Деятельность Предприятия связи (стр. 7 из 18)
2w0» (2,6×l / Vc×lc)×2a (2.12)
где l - рабочая длина волны, нм;
lс – критическая длина волны, выше которой в световоде направляется только основная мода;
Vc – критическая нормированная частота, для одномодового режима Vc=2,405.
l=1550нм: 2w0»(2,6×1550/2,405×1250)×9=12мкм
Если одномодовые ВС имеют изгибы или соединения, то размер диаметра поля моды является важным фактором влияющим на характеристики затухания. Так, увеличение диаметра поля моды приводит к ухудшению пропускания света в изгибах, но уменьшает потери в разъемных и неразъемных соединениях.
Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.
Рассчитаем показатель преломления оболочки n2, исходя из оптических характеристик кабеля числовая апертура NA=0,13
Известно что:
(2.13)n1 – показатель преломления сердцевины, 1,4681.
Тогда:
n2=
n2=
Учитывая, что в световоде границей раздела сред сердцевина – оболочка являются прозрачные стёкла, возможно, не только отражение оптического луча, но и проникновение его в оболочку. Для предотвращения перехода энергии в оболочку и излучения в окружающее пространство необходимо соблюдать условие полного внутреннего отражения и апертуру.
Известно, что при переходе из среды с большей плотностью в среду с меньшей плотностью, то есть при n1>n2, волна при определённом угле падения полностью отражается и не переходит в другую среду. Угол падения, начиная с которого вся энергия отражается от границы раздела сред, при wp=
в, называется углом полного внутреннего отражения: 
(2.14)где: m и e - соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости сердечника(m1,e1) и оболочки (m2,e2). При
wp< в преломлённый луч проходит вдоль границы раздела «сердцевина – оболочка» и не излучается в окружающее пространство.При wp>
в энергия, поступившая в сердечник, полностью отражается и распространяется по световоду. Чем больше угол падения волны, wp> в в пределах от в до 90 градусов, тем лучше условия распространения и тем быстрее волна придёт к приёмному концу. В этом случае вся энергия концентрируется в сердечнике световода и практически не излучается в окружающую среду. При падении луча под углом, меньшим угла полного отражения, wp< в , энергия проникает в оболочку, излучается во внешнее пространство и передача по световоду неэффективна.Режим полного внутреннего отражения предопределяет условие подачи света на входной торец волоконного световода. Световод пропускает лишь свет, заключённый в пределах телесного угла
а, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения в. Этот телесный угол а характеризуется числовой апертурой:NA=sin
а=(n12 -n22)1/2= (1.46812 – 1.46232 )1/2 = 0.13Между углами полного внутреннего отражения
в и апертурным углом падения луча а имеется взаимосвязь. Чем больше угол в , тем меньше апертура волокна а . Следует стремится к тому, чтобы угол падения луча на границу сердечник - оболочка wp был больше угла полного внутреннего отражения в и находился в пределах от в до 90 градусов, а угол ввода луча в торец световода w укладывался в апертурный угол а (w< а).Найдем критичесrий угол qс, при котором еще выполняется условие полного внутреннего отражения:
qс =
(2.15)Зная показатели преломления оболочки n2 и сердцевины n1 рассчитаем относительную разность показателей преломления D:
(2.16)Рассчитаем SZ-структуру в ВОК:
Шаг поля полного оборота на 3600 называется шагом скрутки S.
Угол между свиваемыми элементами и поперечным сечением кабеля называется углом скрутки a. Расстояние между осью кабеля и серединой свиваемого элемента называется радиусом скрутки R.
Для данных видов кабеля шаг скрутки S=170мм и радиус скрутки R=4,3мм, тогда дополнительная длина Z будет равна:
(2.17)Поэтому на каждые сто метров длины кабеля свиваемые элементы длиннее на 1,25м.
Угол скрутки равен:
(2.18)Соответствующий радиус кривизны равен:
(2.19)Наряду с изгибом необходимо ограничивать растяжение и сжатие световодов в жилах, с тем чтобы в заданных диапазонах нагрузок на растяжение и температурных диапазонах в ВОК не возникали недопустимые изменения передаточных характеристик и опасность повреждения световодов. [8] Относительное изменение длины DL/L ВОК, т.е. допустимое удлинение Ек или сжатие Етк кабеля равно:
(2.20)где знак «+» для сжатия кабеля Етк;
знак «-» для удлинения кабеля Ек.
Итак, зная номинальный внутренний диаметр оболочки ai = 2мм, 12 световодов со ступенчатым (дублированным профилем) показателя преломления имеют общий зазор:
DR = (2.0мм – 1,0мм)/2=0,4мм
Тогда максимальное допустимое удлинение кабеля равно:
(2.21)Модой называют разновидность волны, отличающейся структурой. Многомодовый характер поля означает, что электромагнитная волна, распространяющаяся по оптическому волокну образована несколькими волнами разного типа. Достаточно знать нормированную частоту V для определения режима работы световода, [7] так при V 
2,405 – многомодовый, а в данном дипломном проекте V=2,3702 (2.9), т.е. одномодовый. В общем виде число мод в ВС определяется по формуле:
N=V2(1+2/n)/2 (2.22)
где n- показатель степени изменения профиля показателя преломления.
ОК характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.
Затухание a определяет длину регенерационных участков (расстояние между регенераторами) и для трактов оптических кабелей обусловлено собственными потерями в волоконных световодах ac и дополнительными потерями вызываемыми кабельными ak, обусловленные скруткой, а также изгибами световодов при наложении покрытий и защитных покрытии в процессе изготовления оптического кабеля.
Собственные потери ВС состоят в первую очередь из потерь поглощения ap и потерь рассеяния ar. Механизм потерь, возникающих при распространении по волоконному световоду электромагнитной энергии объясняется так: часть мощности, поступающей на вход световода рассеивается вследствие изменения направления распространения лучей на нерегулярностях и их высвечивания в окружающее пространство ( ap ), а другая часть мощности поглощается посторонними примесями, выделяясь в виде джоулева тепла
( ap +apr )
Потери на поглощение зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей ( apr ) могут достигать значительной величины
(ap+apr )
Потери на рассеяние лимитируют предел минимально допустимых значений потерь в волоконных световодах. В результате a=ap+ar+apr+ak.
Наряду с затуханием пропускная способность dF является важнейшим параметром ВОСП. Она определяет полосу частот пропускаемую световодом, и соответственно объём информации, который можно передавать по оптическому кабелю. Теоретически по волоконному световоду можно организовать огромное количество каналов для передачи информации на большие расстояния. Однако имеются значительные ограничения, обусловленные тем, что сигнал на вход приёмного устройства приходит искажённым, чем длиннее линия тем больше искажение. Данное явление носит название дисперсии и обусловлено различием времени распространения различных мод в световоде и наличием частотной зависимости показателя преломления.
Дисперсия - это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала. Дисперсия приводит к увеличению длительности импульса при прохождении по ОК.