Расчет оптических характеристик

 

Для эффективной передачи энергии по световоду ввод луча в его торец необходимо осуществлять в пределах апертурного угла. Этот параметр определяет эффективность ввода излучения в волокно. Апертурный угол определяется показателями преломления сердцевины и оболочки.

Показатель преломления сердцевины волокна можно найти исходя из относительной разности показателей преломления равной 0,36%=0,0036

                                                                                          (5.1)

Из данной формулы можно выразить n ₂, как:

                                               (5.2)

Обычно пользуются понятием числовой апертуры, расчет которой производится по формуле:

                                              (5.3)

где N_A- числовая апертура;

n₁ - показатель преломления сердцевины оптического волокна;

n₂ - показатель преломления оболочки волокна.

Показатели преломления n₁ и n₂ можно найти через относительную диэлектрическую проницаемость, по формулам:

= 1,4681                                                                              (5.4)

= 1,4628                                                                           (5.5)

В нашем случае показатели преломления сердцевины и оболочки известны исходя из технических данных кабеля ОКЛК-01-72-10/125-80,0, приведенных в таблице 3.

Полученное нами значение числовой апертуры соответствует значению, заявленному производителем ( =0,130±0,1).

Расчет параметров РУ

 

Затухание – важнейший параметр оптического кабеля, который предопределяет длину регенерационных участков. Существуют две основные причины потерь в световодах – поглощение и рассеяние энергии. Кроме того, существуют потери за счет посторонних примесей (таких, как гидроксильные группы, наличие ионов металла и других) и за счет дополнительных потерь, обусловленных деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля, скруткой, макро и микро изгибами волокон, а также технологическими неоднородностями в процессе изготовления волокна.

 ,                                                                   (5.6)

где - собственные потери, дБ/км;

- потери на поглощение, дБ/км;

 - потери на рассеяние, дБ/км;

 - потери за счет примесей, дБ/км;

 - дополнительные потери, дБ/км.

Поглощение света в стеклах определяется следующими тремя причинами: собственным поглощением материала световода, поглощением примесями и поглощением на атомных дефектах. Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей могут достигать значительной величины. Произведем расчет по формуле:

, дБ/км    (5.7)

где n₁ - показатель преломления сердцевины;

tg  - тангенс угла диэлектрических потерь, tg  = 2,4 10^-12;

 - длина волны, м.

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волокна, тепловой флуктуации показателя преломления и наличием в сердцевине микродефектов. Потери на рассеяние определяют по формуле:

 дБ/км        (5.8)

где n₁ - показатель преломления сердцевины;

 - длина волны, м;

- постоянная Больцмана, K = 1,38 10^-23 Дж/К;

- температура изготовления стекла, T = 1500 К;

- коэффициент сжимаемости, 8,1 10^-11 м²/Н.

Потерями за счет посторонних примесей можно пренебречь, дополнительные потери в оптическом кабеле составляют 0,1 ¸ 0,5 дБ/км. Для проекта выбран кабель, изготовленный по высокой технологии, в котором кабельные потери очень незначительны.

Найдем собственные потери кабеля, согласно формуле 6.6:

                                                

Полученное значение  не превышает паспортного значение километрического затухания данного кабеля (0,22 дБ/км).

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: