Оптика талшықты кабелдердің жетістіктері

Онгарбаева Бибинур Багдатовна

Астана қаласы М.Тынышпаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы Ақмола колледжі арнайы пәндер оқытушысы

Оптика-талшықты кабелдердің жетістіктері

Қазіргі танда байланыс саласының перспективті қажеттіліктерін табуда көптеген прогресстерге жеттік, ол қажеттіліктерге әртүлі информация түрлерін тарату тиімділігін және оның саласын арттыруы, шығынды азайтуы және сол саладағы материалдық қолданылуы арттыруда жатады.

Кез келген байланыс жүйесі келесідегі негізгі параметрлерімен сипатталады.

Байланыс жүйесінің информациялық сиымдылығымен

Регенерациялаушы аймақ ұзындығын анықтайтын өшулігімен

Қоршаған орта әсерлеріне тұрақтылығымен

Жобалы түрде байланыс жүйесінің информациялық сыйымдылығы қолданылып жатқан жиілікке тура пропорционал деп санауға болады.

Бұл облыстағы үлкен секіріс тербеліс жиілігі 10¹⁴ Гц тең, оптикалық лазерді құрумен (кванттық генератор) тығыз байланысты болады. Ол қолданылып жүрген байланыс жүйенің жиілігінің шамасы 10⁵ есе көбейтеді.

Алғашында атмосфераны лазерлік сәулелендіруді тарату ортасы ретінде қолдану қарастырылды, бірақ тез арада туман, шаң - тозақ , оны сәулеге етпей, мұндай жүйенің өшулігін арттыратыны ескерілді.

Оптикалық байланыс жүйесі үшін ең кең тараған бағыттаушы жүйе болып диэлектрлік толқындар табылды, олар қазір жарық өткізгіштер деп аталады.

Оптикалық байланыстың қолайлы, әрі тиімді кабельдік жүйесін құру тек 70 жылдардың басында аз шығынды оптикалық талшықдарды өндеуден кейін ғана мүмкін болды.

Талшықты жарық өткізгіштердің өркендеуіне қарай олардың өшулігі де төмендетілді.

60 - жылдары ол1000 дб-км болған, бірақ 70 - жылдары талшық кварцтан жасалынғаннан кейін өшулік 20 дб км дейін төмендетілді, 70 - жылдардың ортасында 4 дб км төмендесе, ол 1980 жылдан кейін практика өзінің теориялық шегі 0,3 - 0,8 дб км жетті, ол таратылып жатқан сәуле толқының ұзыдығынан тәуелді.

Қазіргі уақытта талшықты оптикалық байланыс жүйесі жайында концепция құрылған. Халықаралық электротехникалық коммисия (МЭК) мен телеграф және телефон бойынша рекомендациямен орнатылған, оптикалық кабель сипатталарына және санымен таратылатын жүйеге қатысты.

Қазігі уақытта жергілікті байланыс жүйесінде тел-дық желі үшін жұмыстық толқын ұзындығы 0.55 ... 0.9 мкм және салыртырмалы түрде аса қымбат емес, оптикалық кабельдер кең қолданыс тапқан қорек көзі ретінде лазерлер, санымен қатар жарық өткізгіштерде қолданылады.

Ережеге сай бұл ВОСП сандық жүйені таратуды көрсетеді. Бірақ кейбір арнайы байланыс құрылғыларында және кабельдіктелдидарда қолданыс тапқап анологтық ВОСП.

Беріліп отырған магистральдық байланыс жүйесінде толқындардың шағылысу ұзындығы 1.33 ... 1.55 мкм қолданылады. Бұл жерде біз кабельдердегі өшулікті 0.2 ... 0.5 дб км дейін төмендетуге және магистральдық регенерациялық аймақ ұзындығын 100 км арттыруымызға болады.

Болашақта мұнан да ұзын толқындарды менгеру қолға алып жатыр. Өте ұзын толқынды диапозоеға өтудің негізгі қиыншылықтары тұрақты сәулелендіру көзін және шуылы аз қабылдау құрылғыларын құру мен байланысты.

Талшықты дамыту жетістігі оптикалық талшықты байланыс жолын (ОТБЖ) құру үшін қажетті қажетті басқада құрылғыларды алып келеді.

Талшықты байланыс жолын келесідей жетістіктерден тұрады:

• жеткілікті түрдегі жоғарғы жолағына ие;

• жоғары бөгеуілге қарсылықты;

• оптикалық талшықтардың аз мөлшердегі өшулігі;

• аз көлемдегі салмақ және габаритті өлшем;

• жүйенің кірісі мен шығысы арасындағы толық электрлік изоляция қызмет етуші адамдар өміріне қауіптілігі төмен.

• Оптикалық кабель бағасының төмендігі, шикі зат қорының дефицит еместігі және басқа кабельдермен салыстырғанда тұтынатын энергия қоры төмен.

Жарық өткізгішті талшықтың кемшіліктеріне келесілер кіреді:

• жарық өткізгіш параметрлерінің уақыттан тәуелділігі.

• деформацияға деген қатаң талаптар.

• жарық өткізгіш талшықтарды жалғау күрделілігі.

Ең жақын инфрақызылда, сонымен қатар басқа да диапозонда, онан басқа бізге мәлім қарапайым сұлбаларға кіретін адаптивті және мультиплкативті бөгеуілшдерден тұратын радиотехникалық диапозонда сигналдарды тарату кезінде тарату саласына әсерпайда болады және электромагнитті сәулеленудің дискреттітабиғатына табиғатына сәйкес кванттық шуылды қабылдайды.

Мұнан дикреттік сигналдарды кванттық каналдарда қабылдаудың бөгеуілге тұрақтылығы жай-да инженерлік есептеу сұрағы туады.

Бізге мәлімдей бөгеуілге қарсылық арқылы қате хабарды қабылдау іс - жүзінде жоғалады немесе оның ықтималдылығы кейбір берілген мәндерден төмен болады.

Осы ықтималдылықты есептеу кезінде сигнал қуатын белгілі бір мәнге, оның спектірінің тиімді енін дейін және информацияны тарату жылдамдығына шектеу қойылады, жүйенің күрделілігі, оның бағасы және т.б. ескеріледі.

Ең алғаш бұл мәселесіне В. А. Котельников қойды және аддаптивті шуылы бар канал үшін де шешімін тапты.

Кез келген байланыс жүйелеріндегідей оптикалық - талшықты жүйелерінде де бөгеуілдерді сыртқы және ішкі деп бөлуге болады, мұнда сыртқы бөгеуілдер қабылдауыштың кірісінде тиімді сигналдармен бірге пайда болады. Оптикалық диапозонда сыртқы және ішкі бөгеуілдер өздеріне сипаттамаларға ие.

Егер радиотехникалық диапозонда әртүрлі информация көздерінен әл - ті бөле - р әсерінен пайда болған сыртқы аддаптивті шуыл негізгісі болса, оптикалық диапозонда бөгеуілдер әсері жарық өткізгішті байланыс жолдарына қараған әлде қайда аз.

Радиотехникалық диапозондағы қабылдауыш кірісіне түсетінаддаптивті жылулық шуыл негізгі фактор болып табылатын болса, бұл шуыл байланыс жүйесінің потенциалды мүмкіндіктерін шектейді (байланыс ұзақтығын, белгіленген сигналдың тарату жылдамдығын, өшулігін, сигналдарды өндеу алгоритмін және басқа да шарттарды), ал оптикалық жүйеде бұл шуыл негізгі болып табылмайды, онда негізгі шектеуші бөгеуіл кванттық шуыл.

Сонымен сыртқы әсерді қабылдауышқа әсерін қарастырғанда оптикалық диапозонда неігзгі бөгеуіл болып сигналдардың таратылу жағындағы көздерінің тұрақсыз жұмысын тудыратын дисперстік құбылыстарға байланысты пайда болған кванттық шуыл болып табылады.

Кейде мультипликативті бөгеуілдерде кездеседі, мысалы: ол әр түрлі вибрацияларда жарық өткізгіштік параметрлерінің өзгеруінен пайда болады.

Құрылымы параллельді көптеген жарық өткізгішті байланыс жолдарында қиылысқан оптикалық бөгеуілдерде туы мүмкін. Бірақ та, олардың ең неігзгісі кванттық шуыл болып табылады.

Қорған басқа да, бөгеуілдерді қарастырылған немесе басқада әдістерді қолдана отырып ескерусіз аз деп алуымызға болады.

Оптикалық жиілік диапозондарында қолданылатын оптикалық талшықты каналдарда электромагнитті сәулеленудің, дискретті табиғатымен тығыз байланысты кванттық шуыл жиі кездеседі. Кванттық шуыл қабылдау саласын шектейтін байланыс каналдары кванттық канал деп аталады.

Кванттық каналдың құрылымдық сұлбасы радиотехникалық диапозоннан айырмашылығы жоқ дееп айтуға болады. Негізгі сигналдарда қолданылатын барлық модульдерде және демодуляция қолдануымызға болады.

Сонымен қатар микрометрлік және өте қысқа толқындар специффикасы, тағы да оптикалық байланыстың элементтік базасы оптикалық байланысты дамытудың бірнеше негізгі тенденцияларын анықтады.

Оптикалық каналдардың негізгі ерекшеліктері толқынның қысқа болуымен және сәулеленудің кванттық табиғатымен байланысты, ерекшеліктерге келесілер кіреді:

• жылулық шуыл салыстырмалы өте аз болуы мүмкін.

• Кванттық заңдылық әсерінен сигнал параметрлері кездейсоқ болуы мүмкін, тіпті кедергі болушы фартолардың болмауы;

• жылулық шуыл пассивті паузалы жүйеде 0 - ді қатесіз қабелдайды, сонда бір символды сәулену импульсі нольсіз ықтималдықпен жібереді.

• қабылданып жатқан сигналдардың міндетті түрде уақыттық және кеністік координаталарда бірдей қарастыру керек.

• Көп жағдайларда сигналдарды өндеудің негізгі процедурасы тек детектри - ден кейін ғана жүзеге асады.