Jak znakowane są kable światłowodowe i o czym mówią te oznaczenia? Czy jesteśmy pewni pochodzenia danego przewodu?

W Polsce i w Europie najczęściej używany jest system europejski. U nas często stosuje się także system polski. Kable importowane często bywają oznaczane systemem azjatyckim powszechnie stosowanym w Chinach i w Indiach.

Oznaczenia kabli światłowodowych nanoszone są na poszycie zewnętrzne, a ich prawidłowe rozpoznawanie i dekodowanie ma kluczowe znaczenie dla jakości sporządzanej dokumentacji technicznej i wydajności robót instalatorskich. Oznaczenia nomenklaturowe kabli światłowodowych dostarczają informacji dotyczących:

• typu konstrukcji kabla,

• rodzaju materiałów poszyć zewnętrznych,

• rodzaju uszczelnienia,

• rodzaju i ilości włókien wewnątrz kabla,

• parametrów wytrzymałościowych kabla.

Oznaczenia nanoszone są w odstępach od 0,8 m do 1,5 m. Ponadto na zewnętrznym poszyciu kabla światłowodowego mogą znajdować się dodatkowe informacje:

• nazw producenta,

• długość od początku odcinka (w metrach),

• dodatkowe symbole związane z przeznaczeniem kabla.

Istotnym problemem w znakowaniu kabli światłowodowych jest odmienność znakowania producenta od znakowania przyjętego przez dany system nomenklaturowy. Może to wprowadzić w błąd. Jak można sobie z tym poradzić? Należy zawsze zwracać uwagę na szyk kodowania, pamiętając, że niekiedy może brakować niektórych symboli związanych z budową kabla. W tabeli 1 przedstawiony jest szyk symboli przyjęty w nomenklaturze europejskiej. W tabeli 2 – symbole systemu znakowania kabli światłowodowych zgodnie z nomenklaturą europejską.

Tabela 1. Szyk symboli w oznakowaniu kabli światłowodowych zgodnie z nomenklaturą europejską

Tabela 2. Symbole znakowania kabli światłowodowych zgodnie z nomenklaturą europejską

Rodzaj (typ) światłowodu może być zidentyfikowany na podstawie standardowych oznaczeń kolorami warstwy ochronnej kabla (tabela 3.)

Charakterystyka widmowa użytego źródła światła w znacznym stopniu determinuje właściwości łącza światłowodowego. Przepływność bitowa łącza zależy głównie od szerokości zakresu widma promieniowania źródła światła – im jest on węższy, tym szerszy może być zakres transmitowanych częstotliwości i przepływność bitowa łącz będzie większa.

Do transmisji stosuje się jedno z dwóch typowych źródeł światła – diody elektroluminescencyjne LED oraz bardziej zaawansowane technologicznie diody laserowe. Proste w konstrukcji i bardzo rozpowszechnione diody LED wykorzystuje się do transmisji na krótkich odcinkach światłowodu i przy niewielkich szybkościach, przeważnie w sieciach LAN. W diodach LED wykorzystuje się zjawisko emisji spontanicznej. Moc emitowanego światła wzrasta wraz ze wzrostem prądu zasilania. W praktyce diody te wykazują znaczną nieliniowość spowodowaną wzrostem temperatury łącza związaną ze wzrostem natężenia prądu zasilającego. Cechy charakterystyczne diod LED to znaczna niezawodność, odporność na przeciążenia oraz wąskie pasmo modulacji. Diody te są wytwarzane na podłożu z arsenku galu do transmisji w pierwszym oknie oraz z fosforku indu do transmisji w drugim oknie. Sprawdzą się więc w generowaniu sygnałów optycznych do światłowodów wielomodowych.

W transmisjach szerokopasmowych większe znaczenie mają diody laserowe. W diodach tych wykorzystywane jest zjawisko emisji wymuszonej. Są one przydatne zwłaszcza w transmisjach na duże odległości za pomocą włókien jednomodowych.

Do odbioru sygnałów świetlnych stosuje się tzw. fotodetektory. Należą do nich m.in. fotodioda i fotodioda lawinowa. Ze względu na rodzaj materiału detekcyjnego fotodetektory dzieli się na krzemowe, germanowe oraz oparte na arsenkach. Fotodetektory krzemowe są najlepsze do światła widzialnego do 1000 nm, germanowe umożliwiają zadawalający odbiór w trzech oknach optycznych od 750 do 1600 nm. Fotodetektory wytwarzane na bazie arsenków okażą się odpowiednie do odbioru sygnałów o długości fali od 1000 nm do 1700 nm. Zadaniem detektorów promieniowania świetlnego jest przekształcenie energii świetlnej na prąd elektryczny. Prąd ten zostanie następnie wzmocniony i obrobiony w celu odtworzenia przesłanej informacji. Detektor promieniowania powinien spełniać następujące wymagania:

• wysokiej czułości w zakresie pracy nadajników promieniowania optycznego,

• dużego wzmocnienia o charakterystyce liniowej,

• małych szumów własnych,

• wysokiej stabilności temperaturowej,

• niewielkich wymiarów i masy,

• niskiego napięcia zasilającego.

W systemach telekomunikacji światłowodowej do odbioru promieniowania świetlnego najczęściej jest wykorzystywana dioda lawinowa APD lub półprzewodnikowa typu p-i-n. Diody te często występują w formie zintegrowanej z tranzystorem lub z tranzystorem bipolarnym. Fotodioda półprzewodnikowa jest tańsza, mniej wrażliwa na temperaturę i wymaga znacznie niższych napięć polaryzujących niż dioda lawinowa. Szybkości działania obu rodzajów diod są zbliżone. W systemach, w których występuje znaczne tłumienie sygnału, wykorzystywane jest wewnętrzne wzmocnienie diody lawinowej.

Straty przy połączeniach fotodiod ze światłowodami zazwyczaj nie przekraczają 1 dB. Wynika to stąd, że powierzchnia czynna fotodiody jest większa od średnicy wiązki promieniowania świetlnego opuszczającego światłowód.

Złącza światłowodowe to stałe lub rozłączne połączenia dwóch odcinków światłowodów. Złożonym problemem jest łączenie ze sobą odcinków włókien światłowodów szklanych. Dotyczy to zwłaszcza światłowodów jednomodowych, których cienkie rdzenie w każdym odcinku kabla muszą być ułożone w stosunku do siebie idealnie cylindrycznie. Na styku odcinków powstają tzw. odbicia Fresnela zwiększające tłumienność połączeń. Tłumienie na złączach jest zmienne i zamyka się w granicach 0,2 dB do 2 dB w zależności od typu użytego złącza i jakości wykonania. Światłowodowe złącza rozłączne są jedną z podstawowych części sieci światłowodowej. Dzięki nim możliwe jest poprawne i powtarzalne łączenie odcinków kabli, przyłączanie światłowodów do nadajników i odbiorników sygnałów optycznych, zakańczanie kabli krosowych oraz prefabrykowanie kabli służących do wykonywania połączeń światłowodowych w terenie. Złączom światłowodowym stawia się następujące wymagania:

• niskiej tłumienności wprowadzanej do toru światłowodowego,

• powtarzalności parametrów połączenia przy kolejnych rozłączeniach i łączeniach,

• takiej samej sprawności sprzężenia połączeń wykonywanych między różnymi kompletami złącz tego samego typu,

• długotrwałego zachowania parametrów złącza,

• dostatecznej wytrzymałości mechanicznej,

• odporności na zmiany warunków środowiskowych.

Transmisja sygnału świetlnego między dwoma odcinkami światłowodu odbywa się przez optyczne sprzężenie rdzeni światłowodów. Uzyskanie możliwie najmniejszych strat wymaga precyzyjnego montażu połączeń, prawidłowego pozycjonowania, czystości łączonych powierzchni oraz zbliżenia powierzchni czołowych włókien. Podstawową część złącza rozłącznego stanowi element osiujący, tzw. ferrula.