Расчет параметров оптического волокна

Расчет числовой апертуры:

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ найдем числовую апертуру:

(4.1)

где n1 и n2 - показатели преломления сердцевины и оболочки соответственно.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

(4.2)

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

(4.3)

где: l - длина волны, 1,55 мкм.; a - радиус сердцевины ОВ;

Радиус сердцевины нам не дан, но его можно найти из формулы:

n2 = n1*; dc = = =42*10-6, м

отсюда а = dc/2 = 42*10-6 / 2 = 21*10-6м

Определим число мод:

N= ν2/4= 4,632 / 4 = 5,36 - для градиентного ОВ

N= ν2/2= 4,632 / 2 = 10,72 - для ступенчатого ОВ

Определим критическую частоту

ОВ:

f кр= с / l,=3*108 / 1,55*10-6 =1,9354838 *1014 Гц; (4.4)

где: с - скорость света, 3*108 м/с;

l - длина волны, 1,55*10-6 м.

Определим критическую длину волны

ОВ:

lкр = π·d·NA / 2.405=3,14*42*10-6*0,054397 / 2,405= 2,984*10-6 м; (4.5)

где: d - диаметр сердцевины ОВ, 42*10-6м

NA - числовая апертура ОВ. 0,054397

Расчет затухания

Собственное затухание ОВ зависит от l, n1, n2, и рассчитывается по формулам:

aс = an+ap+anp=1,3*10+0,1+0=0,100013 дБ/км. (4.6)

где a

n

- затухание поглощения

, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

= 4,34 * 3,14 * 1,48 * 10 / 1,55* = 1,3*10 дБ/км. (4.7)

tgd = 10-11 ¸10-12

a

р

- затухание рассеивания

, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

дБ/км; (4.8)

где: Kр - коэффициент рассеяния (0,6-1 мкм4дБ/км);

a

пр

- затухание примеси

, возникает за счет наличия в кварце ионов различных металлов и гидроксильных групп. В окне прозрачности aпр=0, тогда aс=aп+aр дБ/км.

кабельное затухание

a

к

- обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих: aк=Sai, i=1¸7;

где: a1 - затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;

a2 - затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;

a3 - затухание на микроизгибах ОВ;

a4 - затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;

a5 - затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;

a6 - затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;

a7 - затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

В курсовом проекте a к принимаем в соответствии с таблицей 5.1 МУ =0,28 дБ,/км

Расчетное суммарное затухание:

a =aс+aк =0,100013+0,25=0,350013 дБ/км (4.9)

Расчет дисперсии

Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Полная дисперсия в многомодовых ОВ рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии:

/км

Хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии:

Материальная дисперсия

обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длиной волны.

tмат=Dl×М(l)=3* - 18= -54 пс/км

;

где: М(l) - удельная дисперсия материала,(табл. 4.1);

Dl - ширина спектра источника излучения, нм (для выбранной СП Dl=3 нм).

Читайте также

Обучающая подсистема для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет
В последние десятилетия в зарубежных системах образования произошли существенные изменения, обусловленные бурным развитием научно-технического прогресса и его воздейст ...

Основы телефонной коммутации
История освоения направления телекоммуникационного оборудования началась в далеком 1992г., когда на развалинах Советского Союза небольшая группа инженеров-энтузиастов во главе с будущим ...

Проект цифрового фильтра
В последнее время методы цифровой обработки сигналов (ЦОС) в радиотехнике, системах связи, управления и контроля приобрели большую важность и в значительной мере заменяют классические а ...