Одномодовый и многомодовый волоконно-оптический кабель: отличия и правила выбора

Монтаж ВОЛС

Выбор и обслуживание сварочного аппарата для ВОЛС

• Какие характеристики важны и какие не важны при выборе сварочного аппарата для оптических волокон?
• Надежность и обслуживание сварочных аппаратов для оптоволокна
• Способы юстировки (выравнивания) оптических волокон
• Чистка сварочного аппарата для ВОЛС – все секреты и особенности

Технологии построения сети

• Архитектура сети доступа. Распространенные и перспективные технологии.
• Архитектура PON. Преимущества и недостатки.
• FTTA (волокно до антенны) – будущее антенно фидерных трактов операторов беспроводной связи!

Монтаж кабеля

• Способы построения PON сети в коттеджном поселке
• Какой инструмент нужен для монтажа оптического кабеля?
• Типы оптических разъемов
• Установка Splice-on (FUSEConnect) коннектора на оптический кабель
• Типы полировки оптических коннекторов (UPC и APC)
• Можно ли соединять оборудование и линию одномодовой ВОЛС многомодовыми патчкордами?

Что важно учитывать?

Может показаться, что на стадии подключения коннектора в оптический адаптер нет ничего сложного. Как воткнуть вилку в розетку. Однако, нет.

Давайте посмотрим хотя бы с точки зрения технологии. Что представляет собой комплект — патчкорд/пигтейл + адаптер? Это стыковка двух оптических волокон, толщина которых примерно равна толщине человеческого волоса. При этом сдвиг соединения даже на 1 микрон вызывает потерю мощности.

То есть кроссовое соединение должно обеспечить:

• идеально точное соприкосновение сердечников (оптоволокна);
• защиту этого идеального соприкосновения от внешних влияний — сдвигов, возникновения воздушного зазора и т.п.;
• механическую защиту волокон при многократном соединении-разъединении;
• механическую защиту кабеля в коннекторе при изгибе, выдергивании и т.д.

В частности, именно поэтому создано столько типов оптических коннекторов. Каждый производитель стремился создать идеальный разъем именно под свое оборудование.

Но это еще не все сложности

Для обеспечения точного соединения наконечники оптических коннекторов не должны иметь трещин (если трещина пересекает оптоволокно, такой коннектор заменяется), не должны быть пыльными и грязными. Даже если вы просто прикоснулись к нему пальцем — след нужно тщательно вытереть спиртовой салфеткой. Каждая пылинка, загрязнение и т.д. — это ослабление, затухание сигнала, обратные отражения.

Поэтому оптические коннекторы регулярно протираются спиртом, а розетки — продуваются сжатым воздухом или очищаются специальными палочками.

На рисунке справа — наконечник коннектора после прикосновения пальца и после очистки.

Механическая прочность соединений обеспечивается в каждом типе разъемов по-разному, но в основном это:

• особо прочный материал наконечника коннектора — керамика, металлокерамика;
• защитные пластиковые и металлические колпачки над разъемами;
• защелки и фиксаторы положения как в оптических адаптерах, так и в «вилках»;
• кевларовые и другие армирующие нити под оболочкой отрезка кабеля, ведущего к разъему.

Подключение и установка

Прежде чем я вам расскажу куда именно подключать кабель, нужно его правильно прокинуть. Если вы правильно выбрали провод, то он будет примерно на 10-15 см больше чем расстояние от телевизора до колонок. Как я уже и говорил, «оптика» не терпит сильных перегибов, так как угол отражения внутри будет слишком большой.

Поэтому для начала просто прокиньте кабель. Теперь, чтобы подключить телевизор к оптическому проводу, нужно в первую очередь найти данный порт на ящике. Он обычно имеет названия: Optical Audio, Optical Digital Audio Out, SPDIF или Toslink. Вход также обычно закрыт пластиковой крышечкой. Достаточно слегка подтолкнуть кабель, и крышечка откроется. Далее без фанатизма, но уверенно подключите кабель к порту.

Теперь находим аналогичный порт на аудио системе и подключаем второй конец провода. После подсоединения включаем телевизор и систему. По идее при подключении – аудиосигнал сразу должен идти на данный порт. Если этого не произошло, то проверьте в настройках активные аудиовыходы. Если звук есть, то соединение произошло успешно. Если звука нет, то подкрутите громкость на колонках, также проверьте, чтобы уровень громкости был не нулевым и на телевизоре. Как видите подключение оптического кабеля к телевизору не такая сложная задача – как кажется на первый взгляд. Если у вас возникли какие-то трудности – пишите об этом в комментариях.

Сравнение кабелей для разводки интернета в доме

Поскольку, пожалуй, единственной сферой, в которой можно использовать коаксиальный кабель, осталось кабельное телевидение, в наше сравнение мы его включать не будем. А вот про два других решения поговорим подробнее:

1. Скорость и пропускная способность

Здесь однозначно выигрывает оптоволокно — максимальная поддерживаемая скорость ограничивается значением в 200 Гбит/с, с использованием витой пары можно добиться результата в 20 Гбит/с. Однако абонентское оборудование, в большинстве своем, такие скорости не поддерживает. А, значит, можно перейти к следующему критерию.

2. Цена

Если сравнивать стоимость, то увидим, что стоимость метра и витой пары, и оптоволокна находится примерно в одном и том же диапазоне. По крайней мере, если требуется менее 100 м кабеля, сколь-то значимой разницы наблюдаться не будет.

3. Монтаж и использование

Витая пара сегодня более распространена. Ее легче найти в продаже, она более прочна, требует меньшего опыта для проведения монтажных работ. Оптоволокно хрупче, при его прокладке нужна достаточная сноровка. Оптоволоконный кабель традиционно применяется для создания магистральных трасс, смысла использовать его для одного домохозяйства фактически нет. Ну и конечно нельзя не отметить более простой способ установки коннекторов на витую пару.

Типы кабелей для разводки интернета

Выбирать придется из трех вариантов:

• коаксиального;
• оптоволоконного;
• витой пары.

Разберемся подробнее.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель в создании локальных сетей практически не используется. Возможно, кто-то еще помнит период его активного применения в этой сфере, однако большинству пользователей (да и инженеров) такой опыт вряд ли знаком. Сначала он уступил место телефонной лапше, потом на смену пришла витая пара.

Мы не будем подробно рассуждать о данном типе кабелей, поскольку сегодня применение его для разводки нецелесообразно: излишне высокая сложность монтажа и цена коннекторов — минусы, которые здесь перевешивают все возможные плюсы.

Выбираем кабель для цифрового ТВ

Витая пара

Витой парой называют кабель, в структуре которого есть не менее одной пары изолированных проводников. Проводники, чтобы обеспечить более устойчивую связь между собой, переплетены друг с другом. В продаже можно найти два варианта исполнения таких кабелей: UTP и STP. Вторая отличается наличием оболочки, вокруг каждой пары, а также оболочкой из фольги или металла, в которую помещены все проводники. Экранированный кабель обладает лучшими характеристиками в плане сопротивления шумам.

Чаще всего используют неэкранированную витую пару. Она доступна по цене и проста в монтаже.

Оптоволоконный кабель

Волоконно-оптический кабель — кабель, при создании которого используются прозрачные нити, волоконные светодиоды, а в них сигнал передается в виде фотонов путем полного внутреннего отражения.

Если нужен интернет на дачу, а кабельных сетей поблизости нет

По сути, оптоволокно является своеобразным потомком коаксиального кабеля. Только в нем вместо металлического сердечника применяют помещенное в тонкую оболочку стекловолокно. Данная технология позволяет передавать сигнал без потери качества на десятки километров.

Как выбрать оптический кабель

Итого, подведем небольшой итог. Для того, чтобы определиться с выбором конкретной конструкции оптического кабеля для поставленной задачи необходимо:

1. Узнать где будет использоваться кабель.
2. Длина планируемой трассы (линии связи).
3. Определить условия эксплуатации.
4. Рассчитать нагрузку на кабель с учетом расстояния между опорными сооружениями (если имеются).
5. Подобрать соответствующую конструкцию из предложенной.

Или же Вы всегда можете проконсультироваться с нами. Мы будем рады помочь Вам разобраться во всех технических сложностях и нюансах этого процесса и поможем сделать правильный выбор.

Покупатель вправе отказаться от заказанного товара в любое время до его получения. Возврат и обмен некачественных товаров

Возврат или обмен товара
ненадлежащего качества
производится в течение
14 дней
с момента покупки представителями организации,
продавшей
данный товар, наименование которой указано на
товарном
и
кассовом
чеках. Возврат или обмен товара производится в том же пункте самовывоза, где он был получен. В случае если товар был доставлен
курьером
, приобретён в пункте самовывоза в
Ховрино
или в одном из пунктов выдачи компакии
СДЭК
, то возврат и обмен производит технический по адресу: Москва, ул.Зеленоградская, д.15, с понедельника по пятницу с 11:00 до 18:00. По истечении
14 дней
с момента покупки, приём претензий по качеству, а также гарантийное обслуживание, производят
уполномоченные сервисные центры
, адреса которых можно найти на сайте производителя соответствующего товара или уточнить у менеджера нашего интернет-магазина по телефону: +7 (800) 700-55-93.

Возврат и обмен качественных товаров

Возврат или обмен товара
надлежащего качества
проводится в течение
14 дней
в случае получения товара в
пункте самовывоза
или в течение
7 дней
в случае доставки
курьером
(Ст.25, 26 ЗоЗПП). Возврат или обмен товара производится в том же пункте самовывоза, где он был получен. В случае если товар был доставлен
курьером
, приобретён в пункте самовывоза в
Ховрино
или в одном из пунктов выдачи компакии
СДЭК
, то возврат и обмен производит технический по адресу: Москва, ул.Зеленоградская, д.15, с понедельника по пятницу с 11:00 до 18:00.

***

Покупатель производит доставку товара для возврата или обмена
самостоятельно
и за свой счёт.

Возврат или обмен товара надлежащего качества

проводится, если он не был в употреблении, сохранены его упаковка, товарный вид, потребительские свойства, пломбы, фабричные ярлыки, а также имеются
товарный
или
кассовый
чек, подтверждающие факт приобретения данного товара (Ст.25, 26 ЗоЗПП).

***

Обмену или возврату
не подлежат
товары
надлежащего качества
после
вскрытия упаковки
(Ст 481 ГК РФ: нарушение товарного вида изделия).

***

Обмену или возврату
не подлежат
товары
надлежащего качества
, входящие в
перечень
технически сложных товаров, утверждённый Постановлением Правительства РФ № 924 от 10.11.11.

В нашем ассортименте к технически сложным товарам

относятся: вебкамеры, видеорегистраторы, игровые приставки, игровые рули, навигаторы, планшеты, смартфоны, радар-детекторы, радиостанции, радиотелефоны, смарт ТВ приставки, все устройства Wi-Fi, все устройства Bluetooth, внешние жесткие диски, все беспроводные устройства (мыши, клавиатуры, наушники, гарнитуры, джойстики и др.).

***

Обмену или возврату
не подлежат
товары при наличии
механических повреждений
.

Обмен и возврат товара производится на основании заявления

, заполненного и подписанного покупателем. При возврате товара надлежащего качества составляются
акт о возврате товара
, в котором указываются: · — полное наименование продавца · — фамилия, имя, отчество покупателя · — паспортные данные покупателя · — наименование товара · — дата покупки товара · — сумма, подлежащая возврату · — подписи продавца и покупателя

При возврате товаров, покупателю возвращается денежная сумма, уплаченная за товар, не позднее десяти дней

со дня предъявления соответствующего требования,
за исключением
расходов продавца на доставку товара покупателю (Ст.25, 26 ЗоЗПП).

***

Возврат денег покупателю осуществляется на основании
расходно-кассового ордера
(форма КО-2) только
при наличии паспорта
(Письмо ЦБ РФ от 04.10.93 №18, ч.2, п.15).

Порядок возврата из других городов товаров надлежащего (рабочий) и ненадлежащего (брак) качества в интернет-магазин PCSHOP.ru

***

При отсутствии продавца в месте нахождения покупателя
возврат
указанных товаров
осуществляется покупателем
в место нахождения продавца. При этом продавец обязан возместить покупателю расходы, связанные с возвратом указанных товаров, при условии, если подтвердится неисправность товара. (Ст.18 п.7 ЗоЗПП).

1. Отправка к нам осуществляется только

через транспортную компанию
СДЭК
, посылкой ЭКОНОМ
склад – склад
(
Москва, ПВЗ Весенняя, номер MSK138, получатель — ИП Волков Павел Юрьевич
). Пожалуйста не отправляйте нам товары другими транспортными компаниями. 2. При отправке приложите копию
кассового чека
и документа о покупке. 3. Товар не должен иметь
механических повреждений
, быть в
оригинальной, непомятой
упаковке. 4. Компенсация стоимости доставки (при обнаружении брака) осуществляется только при соблюдении пунктов
1, 2 и 3
. 5. После отправки обязательно вышлите нам на почту
[email protected]
копию
накладной СДЭК
или
трек-номер
для отслеживания нахождения груза. 6. После получения наш технический отдел проверяет товар, и выдает заключение: брак или рабочий. 7. Если подтверждается брак, то Вам возмещается стоимость товара + стоимость пересылки. 8. Если товар рабочий, то Вам возмещается только сумма за товар, стоимость пересылки не возвращается, или товар высылается Вам обратно за Ваш счет. 9. Возврат денег производится по реквизитам карты получателя. Реквизиты (номер счета карты, расчетный счет, наименование банка и тд.) необходимо отправить на почту «[email protected]».

Наши контакты: Москва, интернет магазин PCSHOP, тел. +7 800 700 55 93, технический отдел, доб. 101, время работы — ПН-ПТ 11:00-18:00 (Московское время).

Силовые кабели

Среди наиболее популярных в последнее время видов кабельной продукции можно назвать кабель ВВГ и его модификации. ВВГ обозначается силовой кабель с изоляцией ТПЖ из ПВХ, оболочкой (кембриком) из ПВХ, медным материалом жилы, не имеющий внешней защиты.
Используется для передачи и распределения электрического тока, рабочее напряжение 660 – 1000 В, частота 50 Гц. Количество жил может варьироваться от 1 до 5. Сечение – от 1,5 кв.мм до 240 кв.мм. Жилы могут быть как одно-, так и многопроволочными.

ВВГ применяется в широком диапазоне температур: от – 50 до + 50 ºС. Выдерживает влажность до 98% при температуре до + 40 ºС. Кабель достаточно прочен на разрыв и изгиб, стоек к агрессивным химическим веществам. При монтаже следует помнить, что каждый кабель или провод имеет определенный радиус изгиба. Это означает, что для поворота на 90º в случае с ВВГ радиус изгиба должен быть не меньше 10 диаметров сечения кабеля. Внешняя оболочка, как правило, черного цвета. Не распространяет горение.

Разновидности ВВГ:

• АВВГ – те же характеристики, только вместо медной жилы используется алюминиевая;
• ВВГнг – кембрик с повышенной негорючестью;
• ВВГп – наиболее часто встречающаяся разновидность. Сечение кабеля не круглое, а плоское;
• ВВГз – пространство между изоляцией ТПЖ и кембриком заполнены жгутами из ПВХ или резиновой смесью.

КГ расшифровывается очень просто – кабель гибкий. Это проводник с рабочим переменным напряжением до 660 В, частотой до 400 Гц или постоянного напряжения 1000 В.

Жилы медные, гибкие или повышенной гибкости. Их количество варьируется от 1 до 6. Изоляция ТПЖ – резина, внешняя оболочка из того же материала. Диапазон рабочих температур от – 60 до + 50 ºС. Кабель применяется в основном для подсоединения различных переносных устройств. Есть разновидность КГнг с негорючей изоляцией. КГ прекрасно зарекомендовал себя именно в качестве кабеля, работающего практически при любых условиях на открытом воздухе.

АБН: Стекла для изготовления оптических волокон и кабелей

АБН: Стекла для изготовления оптических волокон и кабелей

Стекла для изготовления оптических волокон и кабелей
Ларин Ю.Т., кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом оптических кабелей ОАО «ВНИИ КП»

Стекла для оптических волокон, работающих на длине волны 0,63-1,55 мкм.

Из большинства видов стекол самым низким поглощением в видимой и ближней инфракрасной области спектра обладает плавленый кварц — при условии высокой степени очистки и гомогенности. Значительные преимущества кварца обусловлены малыми внутренними потерями на рассеивание. Для оптических волокон (ОВ) из плавленого кварца самое низкое значение поглощения составляет 1,9 дБ/км на длине волны 0,85 мкм, 0,291 дБ/км на длине волны 1,3 мкм и 0,154 дБ/км на длине волны 1,55 мкм. Таким образом, собственное поглощение материала еще меньше. Однако высокая температура плавления кварца, с одной стороны, требует специальной технологии для изготовления оптического волокна (ОВ), а с другой — помогает избавиться от различных примесей, которые испаряются при более низких температурах.

Стекла, применяемые для изготовления световодов (сердцевины и оптической оболочки), различаются показателями пре-ломления n. В кварц (показатель преломления n = 1,4585 на длине волны 0,589 мкм) добавляется оксид бора (n = 1,4585 на длине волны 0,589 мкм), снижающий показатель преломления (рис. 1).

Длительный отжиг боросиликатного стекла приводит к увеличению n.

Другой способ понизить показатель преломления плавленого кварца — добавить в него фтор. В отличие от метастабильного характера изменения этого показателя у чистого боросиликата, снижение его у боросиликатного стекла с добавкой фтора — внутреннее свойство атомов фтора в матрице SiO2. Разность показателей преломления чистого SiO2 и материала с добавкой фтора увеличивается линейно с повышением молярной концентрации фтора вплоть до нескольких процентов. Показатель преломления кварца уменьшается на 0,2% при изменении молярной концентрации фтора на 1%. При этом оптические свойства кварца не ухудшаются. Фторирование кварца позволяет уменьшить рассеивание Рэлея и минимизировать волновые потери. Однако легирование фтором увеличивает вероятность возникновения трещин и уменьшает прочность стекла, а, кроме того, делает кварц более чувствительным к диффузии водорода.

Все другие добавки к плавленому кварцу — такие, как GeO2, P2O5, TiO2, Al2O3, Sb2O3 приводят к увеличению показателя преломления по сравнению с чистым кварцем без ухудшения его оптических свойств. Молярные доли этих оксидов в кварце могут меняться в пределах от 1 до 15%. Показатель преломления увеличивается на 0,001 при увеличении молярной доли GeO2 на 1% (рис. 2). При молярной концентрации двуокиси германия 20-процентный показатель преломления увеличивается на 1,4%.

Кварц с добавкой германия, который может быть использован в качестве материала сердцевины ОВ, имеет широкое окно прозрачности почти до 1,7 мкм.

Более предпочтительным в качестве легирующего материала (как более дешевого) является фосфорный ангидрид Р2О5. При добавлении к плавленому кварцу Р2О5 для образования бинарного стекла внутреннее поглощение материала и рэлеевское рассеяние увеличиваются весьма незначительно. Фосфорный ангидрид сублимируется при температуре 300°С, гигроскопичен и имеет температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) почти в 25 раз больше, чем у плавленого кварца. Однако он образует с ним (кварцем) устойчивое бинарное стекло, тепловое расширение которого сравнимо с тепловым расширением чистого кварца при молярных концентрациях Р2О5 вплоть до 25%. Полученное стекло не проявляет почти никакой тенденции к ликвации или кристаллизации. Оно также устойчиво к воздействию воды. Показатель преломления фосфоросиликатного стекла увеличивается линейно (во всяком случае, для небольших содержаний оксида фосфора) с увеличением концентрации Р2О5. Начальный прирост показателя преломления при изменении молярной концентрации Р2О5 на 1% составляет 0,043%. Вязкость и ТКЛР P2O5 и SiO2 различаются, и это ограничивает количество фосфорного ангидрида, которое может быть введено в плавленый кварц для изготовления ОВ. При добавлении в массу кварца 1% TiO2 показатель преломления увеличивается почти на 0,026%. Двойная стеклообразующая система с добавкой в плавленом кварце хороша тем, что титан может входить в матрицу стекла с различными степенями ионизации.

Причем некоторые из них обладают заметным поглощением в спектральной области, представляющей рабочий интервал ОВ. Добавка Ti3+ особо сильный поглотитель, и ее трудно окислить полностью. Необходима специальная термическая обработка титана при наличии воды и температуре ниже точки плавления стекла, которая приводит к образованию двуокиси титана и водорода.

Для повышения показателя преломления можно использовать оксид алюминия, потери на рассеивание у которого ниже, чем у двуокиси германия. К тому же оксид алюминия (Al2O3) очень стойкий в противоположность оксиду германия GeO2, который может образовывать летучие продукты GeO и GeCl4.

Оксид алюминия весьма стабилен, поэтому высока эффективность введения его в стекло. При изготовлении заготовки менее чувствительны к воздействию парциального давления кислорода и хлора, нежели стекло с добавками GeO2. Стекло, легированное Al2O3, обладает более низким значением вязкости, что ускоряет процессы затвердевания.

Легирование кварцевого стекла оксидом сурьмы не только позволяет получить большее возрастание показателя преломления на 1 моль легирующей добавки по сравнению с GeO2. При этом также снижается возможность образования кристаллической фазы, даже если относительный показатель преломления до и после введения Sb2O3 отличается более чем на 1,6%. Для GeO2 это значение не превышает 1,5%.

Чистота исходных веществ, применяемых для изготовления стекла, в значительной степени определяет его высокое качество по всем контролируемым параметрам. В случае с оксидными стеклами, к которым относится и кварцевое, основные потери связаны с поглощением ионами переходных металлов (ванадия, железа, хрома, меди, кобальта, никеля, марганца), а также гидроксильными группами.

Гидроксильные группы OH являются основной примесью в кварцевых стеклах, которая приводит к значительным потерям. Причина — реакция групп OH с водородом, содержащимся в атмосфере. Особенно большие потери возникают на длине волны 0,95 и 1,4 мкм. Слабые полосы поглощения появляются на длинах волн 0,725, 0,825, и 0,875 мкм, которые являются гармониками основного резонанса при l = 2,7 мкм.

Снижения потерь в стекле можно добиться, уменьшая содержание гидроксильных групп до нескольких десятков миллиграмм на килограмм. При этом коэффициент затухания на длине волны 1,2 мкм может снизиться до 0,5 дБ/км.

Влияние гидроксильных групп особенно заметно в кварцевых стеклах, легированных двуокисью германия, содержащих примеси алюминия и натрия, достигающих в натуральном кварце 1015 частиц на миллион, а в синтетическом менее 3 частиц на миллион. В кварцевом стекле, легированном P2O5 и GeO2, присутствие группы OH приводит к увеличению потерь пропорционально концентрации P2O5.

Тройные или более сложные стеклообразующие системы такие, как натрийкальцийсиликатное и натрийборосиликатное стекло, имеют низкие температуры плавления: натрийкальцийсиликатное стекло (Na2O, CaO, SiO2) 1400°C; щелочносвинцовое стекло (Na2O, PbO, SiO2) 1400°C; натрийалюминийсиликатное стекло (Al2O3, Na2O, SiO2) 1450°C; натрийборосиликатное стекло (Na2O, B2O3, SiO2) 1250°C. Эти стекла обладают также более высоким показателем преломления и могут быть модифицированы для получения материала с низким показателем преломления (для оптической оболочки). Показатели преломления натрийборосиликатного стекла можно уменьшить на 3%, натрийкальцийсиликатного на 4%, щелочносвинцового силикатного почти на 10%. При этом все модификации согласуются между собой по остальным свойствам и могут использоваться как материалы для сердцевины и оптической оболочки ОВ.

Недостаток низкоплавких многокомпонентных стекол в большей вероятности загрязнения по сравнению с плавким кварцем. Это затрудняет их очистку от примесей для снижения показателя поглощения и рассеивания. Изза низких температур при размягчении и плавлении возможно загрязнение стекла (и ОВ) на всех стадиях производства.

Для формирования многокомпонентных ОВ необходимо подобрать пару стекол для сердцевины и оптической оболочки, которые удовлетворяли бы следующим требованиям:

1. Минимальные диффузионные процессы на границе раздела пары стекол, которые достигаются путем уравновешивания их состава по роду и концентрации щелочных оксидов. Это позволит максимально сохранить исходные значения показателя преломления каждого стекла из пары и ожидаемой числовой апертуры световода.
2. Максимальная совместимость пары стекол, когда на границе их раздела при вытягивании волокна и возможных последующих термообработках не возникают новообразования, газовые пузырьки и ликвация.
3. Низкотемпературное плавление при 1250-1350°С высокочистой гомогенной шихты в тигле из чистого кварцевого стекла при минимальном его растворении расплавом, особенно стекла сердцевины.

Итак, в большинстве случаев предпочтительно применять кварцевые стекла, поскольку они обладают рядом преимуществ. При этом двуокись кремния как составная часть может быть получена с очень высокой степенью чистоты.

Стекла для оптических волокон, работающих в средней и дальней инфракрасной области

Материалы, работающие в ИК диапазоне, должны обладать способностью передавать свет на максимальные расстояния с минимальными потерями. На рис. 3 показаны теоретические спектральные характеристики потерь различных типов стекол. Минимум потерь прослеживается между областями собственного УФ и ИК поглощения.

Использование волн ИК-диапазона для ОВ позволит уменьшить рэлеевские потери, что значительно увеличит дальность передачи и улучшит экономические показатели оптических систем связи. Для этого предлагается заменить кварцевые стекла, работающие на длинах волн до 1,7 мкм, на стекла, легированные германием и содержащие добавки Bi2O3, Tl2O, PbO, Sb2O3. Характеристики германиевых стекол: плотность (5,4-7,66) г/см куб., ТКЛР = (10,6-15,9)х10-6 °С-1, n = 1,93948-2,28553, дисперсия равна нулю в диапазоне l = 2,08-2,81 мкм, минимальные потери могут составить менее 0,1 дБ/км.

В 1954 году Б.Т. Коломийцем и Н.А. Горюновой был открыт новый класс полупроводниковых веществ халькогенидные стеклообразные полупроводники стекла, в состав которых входят халькогены VI группы периодической таблицы Менделеева. Типичные представители сульфид и селенид мышьяка.

Халькогенидные стекла изготавливают на основе элементов Ge, P, As, Sb, S, Se, Te. Типичные композиции: Ge S, Ge Se, As S, As Se, Ge S P, Ge As Se, Ge Se Te, As Se Te, Ge As Se Te и др.

Халькогенидные стекла обладают высокой прозрачностью в ИКобласти спектра от 1 до 18 мкм. Для стекла As2S материальная дисперсия равна нулю на длине волны 4,85 мкм (рис. 3). Для стекол на основе As S и As Se область, в которой материальная дисперсия равна нулю, находится в диапазоне 46 мкм. Теоретически минимальные оптические потери для этих стекол в области прозрачности материала и с учетом потерь на рэлеевское рассеивание составляют (2-3)х10-2 дБ/км (рис. 4). Халькогенидные стекла на основе Ge P S могут иметь потери порядка (10-1 — 10-2) дБ/км на длине волны 5,5 мкм.

Халькогенидные стекла трудно совместимы со стеклами других типов. Это объясняется резким отличием температуры их стеклования (139-400)°С и ТКЛР (11-30)10-6 °С-1 от тех же параметров у стекол из других составов. В частности, для стекол из As2Se3 ТКЛР = 25х10-6°С-1, а для As2S3 ТКЛР = 19х10-6°С-1.

Показатель преломления для As2Se3 на длине волны 5 мкм n = 2,481, а для As2S3 n = 2,406. При этом соотношение показателей преломления As2Se3 и As2S3 в области длин волн 2 -12 мкм остается примерно постоянным. Модуль Юнга халькогенидных стекол лежит в пределах 20-41 ГПа.

Близкие значения ТКЛР селенида и сульфида мышьяка и отмеченные выше свойства показателей преломления могут быть применены при изготовлении ОВ, в которых один из материалов используется в качестве сердцевины, а другой оптической оболочки.

В настоящее время в России разработаны физикохимические основы и методы получения серы, селена, теллура и мышьяка с низким содержанием газообразующих примесей в форме взвешенных частиц. Проведены исследования на предмет влияния примесей водорода и углерода на оптические потери в стеклах систем As S, As Se. Разработаны физикохимические основы и методы получения высокочистых стекол систем As S, As Se, Ge As Se. Получены образцы стекол с содержанием газообразующих примесей 1.10-4 -1.10-6 % ат. и субмикронных включений менее 1.104 см-3. Разработан метод получения волоконных световодов и халькогенидных стекол с рекордно низкими (25-100 дБ/км) оптическими потерями в среднем ИКдиапазоне. Основной причиной, вызывающей столь высокие потери, можно назвать абсорбцию из-за наличия примесей H2S2, H2Se, оксидов различных элементов, молекул воды и рассеяния из-за наличия включений. Преимущества халькогенидных стекол таковы: сравнительно широкая область стеклования, высокая стойкость к воздействию влаги и (особенно для тяжелых халькогенидов) большая длина волны отсечки. Галогенидные стекла (галиды) имеют в своей основе хлориды и фториды различных металлов. При использовании галоидной добавки ZnCl2 основная частота смещается в инфракрасную область (около 38 мкм), что значительно уменьшает потери на рэлеевское рассеяние. Известны стекла на основе хлоридов калия и натрия. У хлоридных стекол минимальные внутренние потери, но они более чувствительны к загрязнению (чем стекла на основе фторидов) и растворимы в воде.

Фторидные фторхлорсодержащие стекла (BeF2 и ZnCl2) в перспективе могут обеспечить коэффициент затухания 10-2-10-3 дБ/км соответственно. Однако берилловые стекла весьма токсичны, а цинковые обладают высокой гигроскопичностью.

Стекла на основе фторидов циркония и гафния с добавками BaF2 (30-40%), некоторого количества щелочи, щелочной земли, фторидов редкоземельных элементов, обеспечивающие стабильность стекла, характеризуются коэффициентом затухания (5-8)10-3 дБ/км на l = (2,4 ± 0,1) мкм. При этом из стекла необходимо удалить примеси железа, никеля, гидроксильные группы, имеющие высокие потери на абсорбцию в интервале длин волн 2-3 мкм. Кроме того, фторидные стекла имеют относительно узкую область стеклообразования и малую термостабильность, приводящую к расстекловыванию, а в некоторых стеклах к появлению кристаллов размером от 10 до 50 мкм. В этой связи основной упор делается на разработку комплексных композиций, содержащих 46 фторидных компонентов, чтобы повысить стабильность и достичь вязкости, обеспечивающей вытяжку ОВ.

Наиболее стабильные композиции основаны на ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF стеклах. Главные компоненты распределены следующим образом: ZrF4 обеспечивает формирование цепочки, BaF2 модификатор, LaF3 стабилизатор, AlF3 и NaF добавляют для изменения вязкости и улучшения стабильности. Чтобы улучшить технологичность при вытяжке ОВ в композицию, кроме указанных, могут быть добавлены фториды Ce, Gd, Lu, Al, Nd. Введение ионов Nd+3 в стекло дает возможность генерировать лазерное излучение с l ~ 1,06 мкм.

Введение в стекла ZrBaLaAlNa добавок Nd+3 или Er+3 обеспечивает создание нового класса ОВ т.н. активных ОВ, обладающих усиливающими свойствами и позволяющих реализовать их на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм.

Многие композиции стекол базируются на комбинации MF2 AlF3, где M один или несколько элементов ряда Ca, Sr, Ba, Pb, Ra, Cd, Hg, J. Системы на основе AlF3 обладают максимумом абсорбции на l = 18 мкм, в то время как стекла с группой ZrF4 имеют слабый пик на l = 23 мкм.

У фторидных стекол наблюдается тенденция к поверхностной рекристаллизации в результате воздействия атмосферной влаги и кислорода. Для их защиты необходимо применять специальную технику нанесения покрытия на волокно.

Фторидные стекла характеризуются высокой прозрачностью в широком диапазоне длин волн от ближней ультрафиолетовой (0,3 мкм) до средней и дальней ИКобластей. Они имеют следующие параметры:

Стекла на основе фторида бария, торий иттрия, цинка, алюминия с добавками фторида индия, заменяющими фторид алюминия, дают хорошую стабильность и прозрачность в ИКобласти от 7 до 8 мкм.

Иодидные и бромидные стекла обладают малой стабильностью. Для применения в дальнем ИКдиапазоне могут быть использованы поликристаллические стекла на основе галидов таллия и серебра.

Монокристаллические стекла обладают значительными преимуществами, так как имеют меньшие потери на абсорбцию, в частности, изза отсутствия границ между кристаллами. К ним относятся стекла, содержащие AgBr, CsBr, KCl, KBr, KCl KBr, а также твердые растворы TlBr и TlI и др. Минимальные оптические потери в ИКкристаллах и световодах составляют: AgCl 500 дБ/км (l = 8 мкм); AgBr 510 дБ/км (l = 12 мкм); CsI 300 дБ/км (l = 15,4 мкм); KPC 13 200 дБ/км (l = 9 мкм); KPC 5 120 дБ/км (l = 12,9 мкм); KPC 6 1000 дБ/км (l = 7,9 мкм). Очевидно, что теоретически коэффициент затухания для этих материалов составляет 102 -104 дБ/км.

Статья предоставлена порталом о Радиоэлектронике и Телекоммуникациях www.informost.ru