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

Проект цифрового фильтра
В последнее время методы цифровой обработки сигналов (ЦОС) в радиотехнике, системах связи, управления и контроля приобрели большую важность и в значительной мере заменяют классические а ...

Разработка макета для исследования металлических проводниковых материалов
Автоматизация производства процесс в развитии машинного производства, при котором часть или весь комплекс операций по качественному преобразованию состояния исходного сырья, управлению ...

Особенности работы современного средства автоматической радиолокационной прокладки (САРП)
Устройство компьютерной индикации, совмещенное со средствами автоматической радиолокационной прокладки (САРП) и с электронной картографической системой, размещаемых в ходовой рубке судн ...