Расчет параметров ОК

Простейшие ОВ представляют собой круглый диэлектрический (стекло или прозрачный полимер) стержень, называемый сердцевиной, окруженный диэлектрической оболочкой. Показатель преломления материала сердцевины всегда больше показателя преломления оболочки , где и - относительные диэлектрические проницаемости сердцевины и оболочки соответственно.

Для передачи сигналов по ОВ используется явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух диэлектрических сред (n1>n2),при этом угол полного внутреннего отражения

sinjn = n2/n1

С другой стороны величина угла полного внутреннего отражения зависит от соотношения диаметра сердцевины и длины волны

cosjn = l/dc

Таким образом, по ОВ будут эффективно передаваться только лучи, заключенные внутри телесного угла (как показано на вышеприведенном рисунке), величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения. Этот телесный угол характеризуется числовой апертурой

NA = (n12 - n22)0.5 = (1,4772 - 1,4752)0,5=0,768

Апертура - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.

Лучи попадающие в торец ОВ вне телесного угла, образуют так называемые пространственные волны, которые являются паразитными, отбирающими энергию волны сердцевины.

В зависимости от числа распространяющихся на рабочей частоте мод ОВ разделяются на одномодовые и многомодовые. Число мод зависит от соотношения диаметра сердцевины и длины волны. В настоящее время принято при длинах волн 0,85-1,55 мкм. применять ОВ с диаметром сердцевины 8 - 10 мкм. для одномодовой передачи и 50 мкм. для многомодовой.

Важнейшим обобщенным параметром волоконного световода, используемым для оценки его свойств, является нормированная частота V:

V=2*pi*a*NA/l= 2*3.14*5*0,0768/1,55 = 1,556

где а-радиус сердцевины волокна.

Число передаваемых мод в световоде можно определить по формуле:

Nст = V2/2=1,5562/2 = 1,21

Определим критическую длину волны и частоту:

fкр= с/(dc*NA) = 3*108/(10-5*0,0768) = 3,90625*1014 Гц

lкр = с/ fкр= 3*108/3,90625*1014= 0.77 мкм.

Ослабление сигнала в ОВ обусловлено собственными потерями и дополнительными кабельными потерями , обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля. Коэффициент затухания (ослабления)

.

Величина в реальных условиях составляет 0,1-0,2 дБ/км. Собственные потери состоят из трех составляющих: ослабления за счет поглощения ; ослабления за счет наличия в материале ОВ посторонних примесей ; ослабления за счет потерь на рассеяние .

aс=aп+aпр+aр

Рассчитаем каждую составляющую собственных потерь:

aп= (4,34*pi*n1*tgd)/l= (4,34*3,14*1,477*10-11)/1,55*10-6=0,13 дБ/км

где tgd- тангенс угла диэлектрических потерь.

Потери энергии также существенно возрастают из-за наличия в материале ОВ посторонних примесей, таких как гидроксильные группы (ОН), ионы металлов и др. Из-за примесей возникают всплески ослабления на волнах 0,95 и 1,4 мкм. При этом наблюдается три окна прозрачности световода с малыми ослаблениями в диапазонах волн 0,8 - 0,9 ; 1,2 - 1,3 ; 1,5 - 1,6 мкм.

Так как длина волны равна 1,55 мкм. (3-е окно прозрачности),значит aпр можно пренебречь.

Читайте также

Проектирование РЭА
При конструкторском проектировании РЭА (радиоэлектронной аппаратуры) решаются задачи, связанные с поиском наилучшего варианта конструкции, удовлетворяющего требованиям технического задан ...

Применение МПК в системах передачи информации
Каждое из трех предшествующих столетий ознаменовалось появлением какой-то технологии, развитие которой определяло прогресс в этом столетии. 18 век - механические системы, 19 - паровые ма ...

Проект соединительной цифровой радиорелейной линии для сети сотовой связи Томск - Володино
Темпы увеличения потребности в электросвязи и соответственно темпы реализации этой потребности в технических системах непрерывно увеличивались на всем протяжении закончившегося ХХ века ...