Организация волоконно-оптического кольца первичной сети с использованием STM-16

Нужно отметить, что оптическая мощность лазера, установленного на платах мультиплексора составляет порядка 10^-3 Вт.

Длина волны, на которой генерирует лазер, установленный на платах, предназначенных для работы на коротких участках регенерации, составляет 1,33 мкм.

Приняв в рассмотрение вышеприведенные технические характеристики используемого лазера, в данном разделе будем рассматривать вопрос лазерной безопасности.

Для начала укажем потенциальные причины и условия, при которых возможно облучение персонала. К этому могут привести следующие обстоятельства:

демонтаж защитной панели платы, при работающем оборудовании;

обрыв кабеля на линии;

тестирование характеристик оптической платы без защитной панели;

монтаж или демонтаж платы без защитной панели в работающий мультиплексор (находящийся под напряжением);

подключение кабелей к линейному оптическому боксу, когда станция-передатчик может находиться в режиме транслирования сигнала.

Кроме того лазерному излучению может быть подвержен персонал, непосредственно не связанный с обслуживанием мультиплексоров и оказавшийся в зоне облучения по причине проведения уборочных, наладочных, настроечных или других видов профилактических работ.

Возможным последствием вышеописанных обстоятельств может стать облучение персонала. Т.к. длины волн излучения лежат в пределах инфракрасного диапазона, то характер воздействия лазерного излучения на организм будет в основном тепловой. Спецификой теплового действия лазерного излучения, в отличие от контактного термического ожога, является то, что в сложных структурах тканей могут нагреваться до высоких температур лишь некоторые слои, а при действии коротких импульсов - лишь некоторые элементы клеток, в то время как среднее по всей клетке приращение температуры мало. Кроме того, для лазерного ожога, вызванного импульсом, характерно наличие резких границ пораженного участка.

Следует отметить, что для инфракрасного излучения с длиной волны от 0,7 до 1,4 мкм оптические среды глаза являются прозрачными, и излучение фокусируется на сетчатке. При 1,4 мкм инфракрасное излучение начинает поглощаться роговицей и хрусталиком, что вызывает их нагрев и может привести к образованию катаракты.

Воздействие инфракрасного излучения на организм может проявляться не только в виде местных реакций, выраженных сильнее при больших длинах волн, но и в виде общих реакций. То есть при длительном хроническом воздействии малых интенсивностей излучения возможны функциональные патологические изменения в организме (нарушение деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем).

Вообще лазерное излучение может вызывать в биологической ткани ряд эффектов: тепловой, светового давления, электрострикции, образования в пределах клетки микроволнового электрического поля. В зависимости от характеристик действующего лазерного излучения удельный вес, вносимый в суммарное повреждение каждым из эффектов, может быть различным.

Так при монохроматическом воздействии на глаз человека, лазерное излучение устраняет влияние хроматической абберации оптической системы глаза, что ведет к уменьшению размеров пятна рассеивания на сетчатке, а это повышает опасность поражения лазерным излучением. При направленном излучении, т.е. при лазерном излучении, распространяющемся в пределах малого телесного угла, внутрипучковая освещенность слабо убывает с расстоянием, и опасность для зрения, выраженная в маленьком размере пятна лазерного излучения на сетчатке глаза, может сохраняться до очень больших расстояний.

Основным фактором, обуславливающим различные специфические эффекты воздействия лазерного излучения на биологические системы, является высокая интенсивность излучения. При этом высокие энергетические плотности при лазерном излучении большой интенсивности ведут к структурным изменениям самих тканей и соответственно их свойств непосредственно во время действия излучения.

Необходимо отметить, что такие черты лазерного излучения, как когерентность и поляризованность не влияют на характер взаимодействия лазерного излучения с биологическими системами.

Каждый из перечисленных параметров, взятый отдельно, не может полностью характеризовать опасность облучения. Полную картину опасности дает их совокупность, которая тем или иным образом должна быть учтена при нормировании и дозиметрии лазерного излучения.

Так лазерное излучение может привести к возникновению непосредственно в облучаемых тканях органических изменений, которые вызывают у работающих заболевания или отклонения в состоянии здоровья (первичные эффекты). А так же к нарушению деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем в виде различных синдромов (вторичные эффекты).

Поэтому, учитывая, что в оборудовании используются лазеры третьего класса, выходное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи, проведем расчет лазероопасных зон. Расчет будем проводить согласно санитарным нормам и вышеприведенным критериям.

Лазероопасные зоны - это части пространства, в которых уровень лазерного излучения, при работе лазерной установки, превышает предельно допустимый уровень Н_пду. Необходимые предельно допустимые уровни, соответствующие используемым источникам лазерного излучения, которые в свою очередь являются точечными (т.е. имею угловые размеры менее 10^-3 рад), выбираются согласно [7].

Лазероопасные зоны могут создаваться прямым, отраженным (зеркально или диффузно) и рассеянным в атмосфере лазерным излучением.

Характер лазероопасной зоны, создаваемой прямым лазерным излучением с равномерным распределением интенсивности излучения показан на рисунке 1, а при рассеянном излучении на рисунке 2.

2 r

Рисунок 1. Лазероопасная зона, создаваемая прямым лазерным излучением

Рисунок 2. Лазероопасная зона, при рассеянном излучении

Формула для расчета уровня лазерного излучения при прямом лазерном излучении имеет вид:

H = (4•E•в₀•r₀²)/(р•(d_л•2•l•г)²),

где в₀ и r₀ - коэффициенты пропускания и увеличения оптической системы наблюдения (для невооруженного глаза в₀ и r₀ равно 1);

d_л - начальный диаметр пучка;

г - угол расходимости луча;

l - расстояние до расчетной точки.

Исходя из этой формулы можно определить расстояние, при котором выполняется условие Н = Н_пду, соответствующее длине лазероопасной зоны и определяемое соотношением:

L_лоз = 1/(2• г)•(((4•Е• в₀•r₀²)/( р• Н_пду))^1/2 - d_л) =

= 1/(2•0,0017)•(((4•3•10⁴•10^-3•1•1)/(3,14•4•10⁴))^1/2 - 0,01) = 6,15 (см)

Данное значение лазероопасной зоны определено для зоны, где излучение представляет опасность для кожи оператора. Этот расчет сделан потому, что конструкция каркаса, куда вставляется плата с лазером, исключает возможность попадания прямого лазерного излучения на глаза, но не исключает попадания отраженного.

Формула для расчета предельно допустимого уровня для такого вида лазерного излучения имеет вид:

Н = (Е?с?cos(и))/(р•l²),

тогда граница лазероопасной зоны будет определяться так:

l_лоз = ((Е?с?cos(и))/( р•Н_пду))^1/2,

где с - коэффициент отражения, равный 0,65;

и - угол между направлением на расчетную точку и нормалью к поверхности.

l_лоз = ((3•10⁴•10^-3•0,86•0,65)/(3,14•5,3•10^-3))^1/2 = 31,7 (м)

Таким образом, очевидна необходимость в применении коллективных и индивидуальных методов защиты от лазерного излучения в технических помещениях, где устанавливаются мультиплексоры со встроенными лазерами.

В виде индивидуальной защиты для обслуживающего персонала, нужно предусмотреть наличие халатов и масок-шапочек. В данном случае уровень лазерного излучения, который воздействует на оператора, уменьшится до значения

Н_оп = Н?ф^m,

где ф - коэффициент пропускания ткани;

m - число слоев ткани.

В качестве инженерно-технических методов и средств защиты должны быть использованы устройства для экранирования пучка излучения. В частности плата с лазером должна устанавливаться в закрытый бокс. Необходимо так же предусмотреть ограждение стоек с мультиплексорами, а так же наличие предупреждающих надписей о возможной опасности лазерного облучения.

Необходимо так же оборудовать боксы с оптическими платами специальными блокираторами и сигнализаторами, предупреждающими обслуживающий персонал о том, что лазер находиться в рабочем состоянии.

Таким образом, при использовании всех вышеописанных методов защиты от лазерного излучения, обслуживающий персонал не будет подвержен облучению, и работа с мультиплексорами станет вполне безопасной. Однако необходимо добавить, что абсолютная безопасность будет осуществлена только при доскональном соблюдении всех правил работы с лазерными установками.

Справка об исследовании патентной литературы

Приложение А

Наименование объекта поиска:

Синхронизация цифровых сетей связи

Синхронные цифровые системы передач

Топология сетей связи

Что и за какой период просмотрено:

Реферативный журнал. Связь 1998. -№ 1-№12. 1999.-№ 1-№12.

Патентный фонд БГУИР

Патентный фонд РНТБ