Расчет длин регенерационных участков

Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2.

Наиболее изучены характеристики световодов, для которых показатель преломления сердцевины n(r) меняется вдоль радиуса по закону показательной функции по следующей формуле.

, (3.1)

где n1 - наибольшее значение показателя преломления сердечника;

- относительная разность показателей преломления;- радиус сердечника, мкм;

a - текущий радиус, мкм;

u -показатель степени, определяющий изменение n(r);

n2 - показатель преломления оболочки.

Относительная разность показателей преломления рассчитывается как

.

Чаще применяются световоды с параболическим профилем (u = 2).

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA , представляющая собой синус максимального угла падения лучей на торец световода aм, при котором в световоде луч на границу «сердцевина - оболочка» попадает под критическим углом Qкр.

(3.2)

От значения NA зависят эффективность ввода излучения лазера или светодиода в световод, потери на микроизгибах, дисперсия импульсов, число распространяющихся мод. Чем больше числовая апертура, тем больше уширение импульсов, а вследствие этого ниже пропускная способность волокна за счет большой модовой дисперсии и тем меньше потери на микроизгибах. Волокна, имеющие апертуру больше 0,2, называют высокоапертурными, а меньше 0,2 - низкоапертурными. Высокоапертурные волокна имеют сравнительно низкие потери на вводе, малочувствительны к изгибам, но имеют низкую пропускную способность. Их применяют для передачи сигналов на короткие расстояния. Низкоапертурные волокна получили широкое распространение на магистральных линиях связи из-за высокой пропускной способности.

При определенной длине волны наступает такой режим, когда луч падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны, и энергия вдоль волокна не переносится. Это соответствует случаю критической длины волны и критической частоты. Критическая длина волны, мкм, определяется по формуле.

, (3.3)

где d-диаметр сердцевины световода, мкм.

Расчет критической частоты, Гц, проводится по формуле.

, (3.4)

где с - скорость света в вакууме, м/с.

При переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью луч при определенном угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду. Угол падания , начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, называется углом полного внутреннего отражения. Этот угол определяется из соотношения.

. (3.5)

Для определения числа мод, передаваемых по волокну, необходимо рассчитать нормированную частоту V (3.6). Чем больше величина нормированной частоты, тем больше типов волн распространяется по волокну.

, (3.6)

где l - рабочая длина волны, мкм.

Общее число передаваемых мод N для ступенчатого профиля волокна определяется по формуле (3.7), а для градиентного - по формуле (3.8).

; (3.7)

Интересное из раздела

Устройство оперативной памяти статического типа емкостью 12 Кб для микропроцессора Intel 8080
Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектронной элементной базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой д ...

Исследование и расчет цепей синусоидального тока
Синусоидальный ток представляет собой ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону: , где - максимальное значение или амплитуда ...

Конструкторско-технологическое проектирование функционального узла, расположенного на печатной плате
Основным элементом прибора является печатная плата (ПП), которая служит для объединения электронных компонентов и выполняет функцию несущей конструкции для ...