Потери в оптических волокнах

В качестве примера на рис. 9 приведены спектральные характеристики одномодовых оптических волокон CorningÒ: (а) волокно SMF-28ä с «водяным пиком» - в настоящее время снято с производства; (б) LWPF волокно SMF-28eä.

(а) (б)

Рис. 9. Спектральные характеристики коэффициента затухания одномодовых оптических волокон CorningÒ: (а) волокно SMF-28ä; (б) LWPF волокно SMF-28eä.

На рис. 10 представлена спектральная характеристика коэффициента затухания многомодового оптического волокна CorningÒ 50/125.

Рис. 10. Спектральная характеристика коэффициента затухания многомодового оптического волокна CorningÒ 50/125.

На длинах волн свыше 1600 нм начинают проявляться потери на инфракрасное поглощение, вызываемые колебаниями связи Si-O молекулы кварца SiO2 , а в ультрафиолетовой части спектра - из-за резонанса электронов, поэтому инфракрасное поглощение часто называют ионным, а ультрафиолетовое - электронным.

Величина потерь на инфракрасное поглощение aик пропорциональна показательной функции и уменьшается с ростом частоты по закону [16]:

где C и k - постоянные коэффициенты (для кварца k=0,7 0,9 мкм; С=0,9).

В 2002 рекордно минимальный коэффициент затухания a составил 0,154 дБ/км на длине волны l=1568 нм (Sumitomo Electric Industries Ltd.). Предыдущий рекорд 0,154 дБ/км был установлен еще в 1986 г. и рассматривался как фактический предел. Сердцевина данного оптического волокна была изготовлена из чистого кварца, оболочка легирована фтором. Составляющие потерь принимали следующие значения: aр=0,128 дБ/км; aик=0,014 дБ/км; примеси OH- : 0,004 дБ/км; несовершенство ОВ: 0,004 дБ/км.

Потери в диапазоне l=1520…1606 нм не превышали 0,160 дБ/км.

Кабельные потери

Кабельные потери aк обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления и прокладки кабеля. К ним относятся следующие факторы: скрутка; микро и макро изгибы; отклонение о прямолинейности; термомеханические воздействия на ОВ при наложении оболочек и покрытий; особенности технологии производства оптического кабеля.

При соблюдении технических условий (ТУ) на прокладку кабеля номинальный вклад со стороны кабельных потерь составляет не больше 20 % от полного затухания.

Потери на изгибах возникают по трем причинам:

Первая причина вызвана смещением модового пятна распространяющейся моды на некоторую величину относительно оптической оси сердцевины волокна, которая зависит от радиуса изгиба. Таким образом, в точке перехода прямого световода в изогнутый часть мощности основной моды передается модам высших порядков, которые для одномодовых оптических волокон фактически являются вытекающими и излучаемыми, и в конечном счете теряется (рис. 11).

Вторя причина обусловлена тем, что в изогнутом волокне периферийная часть моды распространяется ближе к границе сердцевина/оболочка быстрее, чем основная часть в центральной области сердцевины. В результате периферийная часть моды излучается в оболочку волокна и, в конечном счете, теряется. Величина этих потерь тем больше, чем больше число витков волокна и чем меньше радиус изгиба волокна.

Третья причина потерь на микроизгибах обусловлена тем, что часть мощности основной моды передается модам высших порядков, а в многомодовых оптических волокнах мощность сигнала также теряется, поскольку направляемые моды высших порядков преобразуются в вытекающие и излучаемые (рис. 11).

Рис. 11. Факторы потерь на макроизгибе оптического волокна.

Рис. 12. Потери на микроизгиб.

6. Дисперсия оптических волокон

Дисперсией оптического волокна называют рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Основная причина дисперсии - разные скорости распространения отдельных составляющих оптического сигнала. Дисперсия проявляется как уширение, увеличение длительности распространяющихся по волокну оптических импульсов.

В общем случае указанная величина уширения оптического импульса Ds определяется непосредственно значениями среднеквадратической длительности на передающей sin и sout, соответственно:

Читайте также

Разработка конструкции и технологического процесса изготовления диффузионного резистора
Разработать конструкцию и выбрать технологический процесс изготовления диффузионного резистора в составе ИМС. Программа выпуска - 50000 шт. в год. Выпуск ежемесячный. Параметры ...

Разработка приемника УКВ-радиостанции
Радиоприемное устройство - одно из важнейших и необходимых элементов радиотехнической системы передачи сообщений. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, нес ...

Проектирование усилителя напряжения
Прежде чем начать рассчитывать усилитель, выберем некоторые его элементы и условия моделирования. В качестве транзисторов будем использовать нашедшие широкое применение в прак ...