Название: Оптико-волоконные системы связи - Учебное пособие (Нечаев В.Г.)

Жанр: Технические

Просмотров: 1188


2.8. затухание оптического волокна

По мере распространения света в оптической среде он, как известно, ослабевает, что носит название затухания среды, или в случае оптических волокон – затухания ОВ. Степень такого ослабления определяется коэффициентом затухания a, который в общем виде равен [3]

a = aп + aр + aпр + aк  + aик ,                     (2.26)

где aп и aр – коэффициенты затухания, обусловленные потерями на поглощение и рассеивание световой энергии соответственно; aпр – коэффициент затухания, вызванный присутствующими в 0В примесями; aк – дополнительные потери за счет скрутки, деформации и изгибов ОВ при изготовлении ОК (их называют кабельными); aик – потери на поглощение в инфракрасной области.

 Коэффициент затухания aп , связанный с потерями на диэлектрическую поляризацию, существенно зависит от свойств материала ОВ (n и tgd) и рассчитывается по формуле:

                                       (2.27)

где n – показатель преломления; tgd – тангенс угла диэлектрических потерь в сердцевине ОВ.

Коэффициент затухания aр , с одной стороны, обусловлен неоднородностями материала ОВ, расстояние между которыми меньше длины волны, а с другой – тепловыми флуктуациями показателя преломления. Потери на рассеивание часто называются рэлеевскими, и они определяют нижний предел потерь, который с увеличением длины волны уменьшается согласно выражению

                                             (2.28)

где – Kp коэффициент рассеивания, который для кварца равен 0,8 мкм4 ∙ дБ/км.

Коэффициент затухания aик связан с наличием в ОВ посторонних примесей, приводящих к дополнительному поглощению оптической мощности. Такими примесями являются ионы металлов (никель, железо, кобальт и др.) и гидроксидные группы (ОН), приводящие к появлению резонансных всплесков затухания α(l ) на определенных длинах волн.

Коэффициент затухания aик определяется деформацией ОВ в процессе изготовления кабеля, вызванной скруткой, изгибом, отклонением от прямолинейного расположения и термомеханическими воздействиями, имеющими место при наложении оболочек и покрытий на сердцевину волокна. Эти дополнительные потери в основном обусловлены процессами рассеивания энергии на неоднородностях, так как приводят к излучению энергии в местах деформации волокна и соответственно к возрастанию потерь.

Коэффициент затухания aик зависит от длины волны оптического излучения и за счет поглощения в инфракрасной области возрастает в показательной степени с ростом длины волны

aик  = C l-k/l                                         (2.29)

где С и k – постоянные коэффициенты, равные, например, для кварца k=(0,7 ... 0,9)106 м, С=0,9.