Раздел 5 расчётная часть

5.1 Расчёт параметров оптического волокна

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус от апертурного угла (θ_А). Апертурный угол - это угол между оптической осью и одной из образующих оптического конуса, воздействующего на торец световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения. Числовая апертура характеризует эффективность ввода (вывода) световой энергии в оптическое волокно. Расчет числовой апертуры производится по формуле:

, (5.1)

где - показатель преломления сердцевины оптического волокна;

- показатель преломления оболочки волокна.

Значение задано в задании на курсовой проект, значение определяется с учетом заданного соотношения между и :

, (5.2)

где - заданное превышение над в процентах.

Режим работы оптического волокна оценивается значением обобщенного параметра, называемого нормированной частотой.

Расчет нормированной частоты производится по формуле:

, (5.3)

где a - радиус сердцевины ОВ, мкм;

- длина волны, мкм;

числовая апертура.

Если - режим работы ОВ одномодовый, при - режим работы многомодовый.

5.2 Расчет затухания оптического кабеля

Общее затухание сигнала в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ и кабельными потерями, т.е.

,

Собственные потери мощности в ОВ рассчитываются по формуле 5.4:

, (5.4)

где затухание поглощения, дБ/км;

затухание рассеяния, дБ/км.

Затухание вследствие поглощения обусловлено потерями на диэлектрическую поляризацию, рассчитывается по формуле 5.5:

дБ/км, (5.5)

где показатель преломления сердцевины;

длина волны в километрах ( мкм или мкм);

тангенс угла диэлектрических потерь, берется равным .

Затухание рассеяния обусловлено неоднородностями материала волокна, размеры которых меньше длины волны.

Затухание рассеяния рассчитывается по формуле 5.6:

дБ/км, (5.6)

где показатель преломления сердцевины;

длина волны в метрах ( мкм или мкм);

K – постоянная Больцмана, , Дж/К;

Т – температура перехода стекла в твердую фазу, Т=1500°К;

χ – коэффициент сжимаемости, , м²/Н.

Такое рассеяние называется релеевским, и оно растет пропорционально частоте . Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь ОВ.

Кабельные потери в ОК обусловлены потерями на macro и micro изгибах, т.е деформацией ОВ в процессе изготовления, скруткой, изгибами волокон и т.д.

В курсовом проекте значение кабельных потерь необходимо выбрать из таблицы 5.1.

Таблица 5.1 – Значения кабельных потерь в дБ для различных вариантов КП

Номер варианта КП	1 – 5	6 – 10	11 – 15	16 – 20	21 – 25
, дБ	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07

Общее затухание сигнала в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ ( _с) и кабельными потерями ( _к), т.е.

(5.7)