4 Расчет параметров оптического кабеля

4.1 Расчет числовой апертуры, нормированной частоты и числа мод

Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.

Числовая аппертура рассчитывается по формуле:

, (4.1)

где n₁ - показатель преломления сердцевины;

n₂ - показатель преломления оболочки.

Режим работы оптического волокна определяется нормированной частотой. Нормированная частота оптического волокна рассчитывается по формуле:

, (4.2)

где λ - длина волны излучателя, мкм;

- диаметр сердцевины оптического волокна, мкм.

Так как рассчитанная частота находится в пределе 0 < V < 2,405, то режим работы волокна - одномодовый.

Количество направляемых мод для одномодового волокна рассчитывается по формуле:

(4.3)

где - нормированная частота оптического волокна.

В результате расчетов получился одномодовый режим, следовательно, волокна одномодовые.

4.2 Расчет ослабления сигнала в оптическом волокне

Ослабление сигнала в оптическом волокне обусловлено собственными потерями и дополнительными кабельными потерями а_к, обусловленными неоднородностями конструктивных параметров, возникающих при деформации и изгибе световодов в процессе наложения покрытий и защитных оболочек при изготовлении кабеля .

Коэффициент затухания рассчитывается по формуле:

(4.4)

Величина в реальных условиях составляет 0,1-0,3 дБ/км. Собственные потери состоят из трех составляющих: ослабления за счет поглощения ; ослабления за счет наличия в материале оптического волокна посторонних примесей ; ослабления за счет потерь на рассеяние .

(4.5)

Собственные потери в основном обусловлены рассеянием света на неоднородностях сердцевины и выражаются через коэффициент затухания за счет рассеяния.

Коэффициент затухания за счет рассеяния рассчитывается по формуле:

, (4.6)

где - длина волны, мкм.

Тогда коэффициент затухания определяется по формуле:

(4.7)

Чем больше коэффициент затухания, тем меньше длина регенерационного участка.

4.3 Расчет дисперсии и пропускной способности оптического волокна

Полоса частот F, пропускаемая оптическим волокном, определяет объем информации, который можно с заданным качеством передать по оптическому кабелю. Теоретически по оптическому волокну можно организовать огромное число каналов на большие расстояния, а практически F ограничена. Это обусловлено тем, что сигнал на другой конец приходит искаженным (импульс размывается, уширяется) вследствие различия фаз его составляющих. Данное явление оценивают величиной уширения передаваемых импульсов.

Уширение импульса, отнесенное к 1 км, называют дисперсией. Для одномодового волокна дисперсия рассчитывается по формуле:

, (4.8)

где =2 нм – ширина спектра излучения источника;

М( )= -5 пс/(кмнм) - коэффициент удельной материальной дисперсии оптического волокна;

В( )= 8 пс/(кмнм) - коэффициент удельной волновой дисперсии оптического волокна;

пс/км

Коэффициент широкополосности рассчитывается по формуле:

(4.9)

км

Т.к. f<∆F,то система передачи по данному волокну работает хорошо.