Расчет параметров оптического волокна

Расчет числовой апертуры:

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ найдем числовую апертуру:

(4.1)

где n1 и n2 - показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

(4.2)

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

(4.3)

где: l - длина волны, 1,55 мкм.; a - радиус сердцевины ОВ;

Радиус сердцевины нам не дан, но его можно найти из формулы:

n2 = n1*; dc = = =42*10-6, м

отсюда а = dc/2 = 42*10-6 / 2 = 21*10-6м

Определим число мод:

N= ν2/4= 4,632 / 4 = 5,36 - для градиентного ОВ

N= ν2/2= 4,632 / 2 = 10,72 - для ступенчатого ОВ

Определим критическую частоту

ОВ:

f кр= с / l,=3*108 / 1,55*10-6 =1,9354838 *1014 Гц; (4.4)

где: с - скорость света, 3*108 м/с;

l - длина волны, 1,55*10-6 м.

Определим критическую длину волны

ОВ:

lкр = π·d·NA / 2.405=3,14*42*10-6*0,054397 / 2,405= 2,984*10-6 м; (4.5)

где: d - диаметр сердцевины ОВ, 42*10-6м

NA - числовая апертура ОВ. 0,054397

Расчет затухания

Собственное затухание ОВ зависит от l, n1, n2, и рассчитывается по формулам:

aс = an+ap+anp=1,3*10+0,1+0=0,100013 дБ/км. (4.6)

где a

n

- затухание поглощения

, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

= 4,34 * 3,14 * 1,48 * 10 / 1,55* = 1,3*10 дБ/км. (4.7)

tgd = 10-11 ¸10-12

a

р

- затухание рассеивания

, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

дБ/км; (4.8)

где: Kр - коэффициент рассеяния (0,6-1 мкм4дБ/км);

a

пр

- затухание примеси

, возникает за счет наличия в кварце ионов различных металлов и гидроксильных групп. В окне прозрачности aпр=0, тогда aс=aп+aр дБ/км.

кабельное затухание

a

к

- обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих: aк=Sai, i=1¸7;

где: a1 - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

a2 - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

a3 - затухание на микроизгибах ОВ;

a4 - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

a5 - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

a6 - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

a7 - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В курсовом проекте a к принимаем в соответствии с таблицей 5.1 МУ =0,28 дБ,/км

Расчетное суммарное затухание:

a =aс+aк =0,100013+0,25=0,350013 дБ/км (4.9)

Расчет дисперсии

Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Полная дисперсия в многомодовых ОВ рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии:

/км

Хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии:

Материальная дисперсия

обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.

tмат=Dl×М(l)=3* - 18= -54 пс/км

;

где: М(l) - удельная дисперсия материала,(табл. 4.1);

Dl - ширина спектра источника излучения, нм (для выбранной СП Dl=3 нм).

Читайте также

Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов
компьютерный программа полупроводниковый моделирование В данной работе исследуются возможности применения компьютерного моделирования для изучения характеристик традиционных полупроводник ...

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...

Основы статистической теории радиолокации
Если о сигнале все известно , то нет необходимости в его приеме, если о нем ничего не известно, то его невозможно отличить от помех, и прием его невозможен. Поэтому, ...