Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) играют важнейшую роль в сотовых сетях. Благодаря ним базовые станции связаны с центром сети и наши с вами звонки, а также данные сети интернет могут достигать своей цели. И всё благодаря свету. А такой же ли это свет как от лампочки или Солнца? Об этом мы поговорим сегодня.
Итак, для начала посмотрим как же работают ВОЛС. В отличие от сотовых сетей, сигнал передаётся не в окружающем пространстве, а в специально созданной для этого среде - оптоволокне. Оно представляет собой стеклянный сердечник, окружённый множеством оболочек для уменьшения влияния внешних факторов и защиты хрупкого проводника.
Само оптическое волокно чаще всего изготавливают из сверхчистого кварцевого стекла. То есть, максимально просто, оптоволоконный кабель можно представить как стеклянный тонкий цилиндр с одной стороны которого светят фонариком, а с другой - регистрируют сигналы света.
В самом простом варианте можно закодировать наличие света в оптоволокне как "1", а отсутствие как "0". Это будет амплитудная модуляция и таким образом уже можно передавать данные через ВОЛС.
Хотя, на самом деле, на практике значения амплитуды принимают не 2, а множество состояний. Кроме того, изменяют фазу и поляризацию светового потока. Но это уже нюансы, призванные увеличить скорость передачи данных и не имеющие отношение к сегодняшней теме.
Так любой ли свет можно передавать через ВОЛС? В принципе, да. Фиолетовый, жёлтый, белый. Но учёные давно выяснили, что кварцевое стекло имеет разное затухание при разной длине волны.
То есть если в оптоволокно посветить разным светом с одинаковой мощностью, свет преодолеет разное расстояние до тех пор пока полностью не ослабнет и его невозможно будет принять.
Если построить кривую зависимости затухания от длины волны мы увидим чёткие впадины (минимумы затухания) на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм. Эти участки получили названия "окна прозрачности". От меньшего к большему их так и называют: первым, вторым и третьим окнами прозрачности:
Грех было бы не воспользоваться такими знаниями, поэтому все ВОЛС работают в этих трёх окнах. Причём первое окно (850 нм) имеет наибольшее затухание и его используют редко. Второе окно (1310 нм) имеет в 4 раза ниже затухание и его активно применяют в городских сетях ВОЛС.
Третье окно (1550 нм) имеет наименьшее затухание и в нём работают самые дальнобойные линии с пролётами в десятки и сотни километров.
А как же видимый свет? Длины волн всех цветов радуги простираются от 350 до 850 нм и лежат ниже окон прозрачности. То есть ВОЛС работают в инфракрасном диапазоне, который нам не виден. И как бы мы ни старались увидеть свет в разрезанном оптоволоконном кабеле - это не получится.
Мало того, такая попытка может закончиться инвалидностью. Хотя мы и не видим инфракрасный свет, он может причинить вред незащищённому глазу, вплоть до потери зрения. Собственно, это первое чему учат будущих инженеров и монтажников, кто будет работать с ВОЛС.