Задача 3

Рассчитать параметры двухслойных стеклянных волокон оптического кабеля. Разработать конструкцию кабеля и нарисовать эскиз поперечного сечения в масштабе 10:1.

Расчету подлежат: числовая апертура NА; нормированная частота ν; число типов волн N, распространяющихся в кабеле; диаметр сердцевины волокна для одномодовой передачи d, мкм; коэффициент затухания волны в волокне кабеля, дБ/км; уширение импульса в кабеле _и, мкс/км.

Исходные данные:

Вариант: 41

Параметр	Диаметр сердцев 2а, мкм	Диаметр оболочки 2в, мкм	Потери в сердцевине tg·10-11	Длина волны  , мкм
Значение	15	110	1,2	1,5

Параметр	Коэффициент преломления сердцевины n1	Коэффициент преломления оболочки n2	Число волокон в кабеле, м	Длина регенерационного участка lр, км
Значение	1,47	1,46	10	5,5

Ход решения:

Определим основные оптические параметры стекловолокна с точность до 4 цифры после запятой, согласно методике приведенной в [4, стр. 145-146] и в методических указаниях [2, формулы 6-9].

Числовая апертура:

где

NA – числовая апертура ОВ;

n₁ и n₂ - коэффициент преломления сердцевины и оболочки;

Значение апертурного угла:

Θa = arcsin(NA) = arcsin(0,1711) = 5,87, рад.

Значение нормированной частоты:

Так как v > 2,405, то можно сделать вывод, что для данного типа ОВ имеет место многомодовый режим работы.

Число типов волн (мод) N, которые одновременно распространяются по оптическому волокну, рассчитывают по формуле:

Полученное значение округлять до меньшей целой величины.

Для того чтобы по оптическому волокну распространялась только волна НЕ₁₁, диаметр сердцевины волокна должен выбираться из условия:

Затухание света в волокне оптического кабеля обусловлено поглощением энергии в материале стекловолокна, а также рассеянием в окружающее пространство. Приближенно суммарный коэффициент затухания вычислять по формуле:

Величину _и рассчитать по формуле согласно [1, стр. 209] для заданной длины регенерационного участка:

где

с = 3·10⁵ км/с – скорость света в вакууме.

Приведем возможную конструкцию волоконно-оптического кабеля в разрезе, учитывая число волокон и укажем основные элементы конструкции.

Эскиз поперечного разреза кабеля приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Поперечный разрез волоконно-оптического кабеля

Список литературы

1. Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 1988 г. -354 с.

2. Комаров Ю.З., Направляющие системы электросвязи: Методические указания и контрольные задания по выполнению домашней контрольной работы. – Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2006. -19 с.

3. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения – М.: Компания Сайрус Системс, 1999. -672 с.

4. Горлов Н.И., Микиденко А.В., Минина Е.А., Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП: Учебное пособие. Новосибирск; Сиб.ГУТИ - 2003 г. –245 с.

5. Андреев В.А., Бурдин В.А., Попов Б.В., Польников А.И., Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для ВУЗов, М.: Радио и связь, - 1995, -220 стр.