Виявлення впливу неоднорідностей у багатомодових оптичних волокнах на якість передачі сигналу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.317214

Ключові слова:

оптичні волокна, загасання сигналів, поздовжні навантаження, роздавлюючі навантаження, дисперсія імпульсу

Анотація

Об'єктом дослідження є волоконно-оптичні лінії зв'язку, що експлуатуються в умовах підвищених механічних навантажень, що виникають при прокладанні кабелів, експлуатації в агресивному середовищі або рухомих об'єктах. Проблема пов'язана з недостатнім розумінням впливу механічних навантажень на параметри оптичних волокон, що ускладнює їх використання в складних умовах експлуатації. Метою роботи є підвищення надійності та довговічності таких ліній за рахунок дослідження впливу поздовжніх і роздавлюючих навантажень на характеристики багатомодових оптичних волокон (БОВ).

В ході експериментів вимірювалися початкові показники загасання (1,09 дБ/км) та їх зміни за розтягуючих навантажень. Випробовувані зразки довжиною близько 20 метрів піддавалися поступовому збільшенню поздовжньої сили. Тривалий вплив навантаження значно збільшує коефіцієнт загасання, особливо в короткохвильовій частині спектра. Руйнування волокна наступало через 113 хвилин, що вказує на критичне зниження міцності. Цей ефект можна пояснити посиленням неоднорідностей у матеріалі волокна, що призводять до збільшення розсіювання світла.

Досліджено вплив роздавлюючих навантажень на дисперсію при довжині хвилі 1,06 мкм. Встановлено, що короткохвильовий спектр більш чутливий до деформацій через особливості структури волокна. Комплексний аналіз навантажень виявив критичні фактори, що впливають на надійність БОВ. Отримані результати дозволяють прогнозувати довговічність оптичних ліній зв'язку, враховувати механічні впливи під час їх проектування та розробляти рекомендації щодо покращення експлуатації. Практична цінність полягає в застосуванні результатів для вдосконалення методів оцінки стану волокон та створення більш надійних систем зв'язку

Біографії авторів

Nurzhamal Ospanova, International IT University

Associate Professor

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Aigul Orazymbetova, International IT University

Associate Professor

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Yelena Bakhtiyarova, International IT University

Associate Professor, Head of Department

Department of Radio Engineering, Electronics and Telecommunications

Marina Lipskaya, ALT University

Director of Department of Quality

Department of Academic Policy and Quality

Yerdaulet Beibit, ALT University

Master's Students

Department of Information Communication Technology

Посилання

  1. Ospanova, N. A., Kemel’bekov, B. Zh., Bakhtiyarova, E. A., Zhetpisbaeva, A. T., Kulakaeva, A. E., Kosyakov, I. O. (2015). Extinction Coefficient of Optical Fibers Irradiated by Thermal Neutrons and Compressed. Russian Physics Journal, 58 (3), 289–292. https://doi.org/10.1007/s11182-015-0496-7
  2. Ospanova, N. A., Kemelbekov, B. Z., Bekmagambetova, Z. M., Lipskaya, M. A., Portnov, E. L. (2014). The study on the dependence of attenuation coefficient from crushing force parameters in optical fiber. Life Science Journal, 11 (3), 396–398.
  3. Balandin, S. F., Donchenko, V. A., Myshkin, V. F., Potekaev, A. I., Khan, V. A., Orazymbetova, A. K., Ospanova, N. A. (2022). Ionization Processes in a Carbon Aerosol Upon Exposure to Long Laser Pulses. I. Russian Physics Journal, 65 (2), 355–364. https://doi.org/10.1007/s11182-022-02643-z
  4. Balandin, S. F., Donchenko, V. A., Myshkin, V. F., Potekaev, A. I., Khan, V. A., Orazymbetova, A. K., Ospanova, N. A. (2022). Ionization Processes in a Carbon Aerosol Upon Exposure to Long Laser Pulses. II. Russian Physics Journal, 65 (4), 683–687. https://doi.org/10.1007/s11182-022-02685-3
  5. Myshkin, V. F., Khan, V. A., Izhoykin, D. A., Orazymbetova, A. K., Ospanovа, N. A., Kargulova, A. N. et al. (2018). Reduction of data processing error of heterogeneous system laser sensing. 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 388. https://doi.org/10.1117/12.2506127
  6. Castilone, R. J., Glaesemann, G. S., Hanson, T. A. (2002). Relationship between mirror dimensions and failure stress for optical fibers. Optical Fiber and Fiber Component Mechanical Reliability and Testing II, 4639, 11–20. https://doi.org/10.1117/12.481339
  7. Zitelli, M. (2024). Optical solitons in multimode fibers: recent advances. Journal of the Optical Society of America B, 41 (8), 1655. https://doi.org/10.1364/josab.528242
  8. Sun, Y., Parra-Rivas, P., Agrawal, G. P., Hansson, T., Antonelli, C., Mecozzi, A. et al. (2024). Multimode solitons in optical fibers: a review. Photonics Research, 12 (11), 2581. https://doi.org/10.1364/prj.531393
  9. Glaesemann, G. (2017). Optical Fiber Mechanical Reliability. Report number: WP8002. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.16449.74083
  10. Bachmann, P. K., Hermann, W., Wehr, H., Wiechert, D. U. (1987). Stress in optical waveguides 2: Fibers. Applied Optics, 26 (7), 1175. https://doi.org/10.1364/ao.26.001175
  11. He, Y., Li, Y., Li, N. (2017). Temperature-independent evanescent wave sensor made of a stress-released silica optical fiber taper. Optical Fiber Technology, 36, 237–244. https://doi.org/10.1016/j.yofte.2017.04.001
  12. Matthewson, M. J. (1993). Optical fiber mechanical testing techniques. Fiber Optics Reliability and Testing: A Critical Review, 10272, 1027205. https://doi.org/10.1117/12.181373
  13. Thomason, J. L., Kao, C. C., Ure, J., Yang, L. (2013). The strength of glass fibre reinforcement after exposure to elevated composite processing temperatures. Journal of Materials Science, 49 (1), 153–162. https://doi.org/10.1007/s10853-013-7689-7
  14. Sonnenfeld, C., Sulejmani, S., Geernaert, T., Eve, S., Gomina, M., Mergo, P. et al. (2014). Mechanical Strength of Microstructured Optical Fibers. Journal of Lightwave Technology, 32 (12), 2193–2201. https://doi.org/10.1109/jlt.2014.2322201
  15. Veng, T., Edvold, B. (2013). Method for Measuring Optical Fiber Strain Applied to Determine Strain in Fusion Splice Protectors. IEEE Photonics Technology Letters, 25 (15), 1517–1519. https://doi.org/10.1109/lpt.2013.2268205
  16. Glaesemann, G. S. (1991). Optical Fiber Failure Probability Predictions from Long-Length Strength Distributions. Proc. Int. Wire Cable Symp., 40, 819–825.
  17. Fuller, E. R., Wiederhorn, S. M., Ritter, J. E., Oates, P. B. (1980). Proof testing of ceramics. Journal of Materials Science, 15 (9), 2282–2295. https://doi.org/10.1007/bf00552318
  18. Bulatov, M. I., Shatsov, A. A., Grigorev, N. S., Malkov, N. A. (2023). Strength, crack resistance and optical losses of heat-treated silica fibers coated with non-ferrous metal. Optical Fiber Technology, 75, 103174. https://doi.org/10.1016/j.yofte.2022.103174
  19. Ma, Z., Wang, Z., Liu, H., Pang, F., Chen, Z., Wang, T. (2019). Tensile strength and failure behavior of bare single mode fibers. Optical Fiber Technology, 52, 101966. https://doi.org/10.1016/j.yofte.2019.101966
  20. Kiefer, P., Deubener, J., Müller, R., Behrens, H. (2020). Statistical analysis of propagation rates of indentation-induced radial cracks in soda-lime-silica glass. Journal of Non-Crystalline Solids, 527, 119739. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.119739
  21. TIA/EIA-455-31C. Proof Testing Optical Fibers by Tension. Telecommunications Industry Association.
  22. Taissariyeva, K. N., Ilipbaeva, L., Dzhobalaeva, G. (2016). Researching the method of providing harmonicity to multi-level inverter. Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2016, 10031, 1003123. https://doi.org/10.1117/12.2249145
Виявлення впливу неоднорідностей у багатомодових оптичних волокнах на якість передачі сигналу

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-28

Як цитувати

Ospanova, N., Orazymbetova, A., Bakhtiyarova, Y., Lipskaya, M., & Beibit, Y. (2025). Виявлення впливу неоднорідностей у багатомодових оптичних волокнах на якість передачі сигналу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(5 (133), 12–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.317214

Номер

Том 1 № 5 (133) (2025): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Nurzhamal Ospanova, Aigul Orazymbetova, Yelena Bakhtiyarova, Marina Lipskaya, Yerdaulet Beibit

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.