Оптик алқа оптическая связь қутбланган мода дисперсияси Б.Қ. Юнусов, магистрант

ОПТИК АЛҚА

ОПТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Қутбланган мода дисперсияси
Б.Қ. Юнусов, магистрант
Ушбу мақолада толали оптик узатиш тизимларида қутбланган мода дисперсиясининг пайдо бўлиши, ҳамда унинг сифат кўрсаткичларига салбий таъсири ҳақидаги маълумотлар келтирилган

В данной статье приведена информация о появлении поляризационной дисперсии в оптических системах передачи и её негативное влияние на качественные показатели передачи.

In this article cited the information on occurrence of a polarization dispersion in optical transmission systems and its negative influence for transmission quality.

Кириш

XXI асрни бемалол телекоммуникация технологиялари асри деб аташ мумкин. Маълумотларни узатиш ва қабул қилишда оптик алоқа тармоқларнинг ўрни мухим ахамият касб этади.

Оптик толада сигналларни узатиш сифатига таъсир қилувчи энг муҳим омиллардан бири дисперсия ҳисобланади. Дисперсия бу ёруғлик импульслари фронтларининг чўзилиши, яъни импульсларнинг кенгайишидир. Импульслар кенгайиб, бир бирини қоплайди, символлараро бузилишлар юзага келади ва қабул қилишда импульслар кетма-кетлигидан узатилган фойдали информацияни ажратиб бўлмай қолади.

Дисперсия ўтказиш қобилиятини камайтириб, оптик тизимларнинг иш тезлигини чегаралайди. Дисперсия – импульсларнинг кенгайиши, L узунликли кабелнинг кириш ва чиқишидаги импульслар давомийлигининг квадратик фарқи сифатида қуйидаги формуладан аниқланади:

(1)

Одатда дисперсия бир километр ҳисобида меъёрлаштирилади ва ps/km да ўлчанади.

Оптик тола (ОТ) ва кабелларнинг сифати толали оптик узатиш тизимлари (ТОУТ) нинг иш фаолиятида муҳим ахамиятга эга. ТОУТ ни яратишда узатиш тезкорлиги ва кабель линия узунлигини ошириш бош мақсад қилиб олинади. Кабель линия узунлиги лазер қуввати, қабул қилишдаги сезгирлик ва ОТ даги йўқотишларга боғлиқ.

Маълумотларни юқори тезлик билан узатишдаги чекланиш лазер ва қабул қилгичнинг характеристикаларига ва ОТ даги дисперсияга боғлиқ. Бугунги кунда материал ва тўлқин дисперсияларини компенсацияловчи ОТ лар мавжуд бўлиб, бу шароитда маълумот узатишнинг максимал тезлик чегарасига қутбланган мода дисперсияси (ҚМД) нинг таъсири долзарб бўлиб қолмоқда.

Қутбланган мода дисперсияси (ҚМД)

Оптик толада сигналларни узатиш сифатига таъсир қилувчи энг муҳим омиллардан бири дисперсия ҳисобланади. Дисперсия бу ёруғлик импульслари охирларининг чўзилиши, яъни импульсларнинг кенгайишидир. Импульслар кенгайиб, бир бирини қоплайди, символлараро бузилишлар юзага келади ва қабул қилишда импульслар кетма-кетлигидан узатилган фойдали информацияни ажратиб бўлмай қолади.

Оптик алоқа каналида жуда катта юқори тезликка эришилгандан сўнг ҚМД нинг салбий таъсири намоён бўлади. Бундан ташқари ТОУТ нинг оралиқ масофалари ортиши билан ҚМД салбий таъсири кучая боради.

1-расм. Икки хил ҳолатда қутбланган модалар орасида гуруҳли дифференциал

кечикишнинг пайдо бўлиши

Ёруғлик электр майдонини ҳар доим икки ортгональ векторларнинг суперпозицияси кўринишида ёки қутбланган ҳолатида SOP (State of Polarization) бўлишини тасаввур қилиш мумкин.

Идеал изотроп толада ҳар икки компонента бир хил тезликда тарқалади ва бундай мухитдан ўтаётган йиғинди импульснинг кенглиги толага киришдаги импулс кенглигидай бўлади. Анизотроп профилли толаларда қутбланган ҳолат учун мос равишда иккита маълум перпендикуляр чизиқли қутбланишга икки хил турли эффектив синдириш кўрсатгичи пайдо бўлади. Бу эса сигнал ёки модаларни бундай қутбланиш билан турли гуруҳдаги тезликлар билан тарқалишига сабаб бўлади ва қабул қилиш томонида келаётган сигналларни кечикиши нинг пайдо бўлишига олиб келади (1-расм).

Энг тез ва энг секин мода тарқалишини берувчи қутбланиш ҳолати тез ва секин қутбланиш бош ҳолати дейилади (PSP -Principal State of Polarization). Одатий ТОУТ ларда фотоқабулқилгич оптик қувват йўқотлиши, шунингдек алоқа тизимини мураккаблашиши ва қимматлашувини олдини олиш учун қутблагич билан жихозланмайди ва шу сабабдан сигнал икки қутбланган ҳолатда қабул қилинади.

ҚМД ҳосил бўлишига асосий сабаб бу бир модали тола ўзагининг геометрик ноидеаллиги (оваллигининг бузилганлиги), яъни айлана шаклининг бузилганлигидир. Тола геометриясининг ўзгариши ишлаб чиқариш ёки эксплуатация жараёнларида юзага келади. Шунингдек, толанинг букилишлари, толани жўнатиш учун махсус ғалтакларга ўраш, сўнг уни ётқизишдаги механик ҳаракатлар тола ўзагининг қобиқ марказида жойлашувини бузади ва толанинг деформациясига олиб келади, буларнинг барчаси тола геометриясининг ўзгаришига таъсир этиб, қутбланган мода дисперсиясининг ҳосил бўлишига олиб келади.

Қутбланган мода дисперсияси пикосекундларда (ps) да ўлчанади. Тола дефектларининг қўшилиши ва қутбланган мода дисперсияси билан ўзаро таъсирда бўлиши натижасида секциядан секциягача сигнал етиб боргунча қутбланган мода дисперсияси ошиб боради. Толани характерловчи бундай ҳолдаги қутбланган мода дисперсияси ps/nm^-1/2 да ўлчанади.

(2)

Бир неча секциялардан иборат трасса учун ҳар бир участкаларга мос келувчи қутбланган мода дисперсияларининг ўртача квадратик йиғиндисини топиш керак.

Толали оптик алоқа тизимларига қутбланган мода дисперсиясининг таъсири ушбу холларда ошади:

- каналда узатиш тезлиги ошганида;

- регенераторлар орасидаги масофа узайтирилганида;

- каналлар сони ошганда (DWDM)- тÿлқин узунлиги бўйича зич зичлаштирилган технология қўлланилганида.

Толани ишлаб чиқариш жараёнини қатъий назоратга олиш йўли билангина қутбланган мода дисперсияси қийматини камайтириш мумкин.

Толани тайёрлаш жараёнида ҚМД ни назорат қилиш

Толани чўзиш жараёнида ҚМД ни назорат қилиш мажбурий талаб ҳисобланади. Бир томондан бундай йўл билан толани чўзиш меъёрини мақбуллаштириш мумкин. Иккинчи томондан, чиқишдаги ҚМД коэффициенти тўғрисидаги маълумотлар тола паспорт ҳужжатларида акс эттирилади.

ТОУТ ни эксплуатация қилиш жараёнида ҚМД ни назорат қилиш

Оптик кабел ётқазилганидан сўнг кўпгина параметрлар, шунингдек ҚМД ҳам (толани деформацияланиши, ҳароратини ўзгариши, тортилиши натижасида) толанинг паспорт маълумотларида келтирилган қийматлардан фарқ қилиши (оғиши) мумкин. Бу эса толали оптик кабелни ўрамдан ечилганидан сўнг унинг ҚМД сини ўлчашни талаб этади. Шунингдек эксплуатация жараёнида ҚМД параметрини маълум вақт оралиғида мунтазам ўлчаб турилишини талаб этади.

ТОУТ ларининг турли компонентлари ҚМД ни пайдо бўлишига сабаб бўлиши мумкин 1-жадвал.

Қуйидаги жадвалда шунингдек қутбланиш билан боғлиқ сўниш PDL (Polarization Dependent Losses) қийматлари ҳам келтирилган. PDL қийматлари сингалнинг сўнишида икки ортгонал векторнинг бир-биридан фарқ қилишини кўрсатади. Ўз вақтида ТОУТ ларининг критик участкаларни аниқлаш ва юқори характеристикаларни кафолатлаш мақсадида, шунингдек, тўлқин узунлиги бўйича зич мультиплексорлаш (DWDM) технологиясини ривожланиши натижасида қутбланиш билан боғлиқ сўниш PDL ни ўлчаш мухим ҳисобланади.

Ҳозирги вақтда Ўзбекистонда оптик алоқа тармоқлари ривожланган бўлиб, транспорт тармоқлари юқори тезликда ишлаш имкониятига эга. Борган сари маълумотларни узатиш хажми ошиб бормоқда, бу эса транспорт тармоқларидан тезкорликни талаб қилади. Тезкорлик ошганда оптик сигналларни қабул қилишда хатоликларга йўл қўйилмаслик учун киришдаги сигнал импулслари қабул қилувчи томонгача ўз шаклини йўқотмасдан етиб бориши муҳим аҳамият касб этади.

Дисперсия қийматлари минимал бўлган DSF, NZDSF толаларини қўллаш йўли билан дисперсияни камайтириш мумкин, жумладан мамлакатимиз ҳудудида ётқизилган стандарт оптик толали кабелларда дисперсияни компенсация қилувчи толаллардан фойдаланиш мумкин.

1-жадвал

ТОУТ компонентлари	PDL (dB)	PMD (ps)
Бир модали тола, 1 км	<0,05	>0,5
Коннектор PC APC	<0,1 <0,2	<0,01 <0,01
Изолятор	<0,3	<2
Ажратгич (разветвитель)	<0,1	<0,02
Поляризатор	>30

2 – расм. Хроматик дисперсиянинг тўлқин узунлигига боғлиқлиги

1 – тоза кварц шишасини хроматик дисперсия характеристикаси;

2 – силжиган дисперсияли толани хроматик дисперсия характеристикаси.

DСF-дисперсияни компенсация-ловчи толалардан асосан хроматик дисперсияни камайтиришда, регенерациялаш секцияси узунлигини ошириш-да, паст тезликли тизимлардан юқори тезликли тизимларга ўтишда, тўлқин узунлиги бўйича зичлаштирилган ТОАТда фойдаланилади. DСF толаларида дисперсия катта манфий қийматларга эга бўлади. Мусбат қийматли ҳамда манфий қийматли дисперсияга эга бўлган DСF толаларини улаш натижасида дисперсия нолга яқинлашади, яъни компенсация қилинади (2-расм).

Ҳозирги вақтда жаҳонда ҚМД ни компенсациялаш масаласи бўйича турли тадқиқотлар олиб борилмоқда. DWDM тизимлари учун эса, бир тўлқин узунлиги учунгина эмас, балки бир вақтнинг ўзида спектр кенглиги бир неча nm бўлган турли тўлқин узунликлари учун ҚМД ни компенсациялаш масаласи туғилмоқда.

Ҳулоса

Мазкур мақолада толали оптик линияларида ҚМД пайдо бўлиши сабаблари ҳақида қискача маълумот бериб ўтилди. Юқорида келтирилганларга асосланиб, шуни айтиш мумкинки, бир модали толаларда хроматик дисперсиянинг салбий таъсирини турли йўллар билан камайтириш мумкин. Аммо маълумот узатиш тезлигини оширишда ва ТОУТ ларнинг юқори самарадорлик билан ишлашини кафолатлаш мақсади-да қутбланган мода дисперсияси асосий муаммолардан бири бўлиб келмоқда. Шу сабабдан ҳозирги вақтда жадал суръатлар билан ривожланаётган ва тобора кенг қўлланиш топаётган оптик алоқа тизимларини эксплуатация қилиш жараёнида, шунингдек, янги толали оптик алоқа линияларини ишга тушириш вақтида ҚМД ни ўлчаш муҳим талаблардан ҳисобланади. Халқаро электр-алоқа иттифоқи ITU-T G.650-655 гача бўлган тавсияларида ҚМД параметри бўйича талаблар келтирилган.

Ҳозирда Ўзбекистон ҳудудида оптик тармоққа ва оптик кабеллар учун бир нечта тармоқ стандартлари мавжуд. Буларга мисол қилиб, «Оптик-толали кабелларга қўйиладиган умумий талаблар. Синов усуллари TSt 45-002:2008» тармоқ стандарти, «Спектрал зичлаш ва ажратиш оптик узатиш тизимлари (WDM) Умумий техник ва назорат қилиш методлари TSt 45-028:2007» тармоқ стандартлари ва бир қанча норматив ҳужжатларни келтириш мумкин. Аммо мамлакатимизда ҚМД ни ўлчаш бўйича норматив ҳужжатларда тегишли талаблар келтирилмаган. Шу сабабдан келажакда норматив ҳужжатларга ўзгарти-риш ва қўшимчалар киритиш мақсадида уларни қайтадан кўриб чиқиш жараёнида, қутбланган мода дисперсияси бўйича қўшимча талаблар киритиш мақсадга мувофиқ деб ҳисоблайман.

Адабиётлар

1. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. Курс физики. III том. Москва 1972 г.

2. Оптик алоқа асослари. Ўқув қўлланма. Тошкент, ТАТУ, 2008 й.

3. Интернет манбалар:

https://ru.wikipedia.org

https://www.c-tt.ru/content/?fl=419&sn;=240

https://www.teralink.ru/?do=stech2&id;=754

https://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom4/content.htm.

Инфрақизил диапазонда узатиш шароитига боғлиқ ҳолда

оптик сигналларни узатишдаги йўқотишлар
М. Бегматова, изланувчи
В данной статье рассмотрены основные компоненты атмосферы, вопросы по распространению лазерного излучения в свободном пространстве, а также зависимость качества передачи от погодных явлений.

Ушбу мақолада атмосферанинг асосий компонентлари, эркин фазода лазер нурланишнинг тарқалиши, шунингдек узатиш сифатининг об-ҳавога боғлиқлиги кўриб чиқилган.

In this article the main components of the atmosphere, the issues concerning the propagation of laser radiation in free space and the dependency of transmission quality from weather conditions are considered.

Алоқа техникаси ривожланиши-нинг тарихи юқори частотани ўзлаштириш йўналиши бўйича борган ва XX асрнинг 60-йиллари – биринчи лазер пайдо бўлган вақтда иккита: миллиметрли ва оптик тўлқин узунлигидан амалда фойдаланила бошланган.

Халқаро электралоқа иттифоқи Радио секторининг тавсияларига мувофиқ гиперюқори частотанинг «расмий» диапазони 10^–3 дан 10^–4 м гача тўлқин узунлиги чегараларида ётади. Оптик диапазон нурланишининг физик хусусияти, унинг генерациялаш ва қайд этиш усулларига кўра оптик диапазон ультрабинафша, кўринадиган ва инфрақизил (ИҚ) қуйи диапазонларга бўлинади.

Атмосфера оптик алоқа линияси (АОАЛ) яратилишининг бошланғич босқичида кўринадиган диапазон устувор ҳисобланган. Биринчи бўлиб кўринадиган диапазон лазерлари (рубин ва гелий-неонли) ишлаб чиқилган-лиги, иккинчидан анъанавий оптика доирасида яратилган кўринади-ган нурланишни қайд этиш учун кўпгина методлар ва асбоблар мавжудлиги асосий сабаб бўла олади. [1].

Атмосферада лазер нурланиши-нинг тарқалиши асосан атмосферанинг ҳолатига боғлиқ бўлади. Ғарб ва Россия давлатида ўтказилган тадқиқотлар шуни кўрсатдики, нурланишнинг асосий йўқотишлари кўринишнинг метеоро-логик масофасининг катталиги билан характерланадиган аэрозоль сочилишига боғлиқ бўлади [2].

Лазер тизимлари спектрнинг инфрақизил диапазонида ишлайди. Ҳозирги кунга келиб ундан фойдаланиш учун ҳеч қандай чеклашлар мавжуд эмаслиги радиочастота ажратувчи орган билан келиши жараёнини истисно қилади. Пайдо бўлган вақтда ва атмосфера оптик алоқа линиясидан фойдаланишнинг дастлабки йилларда тарқалиш муҳити – атмосферанинг хусусияти бўлганлиги сабабли бундай тизимга бир мунча ишончсизлик билан қараш кузатилган эди. Турли атмос-фера шароитларида, масалан, инфра-қизил спектрга сезиларли таъсир этадиган ёғингарчиликларда, алоқа каналидан фойдалана олиш мумкинлиги шубҳа туғдирган эди. Амалиёт шуни кўрсатадики, бундай вазиятлар юзага келишининг асосий сабаби бўлиб оптик каналлар характеристикаларини нотўғри ҳисоблаш ва қўшимча даромад олиш мақсадида ишлаш масофасининг кўрсаткичини ошириш ҳисобланади. Тўғри ёндашганда ва фойдаланишга қўйиладиган барча талабларга риоя қилинганда замонавий тизимлар 99,9% фойдалана олиш даражасини таъминлайди.

Инфрақизил канал юқори частоталар диапазонида ишлайди, унда сигналларга электр халақитлар кам таъсир этади. Маълумотларни узатиш жуда кўп бўлмаган хатолар ва юқори тезликлар билан амалга оширилади. Шу билан бир қаторда каналдан фойдаланиш учун ускуна бир бирини «кўриши» зарур. Бундан ташқари, сигналнинг ҳар доим тоза бўлмаган атмосферада узатилиши сабабли тез сўниши содир бўлади, шунинг учун ҳаводаги инфрақизил канал узунлиги катта бўлмаган масофалар билан чекланади. Йўналтирилган антенна ва кам қувватли узаткичдан (100 мВт) фойдаланганда алоқа 30-50 м гача масофада ўрнатиш мумкин. Бироқ, йўналтирилган антеннали катта қувватли узаткични (250 мВт) қўллашда, бу масофани 10 км гача ошириш мумкин. Бироқ чанг, ёмғир, қор сигналнинг атмосферада сочилишига сабаб бўлади.

АОАЛ тарқалишининг манбаи бўлиб 0,78–0,86 ёки 1,5 мкм тўлқин узунликдаги спектрнинг яқиндаги ИҚ-диапазонининг тарқалишини генерация-лайдиган лазер диоди (айрим ҳоллатларда ёруғлик диоди) хизмат қилади. Инфрақизил лазерлар ва ёруғ-лик диодлар яратилиши билан инфрақизил каналлар узунлиги кескин ошди. Инфрақизил каналлардан иборат инфрақизил тармоқлар юзага келди. Ҳозирги вақтда айниқса локал инфра-қизил тармоқлар кенг қўлланилмоқда [3].

Хорижий давлатларда инфра-қизил каналлардан фойдаланиш асосида маълумотларни узатиш концепцияси кўп йиллар давомида ишлаб чиқилди ва унга бўлган қизиқиш ҳозирги вақтда юқори тезликдаги симсиз алоқа каналларига бўлган талабнинг ошиши билан кенгаймоқда.

Амалиётда эркин фазо орқали узатишда узатувчи ва қабул қилувчи тизимлар ўртасидаги аниқ масофа учун ҳисоб-китобни олиб бориш имконияти мавжуд эмас. Ёруғлик «доғи» радиусидан катта бўлган апертура радиусли узатувчи линзадан чиқадиган ва линзадаги ёки унинг ёнидаги ёруғлик «доғи» радиусли ω₀белга (торайишга) эга бўлган Гаусс нурланиш тўлқини қуйидаги нисбат билан ифодаланади

(1)

бу ерда ω (z) – ёруғлик «доғи» радиуси бўйича ва бўйича R(z) – нур тўлқинининг белидан ўқ бўйича z масофадаги фазо фронти эгри чизиғининг радиуси. Катта масофада z, яъни ҳақиқий узоқ майдонда нурлар қуйидаги бурчак остида тарқалади

(2)

Юқорида келтирилган ифода нурланишнинг гаусс характеристикасидаги асосий япроқнинг очилиш бурчаги бўлади.

Нурланиш қувватининг зичлиги S = S₀ω₀²/ω²қонуни бўйича нурланиш тўлқинининг белидаги унинг S₀=|E₀|²(ε₀μ₀)^1/2 дастлабки қийматига нисбатан камаяди ва катта масофада қуйидагича тенг бўлади

(3)

Изотроп нурланишга нисбатан нурларнинг жуда чекланган боғламининг кучайиши қуйидагиларни ташкил этади

(4)
Ёруғлик «доғи»нинг радиусига ω(z) нисбатан радиуси кичик бўлган А апертурали қабул қилиш тизими нурланиш тўлқини билан бир текисда ёритилади, шунинг учун тўғри ўрнатилганда у Р_Е=AS қувватни қабул қилади. Узаткич нурланишининг тўлиқ қуввати P_s=πω²₀S₀/2. Бунда қабул қилинган қувватнинг нурланганга нисбатан қуйидагича бўлади

(5)
Бундай реал нисбатларда ҳам узатишнинг етарли даражадаги жуда кичик йўқотишлари ҳосил бўлади. Масалан, λ=1 мкм бўлганда ω₀=5 см бўлган тўлқин z=1000 км масофада ω=3,19 м гача кенгаяди; қабул қилиш апертуранинг диаметри 20 см бўлганда узатишдаги йўқотишлар 33 дБ ни ташкил этади.

Эркин узатишда узатувчи ва қабул қилувчи оптикани бир бирига аниқ ва ишончли йўналтириш зарур.

Атмосферада лазер нурланишининг тарқалиши муҳит билан чизиқли ва ночизиқли ўзаро таъсир этишнинг бир қатор ҳодисалари кузатилади. Бунда бу ҳодисаларнинг ҳеч бири алоҳида ўзини намоён қилмайди.

Гаусс нурланиш тўлқинлари атмосферада эркин фазодаги йўқотишларга нисбатан қўшимча сўнишга дучор бўлади. Бундан ташқари уларнинг шакли ва йўналиши ўзгаради. Атмосферанинг таъсир этиш ҳисобига нурланишнинг қувват зичлигининг сусайишини қуйидагича кўрсатиш мумкин

(6)

бу ерда сўниш

(7)
Ҳодисани фақат сифат белгиси бўйича учта асосий гуруҳга бўлиш мумкин: ρ молекулар ютилиш, σ зарралардаги (чанг, ёмғир, қор, туман) сочилиш ва τ атмосферанинг турбулентликларидаги нурланиш флуктациясига ажратиш мумкин. Ушбу компонентлар нурланиш тўлқинининг шакли ва z масофага боғлиқ бўлмайди.

Оптик диапзондаги молекуляр ютилиш атмосферадаги сув буғлари, карбонат ангидрид гази ва озон билан аниқланади, қолган газлар анчагина кучсиз ютади. Метеорологик шароитларга боғлиқ бўлган ушбу учта компонентларнинг концентрацияси билан сўниш ошади. Н₂О концентрацияси 10^-3 ва 1% ўртасида жойи ва вақти бўйича ўзгаради; СО₂ концентрацияси ўртача 0,01% ни ташкил этади, саноат ривожланган районларда анча юқори, О₃концентрацияси баландлик ошган сари ошади ва 30 км дан юқориси энг юқори қийматга 10^-3% эришади. Атмосфера шаффофлигининг кузатиладиган характеристикаси расмда келтирилган, унда алоҳида компонентлар ютилишининг полосаси белгилаб қўйилган [4].

1-расм

Атмосфера ўз ичига газлар, буғлар, суюқлик томчилари ва қаттиқ зарралардан иборат механик аралашмаларни олади. Унда ҳар доим ўзгариб турадиган миқдорда чанг, тутинлар мавжуд. Шунинг учун атмосфера аэрозол бўлиб ҳисобланади, аэрозол аралашганлиги сабабли таркиби доимо ўзгариб туради [5].

Синиш кўрсаткичининг фазовий ва вақт бўйича тебранишга эга атмосфера турбулентлилиги об-ҳаво шароитлари, жойлашган ўрнининг хусусияти ва ер устида нурнинг ўтиш баландлигига боғлиқ. Бундан ташқари, улар кун ва йилга боғлиқ ҳолда ўзгариб туради.

Ҳаво зичлиги ва унинг синиш коэффициенти ҳарорат ошиши билан пасаяди. Ҳавонинг иссиқ ва совуқ массасининг доимо алмашлаб ўзгариб туриши сабабли синиш кўрсаткичи фазода ва вақт бўйича кўтарилиб–тушиб туради. Атмосфера турбулентлилиги тўлқинли фронтнинг бузилишига, натижада лазер боғлами тебраниши ва кенгайишига ҳамда энергия лазер боғламининг кўндаланг кесимида қайта тақсимланишига олиб келади. Қабул қилгич текислигида бу ҳолат герц улушидан бир неча килогерцгача частота билан қора ва ёрқин доғларнинг хаотик тарзда навбатма-навбат келиши билан намоён бўлади. Бунда айрим ҳолларда сигналнинг сўниши юзага келади ва алоқа барқарор бўлмайди. Сўниш очиқ қуёшли ҳавода, хусусан ёзнинг иссиқ ойларида, қуёшнинг чиқиш ва ботиш соатларида, кучли шамол вақтида аниқ намоён бўлади [6].

Ҳавонинг тасодифий бир хил бўлмаган синиш кўрсаткичлари учун инфрақизил тўлқиннинг сочилиши оптик нурланиш атмосферасида тарқаладиган интенсивлик флуктуацияларига олиб келади. Оптик сигнал интенсивлигининг флуктуациясини экспериментал ўлчаш флуктуация спектри 0 дан 5000 Гц гача диапазонда бўлишини кўрсатди, қабул қилгич диаметрининг ошиши юқори частотали ташкил этувчининг камайишига олиб келади. Камайиш қабул қилинган нурланишнинг катта миқдорини ўртачалаштириш ҳисобига содир бўлади. Қабул қилгичнинг диаметри 100 мм бўлганда, флуктуациянинг асосий спектри 0 дан 2800 гача Гц да ётади. Оптик сигнал қувватининг ўртача ўзгариши кўпи билан ±1 дБ бўлади.

ИҚ сигналнинг сўниши аэрозол сўнишидан иборат, яъни ҳаводаги майда томчи намлик ва атмосфера таркибига кирадиган турли газлар (О₂, О₃, СО, СН₄, N₂O, CO₂, H₂O ва бошқалар) молекуласидаги резонанс ютилишидаги сўнишдан иборат. Резонанс ютилишга нурланиш спектрининг нурланиш кенглиги, структураси ва модалар миқдори ва бошқалар каби параметрлари кучли таъсир этади. Резонанс ютилишнинг ҳисоб-китоблари атмосферанинг спектрал характеристикалари бўйича маълумотларнинг катта базасини ҳисобга олган ҳолда «чизиқдан чизиққа» (line by line) бўйича амалга оширилади [7].

Лазерли алоқанинг энг асосий «душмани» бўлиб атмосферада сигналнинг сочилиши ва сўниши ҳисобланади. Инфрақизил нур боғламининг сочилишига ёмғир, қор ва туман сабаб бўлади. Бунда туман, физика қонунига мувофиқ, ёруғлик нурининг тарқалиши учун, спектрнинг кўринадиган ёки инфрақизил қисми бўлганда ҳам ноқулай ҳисобланади. Лазер технологиялари соҳасида тадқиқот ишларини олиб борган мутахассислар ёруғликнинг атмосфера орқали ўтишида сигналнинг сўниши боғланиш масофаси 1 км деб ҳисобланган 5 дБ дан (ҳаво очиқ бўлганда) 30 дБ гача (қуюқ туманда) сўнишни ташкил қилади, деб таъкидлашади. Очиқ ва қуёшли ҳавода, хусусан ёз ойларида қабул қилгич киришида сигналнинг сўнишига олиб келадиган ҳавонинг вертикал турбулентли оқимлари юзага келади [8].

Ўзига хос хусусиятларни билиш нафақат узатиш учун тўғри диапазонни танлаш, балки тизимни тўғри лойиҳалаш, эксплуатация қилишда канал параметрларини олдиндан тўғри билиш ва турли об-ҳаво шароитларида тизимни кузатиш имконини беради. Юқори сифатли маълумотлар узатиш каналини олиш учун яхши ИҚ-тизимга эга бўлишдан ташқари, уни тўғри қўллаш (ўрнатиш) зарур. Тизимни ўрнатиш жойи учун оддий талаблар мавжуд, улардан бири таянчнинг мустаҳкам ўрнатлганлиги ҳисобланади [7]. Ускуна ва лойиҳа сифатли бўлганда, алоқа линиясининг талаб этиладиган ишончлилигига ҳар доим эришилади.

Ўзбекистон атмосфера оптик алоқа линиясини қўллаш учун қатор хусусиятларга эга, бу қуёшли кунларининг кўп бўлиши (бир йилда тахминан 300 кун), кўпгина ҳудудларда атмосферанинг чангланганлиги ва юқори зичлик билан фарқланмайдиган ёмғир, қор ва туман кам бўлиши ҳисобланади [9].

Ўзбекистон субтропик ва мўтаъдил иқлим минтақасида жойлашган. Рельеф хусусиятлари ва атмосферанинг циркуляциясининг бирикмасида қуёш радиацияси тушишининг юқори даражаси ҳаво ҳароратининг аҳамиятли мавсумий ва кунлик тебранишлари, давомий қуруқ ва иссиқ ёзи, нам баҳор фасли ва барқарор бўлмаган қиши билан иқлимнинг континентал типини шакллантиради. Бундай об-ҳаво республикада АОАЛ қўлланиши учун қулай ҳисобланади.

Атмосфера алоқасининг тизимларида лазерлардан амалда фойдаланганда нурланишнинг бир вақтда ютилувчи, сочилувчи ва тасодифий ҳар хил муҳитли атмосфера билан ўзаро тасир этишини ҳисобга олиш зарур. Бу таъсир жуда кенг диапазонда ўзгариши мумкин. Шунинг учун ишончлиликнинг муайян даражаси билан берилган масофада АОАЛ ишлаш имкониятини таъминлаш учун линиянинг энергетик потенциалининг етарлича динамик захирасига ёки линия ишлаш имкониятини сақлайдиган қабул қилгичдаги сигналнинг йўл қўйилган сўниш диапазонига эга бўлиши зарур.

Хулоса

Метеорологик ҳодисалар (туман, ёмғир, қор ва бошқалар) мавжуд бўлганда ИҚ диапазон учун асосан туманлар хавфли бўлишини ҳисобга олиш керак. Туман (асосан қуюқ) узатиш масофасига таъсир этиши мумкин, чунки атмосферадаги сув молекулаларининг ошганлиги сабабли ёруғлик фотонларининг ҳаракатини сусайтиради. Ўрта Осиё, хусусан Ўзбекистонда ёмғир ва қор ёғиш даври кам бўлиши, туманнинг бўлмаслигини ҳисобга оладиган бўлсак, Ўзбекистон ҳудудида АОАЛ муваффақиятли қўлланиши мумкин [1].

Симсиз оптик алоқанинг муҳим хусусияти бўлиб, алоқанинг юқори даражадаги конфиденциаллиги ҳисобланади. Бу сигнални лазерли узатишнинг табиати натижаси ҳисобланади, қандайдир махсус метод билан таъминламайди. Нурнинг ингичка йўналганлиги ва ҳар бир модел учун нурланиш импульслари билан ахборотни кодлашнинг ноёб методи қўлланганлиги сабабли канални тутиб қолишни амалга ошириш техник жиҳатдан мумкин эмас. Шу билан бирга рухсатсиз фойдалана олишга уринишни аниқлаш учун алоқа каналининг муҳофазаланганлигини янада ошириш учун тўлқинли фронтдан фойдаланиш, қабул қилинадиган сигнал ўзгаришини таҳлил қилиш ва бошқа турли хил принципларга асосланган қатор чора-тадбирлар ишлаб чиқилган. Радиочастота спектридан фойдаланиш учун рухсат олиш заруриятининг йўқлиги узатиш ускунасини танлашда асосий омил бўлиб ҳисобланади. ИҚ-тизимларда узатиш каналининг тезлик характеристикалари асосан модуляцияловчи кучайтиргичларнинг техник характеристикалари ва фотодиодларнинг частота хусусиятлари билан аниқланади [7].

Адабиётлар

Е.Р. Милютин. Инфракрасный диапазон- оптимальный диапазон для атмосферных линий связи // Информост радиоэлектроника и телекоммуникации, - 2004 - №6.
А.В. Клоков. Беспроводная оптическая связь. Мифы и реальность// Технологии и средства связи. – 2001. - №2.
Г. Башилов. Тонкая красная линия. // Connect, - 2006 - №4.
Г.Г. Унгер. Оптическая связь. М.: «Связь» 1979 г.
Б. Милинкис, В. Петров. Атмосферная оптическая связь. // Радиоэлектроника и Телекоммуникации - 2001 - №5.
В.Е. Зуев. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.: Радио и связь, 1981
А.В. Клоков. Беспроводные ИК-технологии, истинное качество «последней мили». // Технология и средства связи. - 1999 - № 5.
И. Елисеев Доверие к беспроводной оптике. // Сети. – 2001 - №5.
М.М. Махмудов, И.Р. Берганов. Атмосферные оптические линии связи могли бы использоваться в Узбекистане. Ахборот коммуникациялар: ТТЕ, - 2007 - №4.