 103104 Москва,Спиридоньевский пер., 9,б/ц Марко Поло, офис 315 (OFS)

Тел.: +7 495 202�7659Факс: +7 495 901�9711E-mail: [email protected];

[email protected]Сайт: http://www.ofsoptics.com

Компания OFS (Optical Fiber Solutions – Оп-тико-Волоконные Решения) – разработчик,производитель и поставщик оптических во-локон, оптических кабелей, компонентов иустройств специальной фотоники для широ-кого диапазона применений в телекоммуни-кационной индустрии. OFS, бывшие оптико-волоконные подразделения LucentTechnologies, работают на рынке телеком-муникационной волоконной оптики с момен-та его зарождения и были первым промыш-ленным производителем оптоволокна длятелекоммуникаций. Свое новое названиеOFS получили после продажи подразделе-ний волоконной оптики Lucent Technologiesкомпании Furukawa в 2001 году. FurukawaElectric Co LTD является владельцем OFS.OFS имеет головной офис и головной заводв г. Норкросс, шт. Джорджия, США, а такжепредприятия и офисы в ряде стран, вклю-чая Россию. В Москве с 2001 года работаетпредставительство OFS. В Воронеже в 1998году было создано совместное предприятиепо производству волоконно-оптических ка-белей «ОФС- Связьстрой-1 Волоконно-Оп-тическая Кабельная Компания».

ОКС 01, Пластком

Aдрес: Россия, 198323 Санкт�Петербург,Волхонское шоссе, 115

Тел.: +7 812 380�3901Факс: +7 812 380�3903E-mail: [email protected]Сайт: www.ocs01.ru

Aдрес: Россия, 198323 Санкт�Петербург,Волхонское шоссе, 115, литера Ж

Тел.: +7 812 746�1761Факс: +7 812 746�1140E-mail: [email protected]Сайт: www.plastcom.spb.ru

Группа компаний ЗАО «ОКС 01»и ЗАО «Пластком» являются ведущимиотечественными производителями опти-ческих кабелей связи (ОК) и защитныхпластмассовых труб (ЗПТ), предназначен-ных для строительства ВОЛП.Выпускаемая продукция обладает широкимспектром преимуществ, что позволяет бытьконкурентоспособными на российском рын-ке и удовлетворять всевозможным требова-ниям заказчиков (оптимальность конструк-ций изделий, современные материалы, вы-сокотехнологичное производство и т.д.).Нашим потребителям предоставляются ус-луги, связанные с консультациями, реко-мендациями при проектировании и строи-тельстве линий связи, а также комплект-ной поставке ОК и ЗПТ с необходимымиаксессуарами и принадлежностями.

Fluke Networks

Главный офис: 6920 Seaway Boulevard

Everett WA 98203 USAПочтовый адрес: PO Box 777

Everett WA 98206 USA

Тел.: 001 425�347�6100

Факс: 001 425�356�5116E-mail: [email protected]

Сайт: www.flukenetworks.com

Компания Fluke Networks предоставля-ет для тестирования распределенный об-зор и централизованный анализ, монито-ринг и оптимизацию сетей предприятия ителекоммуникаций, а также установку исертификацию сетей на основе оптово-локна и меди.Модельный ряд решений SuperVisionSolutions™ предлагает специалистам поустановке, владельцам и специалистам пообслуживанию сетей все необходимое длябыстрой, точной и легкой оптимизации ра-боты сети. Компания Fluke Networks вирту-ально создала категории портативных ка-бельных и сетевых анализаторов, эта про-дукция является широко признанной и ус-танавливает стандарты среди инженеров,занимающихся разработками, анализом иустранением неполадок в ключевых сете-вых устройствах и сетевых приложениях.

ИнститутИнформационных Технологий

Aдрес: Беларусь, 220088 Минск,

Смоленская, 15, офис 907

Тел.: +375 17 294�5972

Факс: +375 17 294�4935

E-mail: [email protected]

Сайт: www.beliit.com

Компания ИИТ – разработчик и произво-дитель широкого спектра контрольно-изме-рительного оборудования для ВОЛС: сис-тем мониторинга, рефлектометров, локато-ров, тестеров, переговорных устройств. От-дельным направлением является производ-ство сложных приборов для испытания оп-тического кабеля при производстве, а так-же наукоемких эталонных приборов.


Интернет�директории


ЗАО «ОКС 01»Производство оптическихкабелей связидля различных условийпрокладки и эксплуатации.

ЗАО «Пластком»Производство защитныхпластмассовых трубдля линейных сооруженийсвязи

www.ocs01.ru www.plastcom.spb.ru

Компания

«ТЕРАЛИНК»Оборудованиеи материалыдля монтажа,строительстваи тестирования ВОЛС

www.teralink.ru

ЗАО «ПТ Плюс»Разработка ипроизводство пассивныхволоконно%оптическихкомпонентов, поставкаизмерительных приборов;инструментов иоборудования, волоконно%оптических кабелей имуфт

www.ptfiber.ru

Компания

«КОНЦЕПТТЕХНОЛОГИИ»Оптические транспортныесистемы. WDM, GEPON.Оборудование для тести%рования ВОЛС и медныхлиний связи.

www.c-tt.ru

OFSОптические волокна,оптические кабели,соединительныеустройстваи компоненты, изделияспециальной фотоники,компенсаторы дисперсиии др.

www.ofsoptics.com

Компания

«PHOTONIUM»Оборудование для производ%ства телекоммуникационногои специального оптическоговолокна, сборочные и упако%вочные линии для сотовыхтелефонов, аккумуляторов,зарядных устройств, антенн,высокочастотных фильтров,отических компонентов и др.

www.photonium.fi

НПП «АЛЬКОР»Технологии Волоконной Оптики:волоконная оптика для систем массо%вых коммуникаций, разработка и реа%лизация комплексных проектов, про%изводство компонентов ВОЛС, пос%тавки измерительного и технологи%ческого оборудования, экспертиза иаудит волоконно%оптических систем исетей, консалтинг и подготовка спе%циалистов

www.alkorfiberoptics.ru

Компания«ИНСТИТУТИНФОРМАЦИОННЫХТЕХНОЛОГИЙ»Производитель контроль%но%измерительного обору%дования для ВОЛС, системмониторинга, приборовдля испытания оптическогокабеля при производствеэталонных приборов

www.beliit.com


Технологии будущего

ВведениеПоляризаторы широко используются в пас-

сивных и активных компонентах современ-

ных волоконно-оптических систем связи.

Они пропускают линейно-поляризованное

излучение с направлением электрического

поля, совпадающим с направлением оси

пропускания, и блокируют компоненту с ор-

тогональной поляризацией (см. рис. 1). Если

блокируемая компонента не поглощается, а

отражается, то устройство может выполнять

функции поляризационного делителя или

объединителя световых пучков.

Работа поляризатора может быть основана

на одном из трех видов анизотропии оптичес-

Е. Г. ПАВЛОВА, МГУ им. М.В. Ломоносова,физический факультет

ПОЛЯРИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОЧНЫХНАНОСТРУКТУР И ИХ ПРИМЕНЕНИЕВ ВОЛОКОННО#ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ

Рис. 1. Прохождение светового пуч�ка через поляризатор. Справа наполяризатор падает неполяризо�ванное излучение, однако через по�ляризатор проходит только излуче�ние, поляризованное вдоль осипропускания поляризатора. Излуче�ние ортогональной поляризацииможет быть направлено по другомупути. В этом случае поляризаторпревращается в делитель поляриза�ции. Если направление всех лучейизменить на противоположное, тоустройство будет работать как объ�единитель поляризованных пучков

Традиционные поляризационныеустройства

Простейшим из традиционно используемых в оптике поляризационных устройств является«стопа Столетова». Это устройство состоит из 8–10 прозрачных диэлектрических пласти-нок, наклоненных под углом Брюстера к оптической оси устройства. Однако чаще в качест-ве поляризаторов используются призмы, изготовленные из двулучепреломляющих крис-таллов. Приведем в качестве примеров несколько наиболее распространенных типов по-ляризационных призм.Призма Николя изготавливается путем склеивания канадским бальзамом (n=1,550) двухполовинок призмы из исландского шпата (n0=1,658 – показатель преломления обыкно-венного луча, 1,486<nе<1,658 – показатель преломления необыкновенного луча). Другой пример – укороченная призма. В ней вместо бальзама используется просто воздушнаяпрослойка. Также возможно изготовление призмы с прослойкой из глицерина. Двоякопреломляющие призмы представляют собой призмы из исландского шпата и стек-ла. Показатели преломления – n0 = 1,66 (обыкновенного луча), nстекла = 1,49, ne = 1,486(необыкновенного луча). В таких призмах обыкновенный луч сильно преломляется на гра-нице раздела стекло–шпат, а необыкновенный луч – мало, так как ne < nстекла.

Еще большее разделение поляризованных пучков по углу можно получить в призмахиз двух кусков исландского шпата (рис. 2). В поляризационных приборах часто используются поляроиды – пленки очень сильно дих-роичного композитного вещества с анизотропией формы. Современные поляроиды вближнем инфракрасном диапазоне (Polar Cor, Corning) изготавливаются из боросиликат-ного стекла, содержащего анизотропные частицы серебра, ориентированные вдоль неко-торой оси. В поляроидах производства фирмы HOYA Corp., Токио, Япония, вместо частицсеребра используются частицы меди.

Рис. 2. Двоякопреломляющие призмы из исландского шпата с различнойориентацией оптических осей




кого материала: дихроизме (поляризационно-

зависимом поглощении), двулучепреломле-

нии либо поляризационно-зависимом отраже-

нии. Для изготовления поляризаторов опти-

ческого диапазона до недавнего времени

преимущественно использовались прозрач-

ные кристаллы, обладающие двулучепрелом-

лением, либо синтетические дихроичные ма-

териалы, известные в обиходе как поляроиды

[1, 2]. Недавно появилась альтернатива таким

традиционно изготавливаемым устройствам:

были созданы синтетические материалы на

основе пленочных наноструктур, обладаю-

щих высокой анизотропией отражения [3–5].

Рис. 4. Поперечное сечение гофри�рованной многослойной диэлект�рической пленки [4, 5]. В качествематериалов с большим и малымпоказателями преломления ис�пользуются кремний (Si) и его дву�окись (SiO2 )

Рис. 3. Нанополяризатор представляет собой пе�риодически расположенные (с периодом нес�колько сот нанометров) на поверхности диэлект�рика нанопроволочки в виде линейной решеткинанопроводников. Излучение, поляризованноетак, что электрическое поле параллельно прово�лочкам, отражается от наноструктуры, а излуче�ние, поляризованное ортогонально проволочкам,проходит через наносруктуру почти без потерь

Рис. 5. Типичный спектр пропускания многослойной периодичес�кой наноструктуры. – рабочий спектральный диапазон поляри�затора на основе такой структуры: ТЕ – волна с ориентациейэлектрического вектора перпендикулярно плоскости падения.ТМ – волна с ориентацией магнитного вектора перпендикулярноплоскости падения

Двулучепреломление формыДвулучепреломление кристаллов объясняется анизотропией электрических свойств мо-лекул, составляющих кристаллы. Однако анизотропия может возникать и вследствие не-изотропности элементов значительно более крупных, чем молекулы. Например, матери-ал, состоящий из совокупности некоторых упорядоченных асимметричных структур изоптически изотропного вещества, размер которых велик по сравнению с размером моле-кул, но мал по сравнению с длиной волны света, обладает анизотропными свойствами. Вэтом случае говорят одвулучепреломленииформы.Идеализированный ма-териал, состоящий изрегулярной системытонких параллельныхпластин с показателемпреломления n1, про-межутки между кото-рыми заполнены мате-риалом с показателемпреломления n2, ведетсебя как отрицательныйоднослойный кристалл соптической осью, нор-мальной к плоскости пластин.Действительно, эффективный показатель преломления n0 одинаков для всех направле-ний электрического вектора, параллельных пластинам и определяется выражением:

n02 = f1n1

2 + f2n22,

где , ,

d1 – толщина пластинок, d2 – расстояние между пластинками.

Поэтому существует только одно направление распространения света – вдоль оптическойоси (т.е. перпендикулярно плоскости пластин), для которого отсутствует двулучепрелом-ление. Эффективный показатель преломления для волны, электрический вектор которойперпендикулярен пластинам, определяется выражением [1]:

Рис. 6. Регулярная система тонких параллельных изот�ропных пластин



Принцип действияВ настоящее время разработано два типа

пленочных поляризационных расщепите-

лей/объединителей, использующих различные

механизмы создания анизотропии отражения.

В пленочном поляризаторе, разработанном

компанией NanoOpto Corporation (США) [3],

используется анизотропия отражения от ме-

таллического зеркала, изготовленного в ви-

де периодической решетки субмикронного

размера (см. рис. 3).

Пленочный поляризатор, созданный фирмой

Photonic Lattice Inc. (Япония) [4, 5], использу-

ет анизотропию отражения от гофрирован-

ной многослойной диэлектрической пленки,

структура которой показана на рис. 4.

Принцип действия поляризаторов на основе

многослойных структурированных пленок ос-

нован на том, что периодические диэлектри-

ческие структуры обладают двулучепрелом-

лением формы [1]. Это значит, что эффектив-

ный показатель преломления слоев зависит

от поляризации света. При этом спектр отра-

жения многослойного диэлектрического зер-

кала зависит от значений показателей пре-

ломления в слоях. Следовательно, если из

анизотропных структур создать многослойное

покрытие, то спектр отражения такого зерка-

ла будет обладать сильной анизотропией.

Спектры пропускания типичного многослой-

ного диэлектрического зеркала на основе пе-

риодической наноструктуры для

двух ортогональных поляризаций

приведены на рис. 5.

Принцип работы поляризато-

ров–делителей пучка на основе

металлических линейных наност-

руктур (линейных решеток) осно-

ван на резком уменьшении коэф-

фициента отражения от такой

структуры для излучения с ориен-

тацией вектора электрического по-

ля, перпендикулярной штрихам ре-

шетки.

Линейные решетки с металличес-

кими «штрихами» используются в

качестве поляризаторов еще со

времен первых опытов Герца по

изучению электромагнитных волн

[1]. Однако до недавнего времени

такие устройства использовались

только в радиодиапазоне электро-

магнитных волн.

Если линейная решетка состоит из

тонких проводящих штрихов с пе-

риодом меньше длины волны, то

такая структура принципиально по-

разному действует на световые

волны, поляризованные вдоль штрихов и

перпендикулярно им. В первом случае ре-

шетка ведет себя так же, как и сплошная

металлическая поверхность, а во втором

случае – как диэлектрик.

Как известно, металлы содержат

свободные электроны, которые

могут колебаться под действием

электрического поля электромаг-

нитных волн. Колебания свобод-

ных электронов вызывают пере-

излучение электромагнитных

волн во встречное направление,

что обеспечивает высокий коэф-

фициент отражения металлов. В

линейной решетке электроны мо-

гут свободно двигаться только в

одном направлении – вдоль ме-

таллических штрихов, но не мо-

гут двигаться перпендикулярно

им. Поэтому-то решетка ведет

себя как металл и отражает свет,

поляризованный вдоль штрихов

(Е� поляризацию), но для света с

ортогональной поляризацией

(Е�) она является диэлектриком

и поэтому пропускает свет.

Чтобы создать анизотропную от-

Рис. 7. Принцип работы оптического изолятора. Ориентация поляризации световой волныпоказана стрелкой . В – магнитное поле, приложенное к фарадеевскому вращателю.Изолятор состоит из двух поляризаторов, оси пропускания которых повернуты на угол45�, и расположенного между ними фарадеевского вращателя плоскости поляризации

WDM-фильтр

Пленочныеполяризационные

объединители пучков

Лазеры накачки

1 1 2 2

Рис. 8. Оптическая схема объедине�ния излучения четырех полупровод�никовых лазеров для накачки эрбие�вых усилителей

��




ражающую пленку, необходимо изготовить

специальную периодическую структуру,

имеющую характерные размеры меньше

длины волны (см. рис. 3) (наноструктуру).

Технология изготовления необходимых для

создания поляризаторов металлических

наноструктур была разработана лишь не-

давно. Параметры поляризаторов на осно-

ве периодических наноструктур приведены

в таблице 1.

Применение тонкопленочных нанопо ляризаторовК числу важнейших устройств волоконно-

отических систем связи относится изолятор,

в состав которого входят два поляризатора.

Напомним, что изолятор – это устройство,

пропускающее свет в одном направлении,

но препятствующее прохождению света во

встречном направлении.

Устройство и принцип действия оптического

изолятора поясняет рис. 7. Главное преиму-

щество тонкопленочных нанополяризаторов

состоит в том, что они допускают объедине-

ние с фарадеевским вращателем плоскости

поляризации. При этом металлические или

диэлектрические пленочные наноструктуры

наносятся непосредственно на поверхности

фарадеевского вращателя поляризации.

Это позволяет на 30% уменьшить размеры

изоляторов как в диапазоне 1300 нм, так и

в диапазоне 1550 нм.

Тонкопленочные нанополяризаторы исполь-

зуются также в качестве делителей или

объединителей поляризованных пучков.

В частности, использование поляризаци-

онных объединителей позволяет увели-

чить в два раза мощность накачки эрбие-

вых усилителей за счет объединения по-

ляризованного излучения двух лазеров

накачки. В сочетании с WDM-фильтром

возможно объединение и большего числа

световых пучков (рис. 8).

Литература1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики.

М.: Наука, 1973.

2. Taylor M., Bucher G. High contrast polariz�

ers for the near infrared // Proc. SPIE,

Polarization Considerations for Optical

Systems II, 1989, vol. 1166, pp. 446–453.

3. Wang J.J. et al. Innovative high�per�for�

mance nanowire�grid polarizers and integrated

isolators // IEEE j. of Selected Topics in QE.,

2005, vol. 11, pp. 241–253.

4. Tyan R., Sun P. et al. Polarizing beal split�

ter based on the anisotropic spectral reflectivi�

ty characteristic of form�birefringent multilayer

gratings // Opt. Lett., 1996, vol. 21,

pp. 761–763.

5. Kawakami S.J., Ishikawa W. et al. Autocloning

delivers photonic�crystal components //

Lightwave, Mar. 2003, vol. 20, pp. 41–45.

Таблица 1

Параметры поляризаторов

Параметр Значение

Пропускание > 97%

Контраст пропускания > 40 дБ

Рабочий диапазонспектра

1,0 … 1,8

Угол зрения от ±10� до ±20�

Рабочий диапазонтемператур -40 … +80�C

Толщина от 0,2 до 0,5 мм

Суть технологии коммутации всплесков

данных (burst switching) заключается в

том, что данные, передаваемые опреде-

ленным отправителем для определенного

получателя, объединяются в группу. Сете-

вые устройства коммутации на время про-

хождения группы устанавливают и поддер-

живают коммутируемое соединение.

Инструкции для устройств коммутации со-

держатся в заголовках, предшествующих

группе данных. Заголовок распространяет-

ся отдельно от группы данных (может ис-

пользоваться специальный канал для заго-

ловков) и содержит информацию о марш-

руте распространения группы и адрес мес-

та назначения группы.

Коммутация всплесков данных эффективна

в многоканальных сетях с сильной неравно-

мерностью трафика в отдельных каналах,

когда периоды отсутствия сигнала сменяют-

ся периодами активной передачи – «всплес-

ками» (всплеск, на наш взгляд, наиболее

адекватный перевод английского термина

burst). Поскольку всплески в разных кана-

лах независимы, то с увеличением числа

каналов суммарный (по всем каналам) тра-

фик сглаживается. Именно в этих условиях

очень эффективно использовали коммута-

ции всплесков данных.

Коммутация всплесков данных не является

абсолютно новой концепцией. Она очень

близка технологии быстрой коммутации ка-

налов, которая была предложена в 1980 го-

ду для обеспечения статистического муль-

типлексирования данных в сетях голосовой

связи [1].

В своей первоначальной форме быстрая

коммутация каналов предназначалась для

совместного использования общего канала

связи с фиксированной скоростью передачи

между несколькими пользователями, пре-

доставляя канал связи в распоряжение того

пользователя, который в данный момент ин-

тенсивно передает информацию. Это зна-

чит, что оборудование предназначено для

передачи всплесков информации. Как толь-

ко в канале возникает затишье, канал связи

быстро передается в распоряжение другого

пользователя. В форме TASI-E [1] техноло-

гия быстрой коммутации каналов использо-

валась для межконтинентальной связи меж-

ду США и Европой.

Развитие идеи разделения ресурсов сети

между группами пользователей получило в

англоязычной литературе название burst

switching. Иногда для обозначения этой же

технологии используются термины «быст-

рая коммутация каналов» (FCS – Fast

Circuit Switching) или «динамическая комму-

тация каналов» (DCS – Dinamicul Circuit

Switching) [2].

Литература1. Easton R.L., Hutchison P.T., Kolor R.W. et al.

TASI�E Communications System // IEEE

Transactions on Communications, vol. 30, No. 4,

pp. 803–807, Apr. 1982.

2. Bohm C., Lindgren P., Ramfelt L. et al. Fast

Circuit Switching for the Next Generation of

High Performance Networks // IEEE Journal on

Selected Areas in Communication, vol. 14,

No. 2, pp. 298–305, Feb. 1996.

КОММУТАЦИЯ ВСПЛЕСКОВ ДАННЫХ


Основы ВОЛС

1. Волноводные перестраиваемые по лупроводниковые лазерыс брэгговскими решеткамиАктивная среда полупроводниковых лазе-

ров представляет собой диэлектрический

волновод, ограничивающий световой пучок

в поперечном к оптической оси сечении.

Для создания перестраиваемых волновод-

ных лазеров необходимо использовать

волноводные перестра-

иваемые селекторы.

Роль селекторов играют

периодические отража-

ющие структуры с

пространственным пе-

риодом порядка полови-

ны длины световой вол-

ны. Такие резонансные

периодические структуры

для создания обратной

связи, называемые также

брэгговскими решетками,

либо наносятся на поверх-

ность волновода, либо

вытравливаются в них.

В лазерах с распределенной обратной

связью (РОС-лазерах или DFB-лазерах) ре-

шетка создается в активной среде. Обрат-

ная связь возникает вследствие брэгговско-

го отражения, распределенного равномерно

по всей активной области (рис.1а) [2,3].

В лазерах с распределенными брэгговски-

ми отражателями (РБО-лазерах или DBR-

лазерах) периодические структуры исполь-

зуются в качестве резонансных отражате-

лей, размещенных вне активной среды

(рис. 1б) [2,3]. Поскольку селективно отра-

жающая и активная (усиливающая) области

пространственно разделены, такие лазеры

предоставляют больше возможностей для

управления спектром излучения.

На основе DFB- или DBR-лазеров можно

создавать интегрированные на одной пла-

нарной структуре фотонные устройства,

включающие в себя перестраиваемый ла-

зер, модулятор и усилитель.

1.1. Перестраиваемые DFB-лазеры

Полупроводниковые лазеры с распреде-

ленной обратной связью являются прос-

тейшими перестраиваемыми волноводны-

ми полупроводниковыми лазерами. В от-

личие от лазеров с интерферометром

Фабри – Перо [3], благодаря спектральной

селективности распределенного отража-

теля, DFB-лазеры работают в одночастот-

ном режиме генерации (т.е. генерация

осуществляется на одной поперечной и

одной продольной моде) [2]. Длина волны

генерации связана с периодом решетки

� выражением:

= 2�nEF /m , (1)

где nEF – эффективный показатель прелом-

ления для генерирующей моды, m – порядок

решетки, в большинстве случаев равный 1.

Такие лазеры естественно использовать в

качестве перестраиваемого источника из-

лучения, так как они обладают заметной

температурной зависимостью частоты (дли-

ны волны) генерации. Коэффициент темпе-

ратурной зависимости длины волны излу-

чения типичного DFB-лазе-

ра составляет 0,1 нм/�С.

Фактически перестраивае-

мые DFB-лазеры отличают-

ся от DFB-лазеров с фикси-

рованной частотой только

одним – они содержат блок

управления температурой

лазера. Простота реализа-

ции таких лазеров – это

главное и очень существен-

ное преимущество перест-

раиваемых DFB-лазеров.

Они уже производятся се-

рийно и выпускаются в

стандартных корпусах, в которых располо-

жены также система мониторинга и привяз-

ки частоты к стандартизованной решетке

частот ITU-T [1].

DFB-лазеры обладают, однако, существен-

ным недостатком – ограниченной областью

перестройки частоты. В обычном DFB-лазере

величина температурной перестройки состав-

ляет 400 ГГц, что обеспечивает перекрытие

8 каналов ITU-T при расстоянии 50 ГГц или

всего 4 каналов при расстоянии 100 ГГц.

Для увеличения диапазона перестройки ис-

пользуются полностью моноблочные интег-

рированные конструкции, содержащие ре-

шетку из нескольких DFB-лазеров, объеди-

ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАТЧИКИ С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ДЛИНОЙ ВОЛНЫИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ DWDM#СЕТЕЙ СВЯЗИЧАСТЬ 2*

О. Е. НАНИЙ, д.ф.�м.н., главный редактор журнала Lightwave Russian Edition

Рис. 1. Структурные схемы волноводных лазеров с периодическимиструктурами (решетками), используемыми для создания обратнойсвязи:а) DFB�лазер; б) DBR�лазер. HR – зеркало с большим коэффициентомотражения; AR – просветляющее покрытие; LR – зеркало с низким ко�эффициентом отражения

* Продолжение, начало в [1].




ненных в один блок. Так, блок из восьми па-

раллельно расположенных DFB-лазеров и

объединенных многомодовым волноводным

объединителем (MMI) позволяет обеспечить

диапазон перестройки до 60 нм. Для увели-

чения выходной мощности такого перестра-

иваемого лазера на выходе устанавливает-

ся усилитель (см. рис. 2).

Разработаны и исследованы различные

конструкции многоэлементных перестраива-

емых лазеров с числом элементарных DFB-

лазеров в решетке от 2 до 8.

1.2. Перестраиваемые DBR-лазеры

Перестраиваемые DBR-лазеры – это волно-

водные аналоги лазеров с внешним резонато-

ром. Отличие заключается в том, что актив-

ная усилительная часть лазера и внешний ре-

зонатор интегрированы (объединены) на од-

ной подложке – при помощи одного

волновода (см. рис. 1б). Простейший

вариант DBR-лазера содержит один

отражатель в виде распределенной

брэгговской дифракционной решетки,

а роль второй решетки выполняет то-

рец полупроводникового кристалла

(иногда с диэлектрическим покрыти-

ем). Решетка обычно создается перио-

дической модуляцией толщины волно-

вода, что приводит к периодической

модуляции эффективного показателя

преломления для распространяющей-

ся моды. Такая модуляция показателя

преломления приводит к эффективной

связи между встречными волнами при

выполнении условия Брэгга (1). Для

получения узкого спектра отражения

решетки делают относительно больших раз-

меров и с

небольшой

глубиной

модуляции.

Перестрой-

ка длины

волны осу-

ществляет-

ся путем

инжекции

носителей

заряда в

область ре-

шетки. При

этом показа-

тель прелом-

ления nEF уменьшается и, следовательно, из-

меняется резонансная длина волны (1). Рас-

четы пока-

зывают, что

для увели-

чения диа-

пазона пе-

рестройки

запрещен-

ная зона

пассивной

части долж-

на быть

близка к

энергии фо-

тонов (или к

величине

запрещен-

ной зоны

усилитель-

ной облас-

ти). Но слишком близкими их делать нельзя

из-за увеличения затухания световой волны.

Простота конструкции и возможность интег-

рации с волноводными усилителями и моду-

ляторами делают DBR-лазеры очень привле-

кательными. Однако область их перестройки

определяется величиной относительного из-

менения эффективного показателя преломле-

ния и ограничивается величиной менее 20 нм.

Для увеличения диапазона перестройки раз-

работаны новые типы перестраиваемых DBR-

лазеров, рассматриваемых в следующих раз-

делах: SG DBR-лазеры и SSG DBR-лазеры.

1.3. Лазеры с профилированными брэгго-

вскими отражателями

(SG DBR-лазеры)

Структура лазера с профилированными

брэгговскими отражателями (SG DBR-лазе-

ра) аналогична структуре DBR-лазера. От-

личие заключается в том, что в SG DBR-ла-

зерах используются два отражателя, выпол-

ненных в виде распределенных профилиро-

ванных дифракционных решеток (sampled

diffraction grating – SG), которые одновре-

менно выполняют роль узкополосных

фильтров (рис. 3). Такие структурированные

решетки расположены по обеим сторонам

от области усиления.

Каждая профилированная решетка (SG)

представляет собой периодическую струк-

туру из повторяющихся с периодом �S

участков с нанесенной брэгговской решет-

кой размером �G и участков без решетки

(увеличенная область показана на рис. 3).

Периоды �S профилей двух решеток отли-

чаются примерно на 10%.

Принцип селекции длины волны и перест-

ройки основан на эффекте Вернье и анало-

гичен принципу перестройки селектора,

Рис. 2. Схема перестраиваемого 8�эле�ментного DFB�лазера с оптическим уси�лителем: SOA – полупроводниковыйусилитель, MMI – многомодовый пла�нарный объединитель, Array – решеткаиз 8 DFB�лазеров

Рис. 4. Упрощенная структурная схема интегрированногомоноблочного оптического излучателя с перестройкой частотына основе SG DBR�лазера

Рис. 3. Схема электронной перестройки частоты (длины волны) влазере с профилированными брэгговскими отражателями(SG�DBR). Период решетки и период структуры обычно имеютотношение 1:10



состоящего из двух интерферометров Фаб-

ри – Перо (см. рис. 11 статьи [1]). Спектр

отражения каждого из двух зеркал предс-

тавляет собой периодически расположен-

ные максимумы отражения (их спектр отра-

жения аналогичен спектру пропускания ин-

терферометра Фабри – Перо), при этом

расстояние между максимумами отличает-

ся примерно на 10%. Генерация осущес-

твляется на длине волны, на которой мак-

симумы отражения двух зеркал совпадают

(так как периоды следования максимумов

различны, они совпадают только для од-

ной-единственной частоты).

Каждое из двух зеркал (переднее и заднее)

перестраивается примерно в диапазоне

10 нм, что обеспечивает перестройку длины

волны излучения лазера в диапазоне 100 нм.

Вторая секция (Усиление)

служит для усиления све-

тового излучения. Третья

секция (Фаза) обеспечи-

вает тонкую подстройку

оптической длины резона-

тора лазера и, следова-

тельно, тонкую подстрой-

ку частоты генерации.

Схема разработанного на

основе SG DBR-лазера

интегрированного моноб-

лочного излучателя с пе-

рестройкой частоты при-

ведена на рис. 4.

1.4. SSG DBR-лазеры

SSG DBR-лазеры представляют собой мо-

дификацию лазеров с профилированными

решетками (SG DBR-лазеров).

Эти два типа лазеров функционально иден-

тичны и отличаются только строением брэг-

говских зеркал. В SSG DBR-лазерах решет-

ки брэгговских зеркал периодически чирпи-

рованы (т.е. промодулирована их простран-

ственная частота), а в SG DBR-лазерах пе-

риодически промодулирована амплитуда.

Как и в профилированных решетках,

пространственный период модуляции в

SSG-решетках определяет расстояние

между частотными максимумами отраже-

ния. Преимущество SSG-решеток перед

SG-решетками состоит в том, что SSG-ре-

шетки не имеют «пустых»

участков и, следователь-

но, необходимый коэф-

фициент их отражения

можно получить при

меньшей глубине модуля-

ции волновода.

2. Другие типыперестраиваемыхлазеров2.1. Кольцевые волно-

водные лазеры

Предложено и исследо-

вано много различных

конструкций перестраи-

ваемых лазеров с коль-

цевым резонатором. Для

перестройки частоты в

них используются состав-

ные селекторы с перест-

раиваемым спектром

пропускания.

В качестве примера на рис. 5 приведена

схема перестраиваемого кольцевого лазера

с лестничным фильтром и кольцевым интер-

ферометром.

Область свободной дисперсии кольцевого

резонатора составляет 100 ГГц, что в точ-

ности равно расстоянию между каналами

стандартного частотного плана ITU. Лест-

ничный фильтр обладает более плавной за-

висимостью пропускания от частоты, чем

кольцевой резонатор. Если максимум про-

пускания фильтра настроен на резонансную

длину волны кольцевого резонатора, то со-

седние максимумы кольцевого резонатора

имеют дополнительные потери 1,4 дБ. Такая

величина дополнительных потерь соседнего

резонанса обеспечивает коэффициент по�

давления боковых мод лазера (SMSR) на

уровне 30 дБ. Изменяя резонансную длину

волны (частоту фильтра), можно настроить-

ся на любой резонанс кольцевого резонато-

ра из периодического набора резонансов с

периодом 100 ГГц.

2.2. Лазеры с волоконными брэгговскими

решетками

Разработаны конструкции перестраивае-

мых лазеров, в которых используется соче-

тание селективных свойств профилирован-

ной брэгговской отражающей решетки, соз-

даваемой в отрезке волокна, и селектив-

ных свойств интерферометра Фабри – Пе-

ро, образованного торцами полупроводни-

кового кристалла. Принцип перестройки

частоты лазера иллюстрирует риc. 6. Как

видно из рисунка, это еще одна реализация

принципа Вернье – генерация осуществля-

ется на общем максимуме отражения для

двух селекторов. Одним селектором в дан-

ном лазере является профилированная

брэгговская решетка, а роль второго селек-

тора выполняет интерферометр Фабри –

Перо, образованный торцевыми поверхнос-

тями полупроводникового кристалла.

3. Контроль и стабилизация частотыперестраиваемых лазеров Контроль частоты излучения перестраивае-

мого полупроводникового лазера осущес-

твляется с помощью системы измерения на

основе внешнего селектора (рис. 7).

Выходное излучение перестраиваемого ла-

зера делится на две части делителем. Одна

часть подается на фотодиод ФД1, измеряю-

щий мощность выходного излучения. Вто-

рая часть пучка проходит через эталонный

Рис. 5. Оптическая схема перестраиваемогополупроводникового лазера с кольцевымрезонатором

Рис. 6. Принцип перестройки чистоты комбиниро�ванного полупроводникового лазера. Вверху опти�ческая схема лазера. Внизу резонансные длиныволн интерферометра Фабри – Перо, образованноготорцами полупроводникового кристалла, и структу�рированной брэгговской решетки (SFBG) в отрезкеодномодового волокна. Генерация осуществляетсяна длине волны, совпадающей одновременно с ре�зонансом интерферометра Фабри – Перо и макси�мумом отражения SFBG




интерферометр (эталон Фабри – Перо) и по-

падает на фотодиод ФД2. Сигнал с фотоди-

ода ФД2 пропорционален выходной мощ-

ности и отстройке от резонансной частоты

эталона. Поэтому измеренные значения сиг-

налов с ФД1 и ФД2 позволяют вычислить

величину отстройки и обеспечить привязку

частоты к заданному значению частоты из

частотного плана ITU-T.

Для работы системы необходим еще «гру-

бый» селектор для переключения на нуж-

ную частоту гребенки ITU.

ВыводыПерестраиваемые в широком диапазоне

полупроводниковые лазеры, как ожидает-

ся, дадут возможности операторам сетей

связи предоставлять дополнительные услу-

ги, среди которых сдача в аренду спект-

рального канала по запросу клиента. Кро-

ме того, они позволяют снизить стоимость

обслуживания существующих сетей. И

главное, в сетях следующего поколения

(NGN) они решающим образом увеличат

пропускную способность оптических узлов

на базе реконфигурируемых кросс-соеди-

нений, переключателей и мультиплексоров

ввода-вывода. Это обеспечит возможность

расшить «узкие места» в соединениях се-

тей дальней связи с региональными и го-

родскими сетями связи. Перестройка дли-

ны волны обеспечивает многократный рост

числа логических соединений и увеличива-

ет надежность работы схем защиты и вос-

становления сети.

Указанные перспективы практического ис-

пользования перестраиваемых лазеров обес-

печили широкий фронт их исследований

многими компаниями. Эти исследования при-

вели к разработке целого ряда различных

типов лазеров, описан-

ных в статье. Каждая

из конструкций облада-

ет определенными пре-

имуществами и недос-

татками, поэтому од-

нозначно назвать побе-

дителя по всем пара-

метрам сегодня нельзя.

Скорее всего, развитие

перестраиваемых лазе-

ров по-прежнему будет

идти по нескольким

направлениям.

Сегодня разработки

полупроводниковых ла-

зеров вышли на стадию создания моделей,

пригодных для массового производства.

На их основе уже выпускаются опти-

ческие передатчики с перестраивае-

мой длиной волны излучения для ис-

пользования в динамически перестра-

иваемых DWDM-сетях связи.

Литература1. Наний О.Е. Оптические передатчи�

ки с перестраиваемой длиной волны

излучения для DWDM�сетей связи.

Часть 1 // Lightwave Russian Edition,

2006, № 1, с. 51–56.

2. Ackerman D.A. et al. Telecommunication

lasers // Optical fiber telecommunications, IV A,

2002.

3. Наний О.Е. Оптические передатчики //


4. Robbins D. J. et al. Co�packaging of mono�

lithic, full C�band tuneable lasers with GaAs

modulators for 10Gbps transmitters // ECOC�

IOOC�2003 Proceedings, vol. 4, pp. 882–883,

Rimini, 2003.

5. Matsuo S. et al. Digitally Tunable Laser

Using Ladder Filter and Ring Resonator //

ECOC�IOOC�2003 Proceedings, vol.4, pp.

884–885, Rimini, 2003.

6. Bergonzo A. et al. 12�channels 200GHz�spac�

ing digitally tunable external cavity laser with fast

wavelength switching // ECOC�IOOC�2003

Proceedings, vol.4, pp. 888–889, Rimini, 2003.

7. Paoletti R. et al. Small chip size, low power

consumption, fully electronic controlled tunable

laser source with 40 nm tuning range and 20

mW output power for WDM applications //

ECOC�IOOC�2003 Proceedings, vol. 4,

pp. 886–887, Rimini, 2003.

8. Takabayashi K. et al. Widely (90 nm)

Wavelength Tunable Laser Using a

Semiconductor Optical Amplifier and an Acousto�

Optic Tunable Filter // ECOC�IOOC�2003

Proceedings, vol.4, pp. 890–891, Rimini, 2003.

Рис. 8. Зависимость сигнала ошибки отдлины волны определяется функциейпропускания интерферометра Фабри –Перо. Точки – стандартизованные значе�ния частотного плана ITU�T

Рис. 7. Оптическая схема устройства контроля истабилизации частоты

Аналитический центр

Ethernet

EPON

GPON

FTTH

SONET

SDHT1/E1

CESoP

VoIP

OSITCP/IP

DWDM

EDFA DFB

CWDM

ADSLPOTS QoS

Экономическое моделирование

Прогнозирование

КонсалтингСоздание индивидуальных и групповых маркетинговых отчетовПоиск партнеров и поставщиков оборудованияСоставление экономических прогнозовПроведение семинаров и конференцийАнализ рынка волоконной связиНаписание целевых статейDirect Mail

Тел.

(495

) 939

31

94