Исследование дисперсии в оптическом волокне

[pic 1][pic 2][pic 3]

Лабораторная работа № 2

Тема: Исследование дисперсии в оптическом волокне

Цель лабораторной работы: исследование дисперсии в оптическом волокне путём измерения уширения импульса на выходе волоконно-оптического канала связи и определение его пропускной способности.

Вариант задания: № 1

В данной работе измеряем зависимость уширения гауссовского импульса от длины волны в диапазоне 1250…1650 нм для трёх типов волокон. Тип волокна: одномодовое   SF, одномодовое   DSF, многомодовое MMF 50/125.

        Кроме типа волокна, заданы мощность оптического излучения Р = 20 мВт, длительность входного импульса τ = 5 нс и длина оптического волокна L = 10  км.

Одним из основных параметров цифрового канала связи является скорость передачи информации, линейно зависящая от полосы пропускания канала, или широкополосности. В оптических линиях передачи информации ограничение полосы пропускания оптических волокон и кабелей связано с дисперсией времени распространения отдельных составляющих оптического сигнала, что проявляется в уширении (расплывании) импульсов на выходе оптической лини передачи по сравнению со входом.

Дисперсия – уширение импульсов – имеет размерность времени и определяется через квадратичную разность длительностей импульсов, измеряемых на уровне 0,5 от их максимальной мощности на выходе τвых и входе τвх кабеля длины L, по формуле:

[pic 4],пс                                      

        Величина дисперсии зависит, кроме всего прочего, от длины волокна и ширины спектра источника излучения. Т. о. полная дисперсия τ зависит как от свойств материала волокна и его структуры (типа волокна), так и от спектральных свойств источника излучения и длины волокна. Чтобы два типа волокна можно было просто сравнить по дисперсионным свойствам независимо от их длины и ширины спектра источника излучения, вводят величину удельной дисперсии τуд  и определяется по формуле:

.[pic 5]

На практике, особенно при описании многомодового волокна, вместо уширения импульса чаще пользуются понятием полосы пропускания W, которая связана с полной дисперсией соотношением

W = 0,44/τ , MГц

Наряду с полосой пропускания волокна используют понятие удельной полосы пропускания или коэффициента широкополосности Wуд, которая вычисляется по формуле

Wуд = W∙L , MГц

Физический смысл Wуд –  это максимальная частота модуляции передаваемого сигнала при длине линии 1 км.

Выполнение работы:

1. По результатам проведенных измерений с помощью программа LABVIEW Dispersion определим значение  максимальной мощности импульсов на выходе τвы хи входе τвх кабеля для Одномодового волокна sf

 Для проведения измерений следует установить мощность и длину волны источника излучения, начальную длительность импульса, тип волокна и его длину и затем подключить вход волокна τвых этого импульса на уровне 0,5 от его максимальной мощности.

Полученные данные внесем в соответствующие каждому кабелю таблицы, и с помощью формул определим  все необходимые , согласно задания параметры: , полную и удельную дисперсии, полную и удельную полосы пропускания, и определить точку нулевой или минимальной удельной дисперсии и максимальную удельную полосу пропускания.

1.1 Одномодоваое волокно sf 

Определим полную дисперсию  τ,(пс) для одногомодового волокна  sf  для длины волны 1250нм и длин кабеля = 10 км.

[pic 6]

Определим полную дисперсию  τ(пс) для одногомодового волокна  sf  для длины волны 1300нм и длин кабеля = 10 км.

[pic 7]

        Определим полную дисперсию  τ,( пс) для одногомодового волокна  sf  для длины волны 1350нм и длин кабеля = 10 км.

[pic 8]

Определим полную дисперсию  τ,( пс) для одногомодового волокна  sf  для длины волны 1400нм и длин кабеля = 10 км.