Особенности конструкции подводных оптических усилителей
Подводные оптические усилители предназначены для усиления оптических сигналов, распространяющихся в подводном оптоволоконном кабеле. Он имеет встроенные средства контроля и управления, источник вторичного электропитания.
Особенности конструкции подводных оптических усилителей
Подводные оптические усилители предназначены для усиления оптических сигналов, распространяющихся в подводном оптоволоконном кабеле на глубине моря до 8000 метров. Он имеет встроенные средства контроля и управления, источник вторичного электропитания.
В подавляющем большинстве случаев в качестве усилителей используются EDFA-усилители оптических сигналов, диоды накачки которых могут работать как на длине волны 980 нм, так и/или на длине волны 1480 нм в зависимости от конструкции.
Усилитель должен иметь низкий шум-фактор, чтобы минимально искажать усиливаемый сигнал. Расстояние между усилителями оптических сигналов составляет порядка 30 — 100 км (например, для транс-тихоокеанской линии связи потребовалось около 200 усилителей).
Электропитание усилителя, как правило, осуществляется постоянным током от берегового устройства дистанционного питания с использованием токоведущей жилы подводного кабеля. Сила тока может варьироваться от 100 мА до 1 А. Так как рабочая глубина установки усилителя может достигать 8000 метров, то его корпус должен быть герметичным и обладать высоким сопротивлением к коррозии при большом внешнем гидростатическом давлении. Срок службы усилителя составляет, как правило, 25 лет.
В случае поломки усилителя следует проводить его подъём с глубины и заменять на новый. Испорченный усилитель подлежит исследованию на берегу на предмет выявления поломки с целью последующего исключения подобных неисправностей при дальнейшей эксплуатации. На рисунке представлен внешний вид оптического усилителя.
Размеры оптических усилителей сильно варьируются. Например, для транс-тихоокеанской линии связи длина усилителя составляла 6 метров. Обычно длина оптического усилителя составляет порядка 3 метров, чтобы разместить на борту корабля-кабелеукладчика максимальное число усилителей.
К конструкции усилителя предъявляются следующие основные требования:
- Антикоррозийная стойкость;
- Стойкость к внешнему гидростатическому давлению;
- Герметичность узлов ввода оптоволокна;
- Высокие электроизолирующие характеристики;
- Защита от перепадов напряжения и тока;
- Устойчивость к вибрационному и ударному воздействию;
- Высокую надёжность компонентов, входящих в конструкцию усилителя;
- Уверенную эксплуатацию в диапазоне рабочих температур.
Корпус усилителя выполняется из медно-бериллиевого сплава, обладающего высокими антикоррозийными и механическими свойствами в морской воде. Особенно жёсткие требования предъявляются герметизации корпуса усилителя, который подвергается внешнему гидростатическому давлению до 80 МПа.
Узлы гермоввода, герметизации и заделки оптоволокна должны также выдерживать высокое давление (до 80 МПа), а также предотвращать повышение влажности внутри корпуса свыше 20% (для этого должна использоваться специальная система контроля).
Отсек, в котором располагается электронное оборудование усилителя, изолирован от внешнего металлического корпуса посредством специальной высоковольтной изоляции (например, полиэтиленовой), которая должна обеспечивать защиту от пробоя напряжением вплоть до ±15кВ.
Для защиты подводного усилителя от внезапных перепадов высокого напряжения в цепи питания применяется специальная предохранительная цепь, состоящая из газонаполненного предохранителя, катушки, резисторов и зенеровских диодов. Расчёты показывают, что такая система обеспечивает защиту от перепадов напряжения и тока в пределах ±15кВ и ±200А.
Устойчивость к вибрационным и ударным воздействиям обеспечивается с целью сохранения работоспособности системы при вибрационных и ударных воздействиях, возникающих при транспортировке и установке системы. Конструкция подводного оптического усилителя должна сохранять работоспособность во всём диапазоне рабочих температур, которые могут изменяться от 0 до +35 С (это температурный режим усилителя, уже уложенного на морское дно).
Установка подводного усилителя производится со стандартной линейной кабелеукладочной машины с корабля кабелеукладчика.
При производстве подводного усилителя для повышения его надёжности производится многократное тестирование составляющих компонентов.
При производстве подводного усилителя для повышения его надёжности производится многократное тестирование составляющих компонентов.
Проводится мониторинг того, как они могут противостоять излучению, высыханию, магнитным воздействиям, воздействию барометрического давления и водорода, растяжению волокна, а также внутренним коррозийным газам.
Для блока питания усилителя, помимо защиты от пробоя и перепадов напряжения, необходимо обеспечить резервирование, гальваническую развязку входа и выхода, низкий уровень шума, защиту от перегрева, перегрузки, короткого замыкания. Также необходимо обеспечить высоковольтную изоляцию входных цепей для защиты от пробоя высоким напряжением между токопроводящей жилой и корпусом.
Поделиться:
