Расчет параметров оптического волокна
Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую аппертуру:
(5.1)
n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;
n2 – показатель преломления оболочки ОВ.
Отсюда найдем значение апертурного угла:
(5.2)
Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:
(5.3)
a – радиус сердцевины ОВ;
l - длинна волны, мкм.
Определим число мод:
N=V2/4 - для градиентного ОВ;
N=V2/2 - для ступенчатого ОВ.
Расчет затухания
Собственное затухание ов зависит от l, n1 и n2 , и рассчитывается по формулам:
aс=aп+aр+aпр (5.4)
где aп затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.
дБ/км, (5.5)
tgd - тангенс диэлектрических потерь ОВ.
В курсовом проекте принять tgd=10-11¸10-12
l - длинна волны, км.
aр – затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;
k= 1,38×10-23 Дж/К – постоянная Больцмана ;
Т=1500 К - температура плавления кварца;
k= 8,1×10-11 м2/Н – коэффициент сжимаемости;
|
|
|
(5.6)
aпр – затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце посторонних ионов различных материалов или гидроксидных групп.
aс=aп+aр дБ/км
кабельное затухание – 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 aк следует принять в соответствии с таблицей 5.1
Таблица 5.1
| № вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| aк , дБ,/км | 0,3 | 0,28 | 0,25 | 0,24 | 0,22 | 0,2 | 0,17 | 0,15 | 0,13 | 0,1 |
Расчетное суммарное затухание будет:
a=aс+aк , дБ/км ( 5.7 )
|
|
|
Расчет дисперсии
Дисперсия – рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.
Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.
(5.8)
В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.
Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.
Dl=1¸3 нм для ППЛ;
Dl=20¸40 нм для СИД.
tмат=Dl×М(l); пс/км (5.9)
М(l) – удельная дисперсия материала, 
.
Dl - ширина спектра источника излучения, нм.
Dl=0,1¸1 нм для ППЛ;
Dl=10¸30 нм для СИД.
волноводная дисперсия – обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны:
tвол=Dl×В(l); пс/км (5.10)
В(l) – волноводная дисперсия, .
профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.
|
|
|
tпр=Dl×П(l); пс/км (5.11)
П(l) – удельная профильная дисперсия, .
для определения М(l),В(l),П(l) воспользуемся таблицей 5.2
Таблица 5.2
| Длина волны l,мкм | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,55 | 1,6 | 1,8 |
| М(l), пс/(км×нм) | 400 | 125 | 40 | 10 | -5 | -5 | -18 | -20 | -25 |
| В(l), пс/(км×нм) | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 8 | 12 | 14 | 16 |
| П(l), пс/(км×нм) | 0 | 1,5 | 5 | 2,5 | 4 | 5 | 5,5 | 6,5 | 7,5 |
Результирующая дисперсия будет:
, пс/км. (5.12)
В многомодовых волокнах tмод>>tх
Модовую дисперсию для градиентного ОВ можно найти по формуле:
, нс/км, (5.13)
где
NA – числовая аппертура ОВ;
n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;
с – скорость света, км/с.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 304; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!