Расчет параметров оптического волокна

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 12Следующая ⇒

Расчет количества мод ОВ

Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую аппертуру:

где n₁ – показатель преломления сердцевины ОВ;

n₂ – показатель преломления оболочки ОВ.

Отсюда найдем значение апертурного угла:

Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:

где a – радиус сердцевины ОВ;

λ- длинна волны, мкм.

Определим число мод для градиентного ОВ:

Расчет затухания

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

где - затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км,

где tgδ - тангенс диэлектрических потерь ОВ (10^-11-10^-12).

λ - длинна волны, км.

дБ/км.

– затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;

где k= 1,38* 10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана ;

Т=1500 К - температура плавления кварца;

=8,1* 10^-11 м²/Н – коэффициент сжимаемости;

– затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце посторонних ионов различных материалов или гидроксидных групп.

Собственное затухание ОВ:

дБ/км

Кабельное затухание – обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей.

Кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих:

где – затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля
– затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ;
– затухание на микроизгибах ОВ;
– затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ;
– затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси;
– затухание из-за неравномерности покрытия ОВ;
– затухание вследствие потерь в защитной оболочке.

Кабельное затухание возьмем равным дБ/км.

Расчетное суммарное затухание будет:

дБ/км.

Расчет дисперсии

Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.

Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.

, пс/км

где - удельная дисперсия материала, ;

- ширина спектра источника излучения, нм (20 – 40 нм).

пс/км

Волноводная дисперсия – обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны:

где - волноводная дисперсия материала, ;

- ширина спектра источника излучения, нм (10 – 30 нм).

пс/км

Профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.