Расчет параметров ОК

Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2.

Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе сердцевина оболочка и защита от помех из окружающего пространства.

Магистральные кабели предназначаются для передачи информации на большие расстояния и на большое число каналов. Они должны обладать малыми затуханиями и дисперсией и большой информационно - пропускной способностью.

Оптический кабель характеризуется следующими параметрами:

) числовая апертура, которая характеризует световод с точки зрения условий ввода излучения в световод (ширина диаграммы направленности излучений источника) и вывода излучения из световода, которое определяет чувствительность фотоприемника.

NА =sin φa=√n12-n22 = 0,122.

Так как NA <0,2, то необходимо использовать низкотемпературные волокна.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

) нормированная или характеристическая частота: является важнейшим обобщенным параметром волоконного световода, используемым для оценки его свойств. Это частота, при которой процесс передачи энергии по световоду прекращается и только одна одномодовая волна НЕ11 не имеет критической частоты, для нее нормированная частота находится по формуле:

=2 ∙ π ∙ a ∙ NA / λ= 2 ∙ 3,14 ∙ 4 ∙ 0,122 / 1,55 = 1,977

Так как 2,405 > V, то это означает что режим одномодовый.

Число передаваемых мод можно определить по формуле:

) при определенной длине волны наступает такой режим, когда луч падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны и энергия вдоль не переносится. Это соответствует случаю критической длины волны λкр и критической частоты fкр.

Тогда критическая частота определяется по формуле:

кр = 2,405с / (π ∙ d ∙ NA) = 2,405 ∙ 3 ∙ 108/ З,14 ∙ 8 ∙ 10-6 ∙ 0,122 = 2,35 ∙ 1014Гц

При частоте выше критической вся энергия поля концентрируется внутри сердечника световода и эффективно распространяется вдоль нее. Ниже критической частоты энергия рассеивается в окружающем пространстве и не передается по световоду.

) критическая длина волны

λкр = с / fкр = З ∙ 108 / 2,35*1014 = 1,27мкм.

Таким образом, в световоде могут распространяться лишь волны длиной, меньше, чем λкр = 1,27 мкм.

) коэффициент затухания

Ослабление световодных трактов волоконно-оптических кабелей α обусловлено собственными потерями в волоконных световодах (αс) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (αк).

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения(αп) и потерь рассеяния(αр). Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (αпр) могут быть значительными.

Дополнительные потери в оптических кабелях обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, скруткой, изгибами волокон и технологическими неоднородностями в процессе изготовления волокна.

Их классифицируют по следующим составляющим:

α 1- вследствие микроизгибов;

α2 - вследствие макроизгибов ОВ и других нарушений прямолинейности;

α3 - за счет потерь в защитной оболочке;

α4 - вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля

α1= αп + αр дБ/км, где

α п= 8,69 ∙ π ∙ n1 ∙ tgδ / λ = 8,69 ∙ 3,14 ∙ 1,49 ∙ 10-12 / (1,55 ∙ 10-9) = 0,0262 дБ/км

αр = Кр/ λ4 = 0,8 / 1,554 = 0,139 дБ/км.

tgδ- тангенс угла диэлектрических потерь световода,

Кр- коэффициент рассеяния, равный 0,8 мкм4дБ/км (для кварца).

В курсовом проекте следует принять aк = 0.1 дБ/км.

Таким образом, суммарное затухание составило:

α = 0,0262 + 0,139 + 0,1 = 0,265 дБ/км

) Дисперсия

В предельном идеализированном варианте по ОВ возможна организация огромного числа каналов на большие расстояния, а фактически полоса передаваемых частот ограничена. Это обусловлено тем, что сигнал на приёмный конец приходит размытым вследствие различия скоростей распространения в световоде отдельных его составляющих. Данное явление носит название дисперсии и оценивается величиной уширения передаваемых импульсов:

Статья в тему

Усилители
Усилитель - это устройство, в нагрузку которого поступает усиленный по мощности сигнал. Эффект усиления сигнала по мощности наблюдается только в том случае, когда имеется источник энергии, за счёт которого можно увеличить мощность сигнала на выходе. Мощность сигнала, выделяющаяся в нагрузке усилите ...