![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Параметри оптичних волокон
Згідно [1] і [2] основними параметрами оптичного кабелю вважаються: геометричні розміри серцевини 2 а й оболонки 2 b: числова апертура NA і коефіцієнт загасання α, додатковими параметрами являються: відносна різниця показників переломлення ∆, нормована частота V, число мод що поширюється М, критична частота f кр.
2.3.1 Розрахунок оптичних параметрів волокна
Для вибраної конструкції ОК необхідно вибрати матеріали для оболонки і сердечника оптичного волокна (ОВ) і визначити показник заломлення (ПЗ) по формулі Селмейєра [6]:
де n – показник переломлення;
λ – довжина хвилі. Для виготовлення сердечника виберемо кварцове скло з легуючою добавкою (домішком) окису германії Рецептура скла сердечника наступна: Для цієї рецептури коефіцієнти ряду Селмейєра будуть дорівнювати:
Розрахуємо показник заломлення для сердечника
Для виготовлення оболонки виберемо кварцове скло з легуючою добавкою (домішком) окису бору Рецептура скла оболонки наступна: Для цієї рецептури коефіцієнти ряду Селмейера будуть дорівнювати:
Розрахуємо показник заломлення для оболонки
У результаті одержуємо: - сердечник з діаметром - оболонку діаметром Розрахуємо значення відносної різниці показників заломлення [1] Δ по формулі 2.2.
тоді,
∆ =
Від значення NА залежить ефективність вводу випромінювання джерела в оптичному волокні, величини втрат на мікровигинах, дисперсії і імпульсів.
Числова апертура визначає максимальний тілесний кут входження променів у серцевину волокна, який дорівнює 2QKp. Розрахуємо числову апертуру [1]:
тодi,
NA =
Для визначення числа мод, які розповсюджуються в ОВ, визначимо нормовану частоту за формулою [1]:
де: λ – довжина хвилі, мкм. λ =1, 55 мкм 2 а =7 мкм - діаметр серцевини ОВ. Тоді,
Цей параметр визначає режим роботи ОВ. Якщо при ступеневому ППЗ виконується умова, що 0< ν < 2, 405, то режим роботи одномодовий, якщо ν > 2, 405 – багатомодовий. Таким чином, режим роботи одномодовий. Розрахуємо критичну частоту, при якій розповсюджується лише один тип хвиль
де Рпм, - корінь функції Бесселя, дорівнює – 2, 405. Отримаємо,
Знайдемо також довжину хвилі відсічки по виразу [2]:
λ 0 =
2.1.2 Розрахунок параметрів передавання волокна
Визначимо загасання сигналу ОВ. Втрати сигналу в ОВ обумовлені власними втратами і додатковими, виникаючими в результаті виробництва оптичного волокна, зборки оптичного кабелю, і прокладки ОК. Отже [1]:
де:
Сумарні власні втрати в ОВ визначаються, в основному виді [1]:
де Релеєвські втрати можуть бути визначенні для ООВ по формулі:
Втрати в матеріалі
Втрати сигналів, зв’язані з поглинанням в інфрачервоній області спектру
Втрати в ОВ виявляються також і на гідроксильному залишку води ОН, значення яких рівні [1]:
Таким чином, втрати на релеєвське розсіювання дорівнюють (2.9):
Втрати в матеріалі за (2.10) дорівнюють:
Втрати сигналів, зв’язані з поглинанням в інфрачервоній області за (2.11):
Втрати на гідроксильному залишку води ОН складають:
Отже, за формулою (2.8), отримаємо:
Додаткові втрати, зв’язані с конструктивними особливостями оптичного кабелю, а також з їхньою прокладкою. Експериментально встановлено, що додаткові втрати приблизно складають 40 % від власних втрат і розраховуються за формулою [1]:
Загальні втрати розраховуються за формулою (2.7):
Виконані вище розрахунки показали, що для обраного нами оптичного волокна сумарні втрати на довжині хвилі 1, 55 мкм складуть 0, 293 дБ/км, що задовольняє рекомендації G.652 ITU-T, по якій загальні витрати дорівнюють 0, 3 дБ/км. Поряд з загасанням α найважливішим параметром волоконно-оптичних систем передачі є смуга частот модуляції оптичної несучої ∆ F, що пропускається оптичним волокном. Вона визначає обсяг інформації, яку можна пропустити по оптичному кабелю. Дисперсія виникає по двом причинам: некогерентності джерела випромінювання й існування великого числа мод (типів коливання) у випромінюванні. Дисперсія викликана першою причиною, називається хроматичною (частотною) вона поділяється на два види – матеріальну Дисперсія, викликана другою причиною, називається модовою (міжмодовою). Вона обумовлена наявністю в випромінюванні великого числа мод, кожна з яких поширюється зі своєю швидкістю. При одномодовому режимі роботи модова дисперсія дорівнює нулю. Чим менше значення дисперсії, тим більший потік інформації можна передати по волокну. В ООВ результуюча дисперсія σ визначається за формулою:
де:
Вираз (2.13) для визначення
де
Згідно з паспортними даними використовуваної апаратури ширина спектральної лінії
де:
Тоді отримаємо:
Розрахуємо питому дисперсію матеріалу ОВ по методу кінцевих різниць[1]:
де:
Розрахуємо першу похідну показника заломлення за формулою:
отримаємо:
Тепер розрахуємо загальну питому хроматичну дисперсію за формулою (2.14):
Виконані вище розрахунки показали, що для обраного нами оптичного волокна хроматична дисперсія на довжині хвилі 1, 55 мкм складає 3, 86 пс/(км·нм), що задовольняє рекомендації G.652.
Максимальна довжина дільниці регенерації по загасанню визначається за формулою [7]:
Мінімальна довжина дільниці регенерації по загасанню з АРУ визначається за формулою [7]:
Максимальна довжина дільниці регенерації по загасанню визначається за формулою (2.20):
Мінімальна довжина ділянки регенерації по загасанню визначається за формулою (2.21):
2.3.3 Розрахунок довжини регенераційної ділянки по дисперсії
Довжина регенераційної ділянки
де:
де:
Отже,
Розрахуємо довжину регенераційної ділянки
Так як довжина регенераційної ділянки по загасанню менша ніж по дисперсії, то вибрана максимальна довжина регенераційної ділянки буде дорівнювати 94, 1 км.
|