<h2></h2>
<p>           
V minulosti existoval jediný druh jednomódových vlákien
s tenkým vysokoindexovým jadrom obklopeným nízkoindexovým plášťom.
V súÄasnosti sú štandardné jednomódové vlákna s nulovou
disperziou pri 1310 nm, kde je tlmenie typicky 0,3 až 0,4 dB/km.
Generácia 1310 nm systémov bola vybudovaná so štandardnými
jednomódovými vláknami, ktoré zostávajú najrozšírenejším typom.</p>
<p>
Štandardné jednomódové vlákno má priaznivo nízke tlmenie od 0,2 do 0,3
dB/km pri 1550 nm. Jeho disperzia pri 1550 nm je vysoká, asi 17
ps/nm-km, a predstavuje problém pri vysokorýchlostnom prenose.
Disperziu materiálu možno ťažko vylepšiť bez zhoršenia prenosových
vlastností vlákna, ale zlepšenie možno dosiahnuť pri zmene profilu
indexu lomu vlákna. To viedlo k vláknam s posunutou nulovou
disperziou (Z-DSF zero-dispersion-shifted-fiber), ktoré majú nulu
chromatickej disperzie posunutú na 1550 nm. Tieto vlákna našli
uplatnenie len v obmedzenom rozsahu aplikácií, pretože pri
návrhoch systémov sa zotrvávalo pri 1310 nm.</p>
<p>
Rozšírenie vlnovodĺžkového multiplexu (WDM) dramaticky zmenilo
požiadavky na vlákna. Následkom bol prechod väÄšiny systémov na 1550
nm, Äo umožnilo kontrolu disperzie. Štandardné vlákna môžu prenášať
viacero vlnovodĺžkových kanálov v 1550 nm pásme, ale vyžadujú prídavnú
kompenzáciu ich prirodzene vysokej disperzie. Vlákna s posunutou
nulovou disperziou sa ukázali nevhodné pre WDM systémy pretože umožňujú
vznik nelineárnych efektov, a navyše, pridanie Äalších kanálov zvyšuje
celkovú výkonovú úroveň vo vlákne.</p>
<h2>Vlákna na mieru pre WDM</h2>
<p>
Je pomerne obtiažne prenášať 2,5 alebo 10 Gbit/s signály cez vlákna zo
štandardného skla. Pri vysokých rýchlostiach a hustotách signálu rastú
problémy s disperziou a zaÄnú sa prejavovať nelineárne efekty. Pre
vysokovýkonné WDM aplikácie boli preto vyvinuté špecializované vlákna.
KľúÄové parametre, ktoré museli byť prispôsobené, sú magnitúda a sklon
chromatickej disperzie a efektívny priemer vlákna.</p>
<p>
Hoci veľká disperzia môže limitovať prenosovú rýchlosť, malá disperzia
môže byť prospešná, pretože potláÄa štvorvlnové zmiešanie (four-wave
mixing). Tento nelineárny efekt vzniká, keÄ kombináciou troch kanálov
vznikne slabý signál na štvrtej frekvencii. KeÄže kanály sú rozložené
rovnomerne, štvrtá frekvencia môže interferovať s nejakým Äalším
kanálom a spôsobovať šum. Štvorvlnové zmiešanie sa vo všeobecnosti
v skle prejavuje slabo, ale môže sa pri veľkej dĺžke akumulovať,
ak signály zostávajú vzájomne vo fáze. Pri veľmi malej disperzii
signály zostávajú vo fáze pozdĺž veľkej vzdialenosti a zmiešanie je
veľké. Malá disperzia rozptyľuje signál, redukuje jeho interakciu a
štvorvlnové zmiešanie oslabuje. Príliš veľká disperzia zasa obmedzuje
prenosovú vzdialenosť alebo vyžaduje kompenzáciu disperzie. Vyváženou
požiadavkou na vlákno je preto malá chromatická disperzia, typicky
niekoľko ps/nm-km.</p>
<p>
Ďalšia komplikácia vzniká v dôsledku sklonu disperznej krivky a
širokého pracovného pásma WDM systémov. Disperzia jenomódového vlákna
sa výrazne mení s vlnovou dĺžkou . Pre typické vlákna je sklon asi
0,08 ps/nm<sup>2</sup>-km pri 1550 nm. Ak vlákno prenáša signál so
šírkou 100 nm, zmena disperzie môže by 8 ps/nm-km, respektíve medzi 2
až 10 ps/nm-km. Teda pre vlnové dĺžky s menšou disperziou sa
signál môže šíriť päťkrát Äalej ako pre vlnové dĺžky s väÄšou
disperziou, ak sa nevyužije kompenzácia disperzie. Tieto problémy vedú
k záujmu o vlákna s redukovaným sklonom disperznej krivky pre
rozšírenie šírky pracovného pásma.</p>
<p>
Hoci celkové výkonové úrovne v optických vláknach sú pomerne
nízke, prenos množstva vlnovodĺžkových kanálov cez tenké jadro
produkuje vysokú výkonovú hustotu, ktorá ho robí citlivým na nelineárne
efekty. Vysoké vstupné výkony sú vhodné pre prenos na veľké
vzdialenosti, ale výkonová hustota môže byť redukovaná rozložením
optického signálu v objeme vlákna. Treba poznamenať, že
jednomódové vlákno prenáša svetlo v oblasti, ktorá je širšia ako
jadro a je vyjadrená efektívnym priemerom, prípadne prierezom.
ZväÄšenie priemeru z typických 8,4 μm na 10,8 μm takmer
zdvojnásobí prierez.</p>
<p>
Pokrok bol tiež dosiahnutý v rozširovaní prenosového okna
štandardného vlákna. Vývojári dosiahli teoretické limity tlmenia vlákna
vo veľkej Äasti spektra, ale v minulosti bolo vynaložené malé
úsilie na odstránenie stôp vody, ktoré spôsobujú silnú absorpÄnú špiÄku
v blízkosti 1380 nm. V súÄasnosti existujú eliminaÄné postupy
vedúce k vyrovnanej absorpcii.</p>
<h3>Návrhové parametre vlákien</h3>
<p align="center"> <img src="images/image020.jpg" border="0" alt="Profily indexu lomu niektor�ch vl�kien" title="Profily indexu lomu niektor�ch vl�kien" width="435" height="295" /></p>
<p> </p>
<p>
Extrémna Äistota bola vždy podstatná pre návrh vlákna, ale ani jej
zvyšovanie nepostaÄuje na elimináciu vodnej špiÄky OH¯ pri 1380 nm.
Vývojári majú väÄšiu voľnosť pri návrhu disperzných vlastností a
efektívneho prierezu vlákna. Tieto parametre sú závislé na profile
indexu lomu, Äiže jeho zmene s vzdialenosťou od jadra vlákna.
Zatiaľ Äo štandardné step-indexové vlákna obsahujú len jednoduché jadro
obklopené plášťom s nižším indexom lomu, zložitejšie návrhy
obsahujú sériu vrstiev s meniacimi sa magnitúdami indexu
lomu.</p>
<p>Profil indexu urÄuje efektívny priemer
vlákna a vlnovodĺžkovú zložku chromatickej disperzie. Návrhári vyvažujú
vlnovodĺžkovú disperziu a materiálovú disperziu pre získanie
požadovaných kriviek chromatickej disperzie. Tá má magnitúdu aj
znamienko, ktoré je dôležité pre jej kompenzáciu. V prípade
bežného použitia je kladná, teda väÄšie vlnové dĺžky sú prenášané
rýchlejšie ako menšie, keÄže pre väÄšie vlnové dĺžky je index lomu
nižší. Prispôsobenie disperzie a efektívnej oblasti vlákna dáva
niekoľko typov vysokovýkonných jednomódových vlákien:</p>
<ul>
<li>Vlákna s posunutou nenulovou disperziou (NZ-DSF
non-zero-dispersion-shifted) – Sú variáciou pôvodných vlákien s
posunutou nulovou disperziou pre vlnovodĺžkový multiplex s nulovou
disperziou pri 1550 nm. Znamienko disperzie nie je špecifikované, ale
je požadovaná malá magnitúda od 0,1 do 6 ps/nm-km.</li>
<li>Vlákna so zmenšeným sklonom disperznej krivky (reduced-slope) –
Sklon disperznej krivky je redukovaný zo štandardných 0,08 ps/nm<sup>2</sup>-km
na menej ako 0,05 ps/nm<sup>2</sup>-km. To udržiava disperziu nízku
v širšom rozsahu a redukuje nároky na jej kompenzáciu, Äím sa
umožnia väÄšie vzdialenosti medzi optickými zosilňovaÄmi.</li>
<li>Vlákna s väÄším efektívnym prierezom vlákna
(large-effective-area) – Sú to vlákna s posunutou nenulovou
disperziou a maximalizovaným efektívnym priemerom namiesto zmenšenia
sklonu disperznej krivky, keÄže tieto vlastnosti sa vzájomne vyluÄujú.
Tieto vlákna majú veľký sklon disperzie, okolo 0,11 ps/nm<sup>2</sup>-km.
Tento prístup redukuje nelineárne efekty, ktoré znehodnocujú
vysokorýchlostné WDM systémy.</li>
<li>Podmorské vlákna – Musia preklenúť okolo 8000 km so sériou
optických zosilňovaÄov, bez použitia regenerátorov typicky používaných
pri pozemných kábloch každých 600 až 1000 km. Nové podmorské káble
pozostávajú z dvoch alebo troch rozdielnych typov vlákien medzi
zosilňovaÄmi. Prvá Äasť za zosilňovaÄom je typicky optimalizovaná pre
prenos vyšších výkonov a je tvorená vláknom s rozšíreným
efektívnym prierezom. Nasleduje jadro s menším jadrom a sklonom
disperznej krivky, kvôli redukcii disperzie.</li>
<li>Vlákna s nízkym obsahom vody (low-water) – Sú získané
elimináciou stôp vody z jenomódového vlákna, Äím sa odstráni
obvyklá útlmová špiÄka pri 1380 nm. Pre túto oblasť síce neexistujú
optické zosilňovaÄe, ale otvára sa tým široké okno od 1280 do 1625 nm
vhodné pre prenos na krátke vzdialenosti, ktoré nevyžadujú optické
zosilňovaÄe. Rozmiestnenie optických kanálov v širokom okne je
menej nákladné ako ich stlaÄenie v užšom 1550 nm okne. </li>
</ul>
<p align="center"> <img src="images/image021.jpg" border="0" alt="Charakteristika tlmenia vl�kna s n�zkym obsahom vody" title="Charakteristika tlmenia vl�kna s n�zkym obsahom vody" width="226" height="189" /></p>
<p> </p>
<p>Jednomódové vlákna sú vylepšované
rôznymi spôsobmi. Niektoré riešenia tvoria špeciálne produkty, iné
zlepšujú výkonnosť samotných vlákien.</p>
<p>Vlákno na kompenzáciu disperzie je
zvláštny produkt, navrhnutý s vysokou vlnovodĺžkovou disperziou
s opaÄným znamienkom k chromatickej disperzii konvenÄného
vlákna, Äím sa anuluje celková disperzia. Magnitúda disperzie je
typicky niekoľkokrát vyššia, teda jeden kilometer kompenzaÄného vlákna
môže vyrovnať disperziu niekoľkých kilometrov tradiÄného vlákna.
V podmorských systémoch tvoria kompenzaÄné vlákna súÄasť
prenosovej trasy, pri pozemných systémoch môžu byť vložené do
oddeleného modulu. Hoci výstupný signál rozdielnych kanálov prichádza
na koniec kompenzovaného systému vo fáze, nezotrváva vo fáze
v celom systéme, Äím sa predchádza nelineárnym efektom.</p>
<p>Vlákna upravujúce polarizáciu a
jednopolarizaÄné vlákna sú tiež zvláštnymi produktmi, ale primárne sú
urÄené pre senzory. VäÄšina najmodernejších vlákien je navrhnutá
s nízkou polarizaÄnou disperziou, ktorá je dôležitá pre
vysokorýchlostné systémy.</p>