Название: Направление системы электросвязи Часть 1 - учебное пособие (Анатолий Денисов, Константин Алексеев) Жанр: Технические Просмотров: 4323 |
3.2. расчет затухания в оптических кабелях
Затухание в оптических волокнах
Затухание является важнейшим параметром оптических кабелей. Затухание обусловлено собственными потерями в волоконном световоде αс и дополнительными потерями, так называемыми кабельными, αк, обусловленными скруткой, а также деформацией и изгибами оптических волокон при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления ОК: α = αс + αк. (12) Собственные потери волоконного световода состоят из потерь поглощения αп и потерь рассеяния αр: αс = αп + αр. (13) Потери, возникающие при распространении сигнала по волоконному световоду, объясняются тем, что часть мощности, поступающей на вход световода, рассеивается вследствие изменения направления распространения лучей на нерегулярности и их высвечивания в окружающее пространство (αр), другая часть мощности поглощается как самими молекулами кварца (αп), так и посторонними примесями (αпр), выделяясь в виде джоулева тепла. Примесями могут являться ионы металлов (никель, железо, кобальт и др.) и гидроксильные группы (ОН), приводящие к появлению резонансных всплесков затухания. В результате суммарные потери определяются из выражения: α = αп + αр + αпр + αк. (14) Затухание за счет поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой, существенно зависит от свойств материала оптического волокна (tg δ) и рассчитывается по формуле
Потери рассеяния обусловлены неоднородностями материала волоконного световода, расстояние между которыми меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Величина потерь на рассеяние, называемое рэлеевским, определяется по формуле
Потери на рэлеевское расстояние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным световодам. Этот предел различен для различных волн и с увеличением длины волны уменьшается. Потери на поглощение растут линейно с увеличением частоты, а потери на рассеивание существенно быстрее – по закону f 4. При распространении электромагнитной волны с λ > 2 мкм начинают интенсивно расти потери на поглощение. Это обусловлено иным механизмом потерь кварцевых ВС в инфракрасной области спектра. Эти потери пропорциональны показательной функции и уменьшаются с ростом частоты по закону: αик = Се –k/λ, дБ/км, (17) С и k – постоянные коэффициенты (для кварца k = (0,7…0,9)·10–6м, С = = 0,9). В световоде существует три окна прозрачности: первое окно прозрачности на длине волны 0,85 мкм, второе окно – на длине волны 1,3 мкм и третье – на длине волны 1,55 мкм. Наименьшее затухание имеется в третьем окне прозрачности. Кабельные потери
Дополнительное затухание, обусловлено кабельными потерями (αк), состоит из суммы, по крайней мере, семи видов парциальных коэффициентов затухания:
где Таким образом, дополнительные потери определяются в основном процессами рассеяния энергии на неоднородностях, возникающих вследствие перечисленных влияний, и частично увеличением потерь на поглощение энергии. Причинами увеличения потерь на поглощение являются остаточные осевые и поперечные напряжения в ОВ, которые могут возникнуть при изготовлении кабеля. В ряде случаев микроизгибы могут существенно влиять на прирост
αк. Значение потерь на одном микроизгибе может изменяться в пределах
0,01…0,1 дБ. Приращение затухания от микроизгибов
где k3 = 0,9…1,0; Nн – число неоднородностей в виде выпуклостей со средней высотой ун на единицу длины; b – диаметр оптической оболочки; Ео и Ес – модули Юнга оболочки и сердцевины ОВ.
Затухание в местах соединений оптических волокон
В отличие от традиционных кабелей затухание в сростках ОВ может достигать больших величин, соизмеримых с километрическим затуханием. На затухание сростка большое влияние оказывают поперечное смещение и смещение осей. На рис. 13 приведены возможные варианты дефектов сопряжения ОВ (радиальное, угловое и осевое). При радиальном смещении дополнительные потери определяются из формулы:
где d – диаметр сердцевины ОВ; δ – радиальное смещение ОВ.
а б в Рис. 13 При угловом смещении дополнительные потери определяются по формуле (дБ)
где θА – апертурный угол волокна; θ – угловое смещение ОВ. При осевом смещении дополнительные потери определяются по формуле (дБ)
где S – осевое смещение (зазор) ОВ. Приведенные выражения достаточно хорошо согласуются с экспериментальными, если значения δ, θ и S достаточно малы (δ/d < 1, S/d ≤ 1, θ < 10°). Наиболее жесткие требования предъявляются при радиальном и угловом смещении. Наличие зазора между торцами волокон существенно меньше влияет на потери.
|
|
Разделы
Количество литературы
Всего: 763 читаем
Лучшие из лучших
Философия для специалиста - учеб. пособие. (Т.О. Бажутина)
Экономика природопользования - Задачи и упражнения (В.А. Шоба)
Политология - Учеб. пособие.(Денисенко Н.А)
Франчайзинг в сфере малого предпринимательства - учебное пособие (А. Е. Леонов)
Основы финансового функционально-стоимостного анализа - учебное пособие (Щербаков В. А., Приходько)
Направление системы электросвязи Часть 1 - учебное пособие (Анатолий Денисов, Константин Алексеев)
Маркетинг - учебное пособие (О. А. Кислицына, С. И. Потапович, В. К. Стародубцева)
Практикум по конфликтологии - учебное пособие (И.А. Скалабан)
Информатика. Алгоритмический язык Фортран - учебное пособие (Худяков Д.С., Саблина Г.В.)
Основы работоспособности технических систем. Автомобильный транспорт - учебное пособие (Атапин, В.Г)