4. Расчет параметров оптического волокна
Зная значения показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ, найдем числовую аппертуру:
,(4.1)
n1 – показатель преломления сердцевины ОВ;
n2 – показатель преломления оболочки ОВ.
NA=√1.492-1.4712 =0,236
Отсюда найдем значение апертурного угла:
,(4.2)
arcsin(0,236)=13.650
Значение нормированной частоты рассчитывается по формуле:
,(4.3)
a – радиус сердцевины ОВ;
-
длинна волны, мкм.
Г
ц
Критическая частота определяется:
ƒо=Рnm*со / π*d *√n1-n2 ,(4.4)
где Рnm=2.405 – для одномодовой передачи:
со = 300000 км/с - скорость света.
ƒо =2,405*3*108/(3,14*10*10-6*√1,495 -1,475) =12*1014 Гц.
Критическая длина волны определяется:
λо = π*d *√n1-n2 / Рnm*n1,(4.5)
λо =(3,14*10*0,019)/(2,405*1,49)=0,166 мкм.
4.1. Расчет затухания
Собственное затухание ов зависит от , n1 и n2 , и рассчитывается по формулам:
c= п+ р+ пр ,(4.6)
где п затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.
,дБ/км,(4.7)
tg
- тангенс
диэлектрических потерь ОВ.
В курсовом проекте
принять tg
=10-11
10-12
- длинна волны, км.
р – затухание рассеивания, обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления;
k= 1,38* 10-23 Дж/К – постоянная Больцмана ;
Т=1500 К - температура плавления кварца;
=
8,1* 10-11
м2/Н
– коэффициент сжимаемости;
п = (8,69*3,14*1,49*10-11)/1,55=0,002 дБ/км
пр – затухание примеси, возникает за счет наличия в кварце посторонних ионов различных материалов или гидроксидных групп.
,(4.8)
дБ/км
с= п+ р=0,002+0,038=0,040 дБ/км
Кабельное затухание – обусловлено условиями прокладки и эксплуатации оптических кабелей. Кабельное затухание рассчитывается как сумма 7 составляющих
к=
i
i=1
7
где
1 –затухание вследствие термомеханических воздействий на волокно в процессе изготовления кабеля;
2 – затухание вследствие температурной зависимости коэффициента преломления ОВ; 3 – затухание на микроизгибах ОВ; 4 – затухание вследствие нарушения прямолинейности ОВ; 5 – затухание вследствие кручения ОВ вокруг оси; 6 – затухание из-за неравномерности покрытия ОВ; 7 – затухание вследствие потерь в защитной оболочке.
В Курсовом Проекте к следует принять в соответствии с таблицей 6.1
Таблица 4.1
№ вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
к , дБ,/км |
0,3 |
0,28 |
0,25 |
0,24 |
0,22 |
0,2 |
0,17 |
0,15 |
0,13 |
0,1 |
Расчетное суммарное затухание будет:
= с+ к , дБ/км,( 4.9 )
к ,=0,1 дБ/км
=0,040+0,25=0,29 дБ/км