Методы определения оптических параметров волноводов.
Основными оптическими параметрами волокна являются:
· относительная разность показателей преломления (Δ);
· числовая апертура(NА);
· нормированная частота (v);
· число распространяющихся мод (М);
· диаметр модового поля (dмп);
· длина волны отсечки (критическая длина волны λкр).
Относительная разность показателей преломления. Волокно состоит из сердцевины и оболочки. Оболочка окружает оптически более плотную сердцевину, являющуюся светонесущей частью волокна. Одним из важнейших параметров, который характеризует волокно как передающую среду, является относительная разность Д показателей преломления сердцевины и оболочки:
Одной из основных характеристик, определяющих условия ввода оптических сигналов и процессы их распространения в ОВ, является числовая апертура, определяемая для:
· оптических волокон со ступенчатым ППП:
· оптического волокна с градиентным профилем ППП
В градиентных ОВ используется понятие локальной числовой апертуры. Ее значение максимально на оси волокна и равно 0 на границе раздела сердцевина-оболочка.
Другим важным параметром, характеризующим волокно и распространяющийся по нему свет, является нормированная частота v, которая определяется как:
где λ - длина волны, мкм, d - диаметр сердцевины волокна.
Если нормированная частота V будет меньше 2,405, то волокно будет одномодовым.
Общее число мод в МОВ с диаметром сердцевины 2d, заданной числовой апертурой на рабочей длине волны λ определяется через нормированную частоту выражением вида:
|
|
|
В расчетах М может оказаться дробным числом, в то время как число мод в волокне бывает только целым и составляет от одной до тысячи мод. В волокне с градиентным ППП и теми же значениями диаметра сердцевины, показателей преломления п1 и п2 число мод примерно в 2 раза меньше, чем в ОВ со ступенчатым ППП. Количество мод (с учетом всех вырожденных мод) в случае ступенчатого ППП (2.2) определяется выражением вида:
где u - показатель степени, описывающий изменения ППП.
В многомодовых ОВ размер сердцевины принято оценивать диаметром (2d), в одномодовых волокнах - с помощью диаметра модового поля (dМП). Это связано с тем, что энергия основной моды в ООВ распространяется не только в сердцевине, но и частично в оболочке, захватывая ее приграничную область. Поэтому dМП более точно оценивает размеры поперечного распределения энергии основной моды. Величина dМП является важной при стыковке волокон между собой, а также при стыковке источника излучения с волокном.
где J(r) - интенсивность излучения на расстоянии r от оси ООВ; J0 - интенсивность излучения на оси ООВ (при r=O); Wo - радиус модового поля, т. е. значение радиуса, при котором интенсивность излучения составляет 1/е2 = 0,35J0.
|
|
|
Минимальная длина волны, при которой ОВ поддерживает только одну распространяющуюся моду, называется длиной волны отсечки. Этот параметр характерен для ООВ. Если λкр меньше, чем длина волны отсечки, то имеет место многомодовый режим распространения света. Различают длину волны отсечки в волокне λс и длину волны отсечки в волокне λс и длину волны отсечки в проложенном кабеле λсс. Первая (λс) соответствует слабо напряженному волокну и для ступенчатого ООВ она определяется выражением вида:
Длина отсечки в проложенном кабеле λсс соответствует напряженному ОВ. На практике ОВ в проложенном или подвешенном на опорах кабеле имеет большое число изгибов. Кроме того, сильные искривления имеются в ОВ, уложенных в кассеты муфт и промежуточных соединителях на объектах связи (сплайс-боксах). Все это ведет к подавлению побочных мод и сдвигу λсс в сторону коротких длин волн в сравнении с λс. Разницу между λсс и λс можно оценить только экспериментальным путем.
Метод обратного рассеяния
Данный метод измерения параметров ВОЛС нашел широкое распространение в практике строительства и эксплуатации ВОЛС ввиду возможности одновременного измерения нескольких параметров ОВ, относительно высокой скорости проведения измерений с одного конца ОВ, а также достаточной для большинства измерительных задач точности.
|
|
|
Принцип измерения параметров ОВ методом обратного рассеяния (ОР) основан на наблюдении потока обратного рассеяния в ОВ, возникающего при прохождении по нему зондирующего сигнала вследствие отражения от рассеянных и локальных неоднородностей. Данный метод позволяет измерять затухание ОВ, функции распределения затухания по длине ОВ и распределения локальных неоднородностей, включая определение места обрыва ОВ, оценивать значения дисперсии ОВ и затухания в соединительных муфтах ВОЛС, тем самым определять качество монтажа ОК. Периодические измерения в процессе эксплуатации указанных параметров ВОЛС, и в первую очередь функции распределения неоднородностей по длине ВОЛС, позволяют также прогнозировать отказы ВОЛС.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 510; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!