Расчёт параметров оптического волокна

Расчёт параметров оптического волокна

1.1 Расчёт числовой апертуры волокна, нормированной частоты и числа мод

Числовая апертура ОВ рассчитывается по формуле (1.1):

 где  – числовая апертура;[pic 2]

     и – показатели (коэффициенты) преломления сердцевины и оболочки соответственно, [pic 3][pic 4]

Режим работы оптического волокна определяется нормированной частотой ОВ. Как правило, если данный параметр находится в пределах от 0 до 2,405, то имеет место одномодовый режим передачи, если же данный параметр больше, режим работы - многомодовый. Расчет нормированной частоты V производится, но формуле (1.2):

где  – длина волны излучателя, мкм;[pic 7]

 – диаметр сердцевины ОВ, мкм.[pic 8]

[pic 9]

Сравнив полученные результаты можем сделать вывод, что режим передачи одномодовый.

1.2 Расчёт затухания оптического волокна

Затухание оптического сигнала в кабеле в общем понимании обусловлено собственными потерями в ОВ ас и дополнительными потерями, так называемым кабельными, ак на единицу длины в один километр, обусловленными скруткой, а также деформацией и изгибами оптических волокон при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления оптического кабеля.

Коэффициент затухания (ослабления) определяется по формуле (1.3):

где  – коэффициент собственных затуханий, дБ/км;[pic 11]

 – кабельные потери, дБ/км.[pic 12]

Величина ак в реальных условиях составляет 0,1 -0,5 дБ/км.

Основную часть собственных потерь составляют потери, обусловленные рассеянием. Они выражаются через затухание рассеивания, определяемое по формуле (1.4):

Затухание в результате поглощения  дБ/км, связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой, существенно зависит от свойств материала волокна (tg δ). В диапазоне рабочих частот ВОСП количественно они могут быть оценены по формуле (1.5)[pic 14]

где –  показатель преломления сердцевины ОВ;[pic 16]

 – тангенс угла диэлектрических потерь материала сердцевины ОВ, принимающий значения в диапазоне от 10-12 до 2-10-11 (при расчетах данные брать согласно варианта задания);[pic 17]

   - длина волны, км.[pic 18]

[pic 19]

        Затухание вследствие рассеяния вызывается несколькими механизмами. Во всех оптически прозрачных веществах свет рассеивается в результате флуктуаций показателя преломления в свою очередь возникших вследствие тепловых флуктуаций в жидкой фазе и «замороженных» при затвердевании. Такое рассеяние является Рэлеевским.

Коэффициент затухания, обусловленный рассеянием, может быть найден по формуле (1.6):

 где   - постоянная Больцмана;[pic 21]

  Т-температура затвердевания стекла при вытяжке, 1500К;

 β - коэффициент сжимаемости материала, , м2 /Н;[pic 22]

- показатель преломления сердцевины.[pic 23]

        [pic 24]

[pic 25]

Итоговое значение коэффициента затухания, определяется как сумма затухания рассеивания, затухания поглощения и затухания, обусловленного кабельными потерями. По окончании расчетов дать заключении о соответствии рассчитанного коэффициента затухания нормированному значению для используемой рабочей длины волны и соответствующего ей окна прозрачности. Сделать вывод о влиянии данного параметра на длину участка регенерации.