3 Эскиз поперечного сечения кабеля оклб-3да4, масштаб 10:1

Р исунок 2.1 – Эскиз конструкции кабеля ОКЛБ-3-ДА4

1 – Оптическое волокно

2 – Заполнитель трубки оптического волокна

3 – Оптический модуль

4 – Центральный силовой элемент в виде диэлектрического стержня

5 – Скрепляющая лента

6 – Арамидная нить

7 – Промежуточная оболочка

8 – Броня из 2 стальных лент

9 – Шланг из полиэтилена

10 – Гидрофобный заполнитель

4 Расчет оптических параметров волокон и параметров передачи кабелей

4.1 Определение оптических параметров волокон

Оптическое волокно является направляющей системой для распространения электромагнитных волн. Для их распространения по световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границах двух диэлектрических сред n₁ и n₂, где n₁ – среда распространения волны НЕ_11­, ограниченная средой n₂, при этом n₁ > n₂.

n₁₌ 1,472.

Найдем значение относительной разницы ПП ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления(ППП):

.

_{Из формулы найдем значение показателя преломления для оболочки:}

Тогда,

n₂= .

Для ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления числовая апертура определяется соотношением:

.

.

Для определения режима работы ОВ рассчитаем нормированную частоту :

,

где d – диаметр сердцевины ОВ (d = 9 мкм).

.

Так как 4.065> 2,405, значит режим работы ОВ многомодовый, но так как современная аппаратура не работает на многомодовом кабеле, то остальные расчеты будем производить для одномодового кабеля.

Рассчитаем критическую частоту:

,

где –собственное значение моды – 2,405;

с – скорость света (с = 3·10⁸ м/с).

Гц.

Найдем критическую длину волны по формуле :

.

мкм.

5 Расчет потерь в ов

Определим коэффициент затухания сигнала в ОВ. Потери сигнала в ОВ обусловлены собственными и дополнительными потерями, возникающими в результате производства оптического волокна, сборки оптического кабеля и прокладки ОК.

,

где – суммарные собственные потери в ОВ, дБ/км;

– дополнительные потери в ОВ, дБ/км.

Суммарные собственные потери в ОВ определяются в основном виде :

,

где – потери на рэлеевское рассеяние в ОВ, дБ/км;

– потери в материале, связанные с потерями на поляризацию, дБ/км;

–потери сигналов, связанные с поглощением в инфракрасной области спектра, дБ/км;

– потери в ОВ на гидроксильном остатке воды ОН, дБ/км.

Релеевские потери могут быть определены для ООВ по формуле :

,

где λ – длина волны (в нм).

Потери в материале, связанные с потерями на поляризацию, линейно возрастают с ростом частоты согласно выражению :

.

Потери сигналов, связанные с поглощением в инфракрасной области спектра, обусловлены хвостами резонансных поглощений ионов (атомов). Они определяются по выражению :

.

Потери в ОВ оказываются также и на гидроксильном остатке воды ОН, значения которых равны:

при

Произведем расчет собственных потерь в ОВ по формулам :

дБ/км;

дБ/км;

дБ/км;

дБ/км.

Найдем суммарные собственные потери по формуле :

дБ/км.

Дополнительные потери, связанные с конструктивными особенностями оптического кабеля, а также с их прокладкой. Экспериментально установлено, что дополнительные потери приблизительно составляют 20…40% от собственных потерь и рассчитываются по формуле:

. (5.7)

дБ/км.

Коэффициент затухания найдем по формуле (4.1):

α = 0,360+0,12 = 0,48дБ/км.

Выполненные выше расчеты показали, что для выбранного волокна коэффициент затухания на длине волны 1,3 мкм составляет 0,48 дБ/км, что не удовлетворяет рекомендации G.652, поэтому необходимо взять коэффициент затухания для данного кабеля, который на длине волны 1,31 мкм равен 0,36дБ/км, а на длине волны 1,55мкм 0,22 дБ/км.