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Text File  |  1993-06-26  |  12KB  |  740 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.                               -  -
  5.                           AP IX-60-E
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14. (3201)
  15. 6.     Recommendation G.651
  16.      CHARACTERISTICS OF A 50/125 m MULTIMODE GRADED INDEX
  17.             OPTICAL FIBRE CABLE
  18.  
  19.  
  20.        The CCITT,
  21.  
  22. considering that
  23.         (a)   multimode optical fibre cables are used  widely  in
  24. telecommunication networks;
  25.  
  26.         (b)   the foreseen potential applications may require multimode fibres
  27. differing in:
  28.  
  29.        -    nature of material
  30.  
  31.        -    geometrical characteristics
  32.  
  33.        -    operating wavelength region(s)
  34.  
  35.        -    transmission and optical characteristics
  36.  
  37.        -    mechanical and environmental aspects;
  38.  
  39.         (c)   Recommendations on different kinds of multimode  fibres  can  be
  40. prepared when practical use studies have sufficiently progressed;
  41.  
  42. recommends
  43.         a  graded  index, multimode fibre, which may be used in the region  of
  44. 850  nm  or  in  the region of 1300 nm or alternatively may be  used  in  both
  45. wavelength regions simultaneously.
  46.  
  47.        This fibre can be used for analogue and for digital transmission.
  48.  
  49.          Its  geometrical,  optical,  and  transmission  characteristics   are
  50. described below.
  51.  
  52.         The  meaning  of  the terms used in this Recommendation  is  given  in
  53. Annex  A  and the guidelines to be followed in the measurements to verify  the
  54. various characteristics are indicated in Annex B.
  55.  
  56.         Annexes  A  and  B may become separate Recommendations  as  additional
  57. multimode fibre Recommendations are agreed upon.
  58.  
  59. 1.     Fibre characteristics
  60.  
  61.         The fibre characteristics dealt with in  1 are those which ensure  the
  62. interconnection of fibres with acceptable low losses.
  63.  
  64.         Only  the intrinsic fibre characteristics (not depending on the  cable
  65. manufacture)  are  recommended in  1. They will apply  equally  to  individual
  66. fibres,  fibres  incorporated into a cable wound on  a  drum,  and  fibres  in
  67. installed cables.
  68.  
  69. 1.1    Geometrical characteristics of the fibre
  70.  
  71. 1.1.1  Core diameter
  72.  
  73.        The recommended nominal value of the core diameter is 50 m.
  74.  
  75.          The  core  diameter  deviation  should  not  exceed  the  limits   of
  76. + 6% (+ 3 m).
  77.  
  78. 1.1.2  Cladding diameter
  79.  
  80.        The recommended nominal value of the cladding diameter is 125 m.
  81.  
  82.         The  cladding  diameter  deviation should not  exceed  the  limits  of
  83. + 2.4% (+ 3 m).
  84.  
  85.  
  86.  
  87.  
  88.  
  89.  
  90.  
  91.  
  92.  
  93.  
  94.  
  95.  
  96.  
  97.  
  98.  
  99.  
  100.  
  101.  
  102.  
  103.  
  104.  
  105.  
  106.  
  107.  
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113.  
  114.  
  115.  
  116.  
  117.  
  118.  
  119.  
  120.  
  121.  
  122.  
  123.  
  124.  
  125.  
  126.  
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131.  
  132.  
  133.  
  134.  
  135.  
  136.  
  137.  
  138.  
  139.  
  140.  
  141.  
  142.  
  143.  
  144.  
  145.  
  146.  
  147.  
  148.  
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.  
  154.  
  155.  
  156.  
  157.  
  158.  
  159. 2.2.1  Modal distortion bandwidth: amplitude response
  160.  
  161.         The modal bandwidth amplitude response is specified in the form of   -
  162. 3  dB  optical  (-6  dB  electrical) points of  the  bandwidth  of  the  total
  163. amplitude/frequency curve corrected for chromatic dispersion. A more  complete
  164. curve of the total bandwidth response should also be given.
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169. 2.2.3  Chromatic dispersion
  170.  
  171.         When  required the manufacturer of the optical fibres should  indicate
  172. the chromatic dispersion coefficient values of the fibre type in the operating
  173. wavelength region(s). The test method is contained in Annex B, section  V,  to
  174. Recommendation G.652.
  175.  
  176. Note  1 - For multimode fibres the dominant chromatic dispersion mechanism  is
  177. material dispersion.
  178.  
  179. Note 2 - Typical values of the chromatic dispersion coefficient for high grade
  180. silica optical fibres are the following:
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189.  
  190.  
  191.  
  192.  
  193.  
  194.  
  195.  
  196.  
  197.  
  198.  
  199.  
  200.  
  201.  
  202.  
  203.  
  204.  
  205.  
  206.  
  207.  
  208.  
  209.  
  210.  
  211.  
  212.  
  213.  
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.  
  232.  
  233.  
  234.  
  235.  
  236.  
  237.  
  238. 3.2    Baseband response (overall -3dB optical bandwidth)
  239.  
  240.        The baseband response is given in the frequency domain and includes the
  241. effects  of  both  modal  distortion  and  chromatic  dispersion  and  can  be
  242. represented by the expression:
  243.  
  244.                       BT = [Bmodal-2 + Bchromatic-2] -½
  245.  
  246.  
  247. where
  248.  
  249.         BT  =  overall  bandwidth  (including modal distortion  and  chromatic
  250. dispersion)
  251.  
  252.        Bmodal = modal distortion bandwidth
  253.  
  254.        Bchromatic = chromatic dispersion bandwidth (see Note 3)
  255.  
  256. Note  1  -  Both the fibre modal distortion baseband response and  the  source
  257. spectrum are assumed to be Gaussian.
  258.  
  259. Note  2  -  For  certain  applications the effect of chromatic  dispersion  is
  260. negligible, in which case chromatic dispersion can be ignored.
  261.  
  262. Note 3 - Bchromatic, the chromatic bandwidth, is inversely proportional to the
  263. section length and, if the source spectrum is assumed to be Gaussian,  can  be
  264. expressed as:
  265.  
  266.                 Bchromatic (MHz) = (_O  D(O)  10-6  L/0.44)-1
  267.  
  268. where
  269.  
  270.        _O   = FWHM source line width (nm)
  271.  
  272.        D(O) = chromatic dispersion coefficient (ps/(nm.km))
  273.  
  274.        L    = section length (km)
  275.  
  276.  
  277. 3.2.1  Modal distortion bandwidth
  278.  
  279.         The modal distortion bandwidth values for individual cable lengths  in
  280. an   elementary   cable  section  are  obtained  from   the   relevant   fibre
  281. specification.  However,  the  overall  modal  distortion  bandwidth  of   the
  282. elementary  cable  section  may not be a linear  addition  of  the  individual
  283. responses  due  to mode coupling and other effects at splices and,  sometimes,
  284. along the length of the fibre.
  285.         The  modal  distortion bandwidth for an elementary  cable  section  is
  286. therefore given by:
  287.                                    1x         -1 ¼-O
  288.                    Bmodal total =  º Bmodal  ÄÄ ½
  289.                                    »1       n O  _
  290.  
  291. where
  292.         Bmodal  total  = overall modal distortion bandwidth of  an  elementary
  293. cable section
  294.  
  295.  
  296.  
  297.  
  298.  
  299.  
  300.  
  301.  
  302.  
  303.  
  304.  
  305.  
  306.  
  307.  
  308.  
  309.  
  310.  
  311.  
  312. A.1    alternative test method (ATM)
  313.  
  314.         A  test method in which a given characteristic of a specified class of
  315. optical fibres or optical fibre cables is measured in a manner consistent with
  316. the definition of this characteristic and gives results which are reproducible
  317. and relatable to the reference test method and to practical use.
  318.  
  319. A.2    attenuation coefficient
  320.  
  321.        In an optical fibre it is the attenuation per unit length.
  322.  
  323. Note  - The attenuation is the rate of decrease of average optical power  with
  324. respect to distance along the fbire and is defined by the equation:
  325.  
  326.                             P(z) = P(0) 10-(z/10)
  327.  
  328. where
  329.  
  330.        P(z) = power at distance z along the fibre
  331.  
  332.        P(0) = power at z = 0
  333.  
  334.            = attenuation coefficient in dB/km if z is in km.
  335.  
  336.        From this equation the attenuation coefficient is:
  337.  
  338.                                 - 10 log10 [P(z)/P(0)]                       =
  339. ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ
  340.                                           Z
  341.  
  342.        This assumes that  is independent of z.
  343. A.3    bandwidth (of an optical fibre)
  344.        That value numerically equal to the lowest frequency at which magnitude
  345. of the baseband transfer function of an optical fibre decreases to a specified
  346. fraction,  generally to -3dB optical (-6dB electrical), of the zero  frequency
  347. value.
  348.  
  349. Note - The bandwidth is limited by several mechanisms: mainly modal distortion
  350. and chromatic dispersion in multimode fibres.
  351.  
  352. A.4    chromatic dispersion
  353.        The spreading of a light pulse in an optical fibre caused by the
  354. different  group velocities of the different wavelengths composing the  source
  355. spectrum.
  356.  
  357. Note  -  The  chromatic dispersion may be due to one or more of the following:
  358. material  dispersion,  waveguide dispersion, profile dispersion.  Polarization
  359. dispersion does not give appreciable effects in circularly-symmetric fibres.
  360.  
  361. A.5    chromatic dispersion coefficient
  362.        The chromatic dispersion per unit source spectrum width and unit length
  363. of fibre. It is usually expressed in ps/(nm.km).
  364.  
  365. A.6    cladding
  366.        That dielectric material of an optical fibre surrounding the core.
  367.  
  368. A.7    cladding mode stripper
  369.         A device that encourages the conversion of cladding modes to radiation
  370. modes.
  371.  
  372. A.8    core
  373.  
  374.         The  central  region of an optical fibre through  which  most  of  the
  375. optical power is transmitted.
  376.  
  377. A.9    core area
  378.  
  379.         For  a  cross  section of an optical fibre the area within  which  the
  380. refractive  index  everywhere (excluding any index dip) exceeds  that  of  the
  381. innermost  homogeneous cladding by a given fraction of the difference  between
  382. the  maximum of the refractive index of the core and the refractive  index  of
  383. the innermost homogeneous cladding.
  384.  
  385. Note - The core area is the smallest cross-sectional area of a fibre excluding
  386. any  index  dip,  which  is contained within the locus  of  points  where  the
  387. refractive index n3 is given by
  388.  
  389.        n3 = n2 + k(n1 - n2) (see Figure A-1/G.651)
  390.  
  391. where
  392.  
  393.        n1 = maximum refractive index of the core
  394.  
  395.        n2 = refractive index of the innermost homogeneous cladding
  396.  
  397.        k  = a constant
  398. Note - Unless otherwise specified a k value of 0.05 is assumed.
  399.  
  400. A.10   core (cladding) centre
  401.        For a cross-section of an optical fibre it is the centre of that circle
  402. which best fits the outer limit of the core area (cladding).
  403.  
  404. Note 1 - These centres may not be the same.
  405.  
  406. Note 2 - The method of best fitting has to be specified.
  407. A.11   core (cladding) diameter
  408.        The diameter of the circle defining the core (cladding) centre.
  409.  
  410. A.12   core (cladding) diameter deviation
  411.         The  difference between the actual and the nominal values of the  core
  412. (cladding) diameter.
  413.  
  414. A.13   core/cladding concentricity error
  415.  
  416.        The distance between the core centre and the cladding centre divided by
  417. the core diameter.
  418.  
  419. A.14   core (cladding) tolerance field
  420.         For  a cross-section of an optical fibre it is the region between  the
  421. circle  circumscribing  the  core (cladding)  area  and  the  largest  circle,
  422. concentric  with the first one, that fits into the core (cladding) area.  Both
  423. circles shall have the same centre as the core (cladding).
  424.  
  425.  
  426.  
  427.  
  428.  
  429.  
  430.  
  431.  
  432.  
  433.  
  434.  
  435.  
  436.  
  437.  
  438.  
  439.  
  440.                             NAt max = (n12 - n22)½
  441.  
  442. where
  443.  
  444.        n1 = maximum refractive index of the core
  445.  
  446.        n2 = refractive index of the innermost homogeneous cladding
  447.  
  448. Note  - The relationship between NA (see A.21) and NAt max is given in section  I
  449. of Annex B,  B.2.2.
  450.  
  451. A.18   mode filter
  452.  
  453.        A device designed to accept or reject a certain mode or modes.
  454.  
  455. A.19   mode scrambler; mode mixer
  456.  
  457.        A device for inducing transfer of power between modes in an optical fibre,
  458. effectively scrambling the modes.
  459.  
  460. Note  -  Frequently  used to provide a mode distribution that is  independent  of
  461. source characteristics.
  462.  
  463. A.20   non-circularity of core (cladding)
  464.  
  465.         The  difference between the diameters of the two circles defined  by  the
  466. core (cladding) tolerance field divided by the core (cladding) diameter.
  467.  
  468. A.21   numerical aperture
  469.  
  470.         The  numerical  aperture NA is the sine of the vertex half-angle  of  the
  471. largest  cone  of  rays  that can enter or leave the core of  an  optical  fibre,
  472. multiplied by the refractive index of the medium in which the vertex of the  cone
  473. is located.
  474.  
  475. A.22   reference surface
  476.  
  477.        The cylindrical surface of an optical fibre to which reference is made for
  478. jointing purposes.
  479.  
  480. Note  -  The  reference  surface is typically the  cladding  or  primary  coating
  481. surface. In rare circumstances it could be the core surface.
  482.  
  483. A.23   reference test method (RTM)
  484.  
  485.         A  test  method in which a given characteristic of a specified  class  of
  486. optical  fibres  or optical fibre cables is measured strictly  according  to  the
  487. definition  of  this characteristic and which gives results which  are  accurate,
  488. reproducible and relatable to practical use.
  489.  
  490.  
  491.  
  492.  
  493.  
  494.  
  495.  
  496.  
  497.  
  498.  
  499.  
  500.  
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