2.3 Расчет дисперсии.

В световоде при передаче импульсных сигналов (отличающихся друг от друга различной мощностью) после прохождения ими некоторого расстояния световые импульсы искажаются и расширяются во времени, т. е. время подачи одного импульса увеличивается. В результате наступает такой момент, когда соседние импульсы начинают перекрывать друг друга. Данное явление в теории световодов называют дисперсией.

Расширение импульсов устанавливает предельные скорости передачи информации по световоду при импульсно-кодовой модуляции и при малых потерях ограничивает длину ретрансляционного участка. Дисперсия ограничивает пропускную способность ВОЛС, которая предопределяет полосу частот ∆F, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по оптическому кабелю. Уширение определяется как квадратичная разность длительности импульсов на выходе и входе кабеля:

, нс/км (1.6)

Причем, значения t²_вых и t²_вх берутся на уровне половины амплитуды импульсов.

Дисперсия не только ограничивает частотный диапазон использования световодов, она существенно снижает дальность передачи по оптическому кабелю, т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса. Дисперсия возникает по двум причинам: некогерентность источников излучения и появление спектра ∆λ, существование большого числа мод N. Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на материальную и волновую. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью коэффициента преломления материала световода от длины волны. Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Модовая дисперсия объясняется наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью. Для одномодового волокна дисперсия равна:

пс/км (1.7)

где ∆λ – ширина полосы оптического излучения, определяемая из справочных данных соответствующего источника излучения (3нм)

Дисперсия проявляется по-разному в различных типах волоконных световодов. Сравнивая дисперсионные характеристики световодов, можно отметить, что лучшими параметрами обладают одномодовые световода. Хорошие данные также у градиентных световодов с плавным изменением показателей преломления.

2. Определение длины регенерационного участка

Длина регенерационного участка l_р.у. ВОЛС определяется пе­редаточными характеристиками кабеля: его коэффициентом затухания α и дисперсией τ.

Затухание кабеля приводит к уменьшению передаваемой мощности, что соответственно лимитирует длину регенерационного участка. Дисперсия кабеля приводит к наложению передаваемых импульсов и как следствие к их искажению, и чем длиннее линия, тем больше вносимые искажения импульсов, что в свою очередь, также накладывает ограничения на пропускную способность кабеля ∆F.

Длина регенерационного участка должна удовлетворять значениям как затухания, так и дисперсии. Поэтому производится расчет длины регенерационного участка сначала исходя из допустимого значения по затуханию l^з_р.у. , затем исходя из требуемых значений диспер­сии и пропускной способности l^д_р.у.. Из полученных двух значении l^з_р.у. и l^д_р.у. длин регенерационного участка выбирается наименьшее значение как отвечающее условиям затухания и дисперсии.

По заданию дано значение энергетического потенциала системы, т.е.

Э_п = Р_пом - Р_пром, где Р_пром – минимальная детектируемая мощность при заданной вероятности ошибки (чувствительность фотоприемника).

Э_п =14.

Затухание ОК на длине волны излучения 1550нм равно 0,35дБ/км.

α = 0,35дБ/км.

Затухание, возникающее при неразъемном соединении, принято равным 0,1дБ/км.

α_нс = 0,1дБ/км.

Затухание, возникающее при разъемном соединении, принято равным 0,3дБ/км.

α_рс = 0,3 дБ/км.

Количество разъемных соединений 4.

Энергетический запас 6дБ/км.

α₃ = 3 дБ/км.

Строительная длина кабеля 5км.

l_с = 5км.

, (2.1)

, (2.2)

, (2.3)

Таким образом, мы получили длину регенерационного участка из соображений допустимого затухания.

Используемый в проекте кабель в диапазоне длин волн 1525 – 1575 нм имеет коэффициент хроматической дисперсии не более 3,5 пс/(нм*км).

= 3,5 пс/(нм*км)

- скорость передачи данных = 3,7 Гб/с

∆λ = 3нм, ширина спектра излучателя.

, (2.8)

, (2.9)

Из двух полученных длин регенерационного участка выбираем наименьшую. Так как при расчете по дисперсии L^Д_ру= 49,45км больше L^з_ру = 26,48км, следовательно 48,8км – искомая длина.

Количество регенерационных участков равно l/L_ру =1230/26,48=47.

ОРП – 11 шт.

НРП – 36 шт.