Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Типы и конструкции световодов, характеристики их потерь, входная и выходная апертуры



Числовая апертура ОВ. Итак, при вводе излучения в ОВ (рисунок 9) только те лучи, которые соответствуют условию ПВО на границе "сердцевина - оптическая оболочка" направляются световодом.

Рисунок 9 - Конус лучей света, создающих направляемые моды

Угол qа падения света на торец ОВ, при котором угол отражения на границе "сердцевина-оболочка" равен bпред, называют апертурой оптического волокна. Наряду с этим понятием используют понятие «числовая апертура»:

(19)

Для ступенчатого световода, в котором показатель преломления сердцевины постоянен и на границе с оболочкой "ступенькой" уменьшается (считая, что показатель преломления окружающей среды равен 1), числовая апертура равна:

(20)

где D - относительная разность показателей преломления "сердцевина-оболочка".

Последнее выражение учитывает только меридиональные лучи. Для косых лучей со сложной траекторией распространения расчет не дает такого простого выражения. Учет косых лучей приводит к некоторому увеличению действительной апертуры ОВ.

Для градиентных ОВ вводится понятие локальной числовой апертуры, определяемой по формуле:

, (21)

которая учитывает изменение максимального угла ввода оптического излучения от того в какой точке сердцевины ОВ находится вершина конуса (рисунок 6). Если r = 0, т.е. излучение вводится по оси волокна, то локальная числовая апертура равна номинальной числовой апертуре.

Для градиентного ОВ с параболическим ППП числовая апертура для меридиональных лучей определяется выражением

. (22)

Согласование числовых апертур при вводе-выводе излучения а также при соединении волокон является необходимым условием достижения минимума потерь.

Затухание ОВ – один из важнейших его параметров, от которого зависит в основном длина регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи (ВОСП).

Затухание в ОВ выражается в дБ, а коэффициент затухания – в дБ/км. Малое затухание (0,1-0,4 дБ/км) является важнейшим преимуществом ОВ по сравнению с медными кабелями.



Затухание волн – уменьшение амплитуды и следовательно, интенсивности волн по мере их распространения. Затухание волн обусловлено следующими основными причинами: расхождение, рассеяние, поглощение.

Уменьшение интенсивности оптических сигналов в световодах схематически показано на рис. 1.

 


В общем случае коэффициент затухания ОВ определяется следующими составляющими:

a = aпм + aрр + aпр + aик + aкаб ,

где aпм – коэффициент затухания, связанный с потерями на диэлектрическую поляризацию в материале ОВ; aрр – обусловлен рассеянием; aпр – связан с наличием в ОВ посторонних примесей; aик – потери на поглощение в инфракрасной области, aкаб – определят кабельные потери. В линиях связи коэффициент затухания дополнительно увеличивается за счет потерь в соединениях ОВ.

Потери энергии при прохождении света через вещество описывается законом Бугера-Ламберта:

Для L=1: ,

связывающего интенсивность I прошедшего (через слой вещества толщиной L) пучка света с интенсивностью падающего пучка I0. Не зависящий от интенсивности коэффициент поглощения kl различен для разных длин волн. Поглощение в твердых телах характеризуется как правило очень широкими областями с большим kl. Качественно это объясняется тем, что в конденсированных средах сильные взаимодействия между частицами приводит к быстрой передаче всему коллективу частиц энергии, отданной светом одной из них.



Диэлектрические потери это часть энергии переменного электрического поля, которая преобразуется в теплоту при переполяризации диэлектрика. Все движения частиц в веществе связаны с диссипацией части энергии, сообщенной частицам электрическим полем: в конечном счете эта энергия превращается в теплоту. Диэлектрические потери тем больше, чем больше скорость частиц.

Рассеяние, с одной стороны, обусловлено неоднородностями материала, размеры которых меньше длины волны, с другой стороны рассеяние обусловлено тепловыми флуктуациями показателя преломления. Рассеяние света принципиально неустранимо и вносит вклад в затухание ОВ даже в случае, когда потери на поглощение равны нулю.

Составляющая коэффициента затухания за счет релеевского рассеяния

     

где Кр – коэффициент рассеяния

Посторонние примеси в ОВ приводят к дополнительному поглощению оптической мощности. Такими примесями являются ионы металлов (никель, железо и др.) и гидроксильные группы (ОН), приводящие к появлению резонансных всплесков затухания a ( l ) на определенныхдлинах волн.

Измерения затухания. Измерения затухания осуществляется на всех стадиях производства ОК, строительства и эксплуатации ВОЛС.

В общем виде затухание сигнала между точками 1 и 2 направляющей системы определяется как:

,

где Р1 – мощность сигнала в точке 1, (мВт);

Р2 – мощность сигнала в точке 2, (мВт).

 

 


Просмотров 814

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!