Направление подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
2025 г.
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное образовательное бюджетное
учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Направляющие телекоммуникационные среды»
«Направляющие телекоммуникационные среды»
Лекция № 5
Основные параметры оптических волокон
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОВ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 - |
|
|
|
Рисунок 2 - Ступенчатый |
|||
|
|
профиль |
|
Градиентный |
|
|
|
показателя преломления ОВ |
|
профиль показателя |
|
Рисунок 1- Конструкция |
|||||
|
|
|
преломления ОВ |
||
|
|
||||
ступенчатого ОВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для кварцевых волокон информационных и телекоммуникационных сетей диаметр оболочки составляет 125 мкм. Обычно он лежит в пределах 125±7 мкм.
Для ОВ линейных кабелей связи внешний диаметр защитного покрытия составляет 256±10
В технических данных одномодовых волокон приводится параметр, связанный с диаметром сердцевины, wa – диаметр пятна моды. Это диаметр соосной сердцевине окружности,
внутри которой сосредоточено 90% всей передаваемой в ОВ оптической мощности. Диаметр пятна моды пропорционален диаметру сердцевины. Для ступенчатого профиля:
2
ПОТЕРИ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ
, дБ/км
, нм
Рисунок 4 - Эволюция спектральной зависимости собственных потерь
Минимальные значения затухания ОВ определяются фундаментальными факторами потерь, к которым относят потери на
рассеяние и поглощение
Потери из-за Рэлеевского рассеяния р, дБ/ км обратно пропорциональны длине волны в четвертой степени:
где kр – коэффициент Рэлеевского
рассеяния.
Для кварцевого стекла это величина порядка 0,8 (мкм4 . дБ)/км
3
, дБ/км |
|
|
1-е окно |
2-е окно |
3-е окно |
5 |
|
|
|
инфракрасное |
|
|
|
поглощение |
|
«водяные» |
|
Рэлеевское |
пики (OH–) |
|
рассеяние
ультрафиолетовое
поглощение
, мкм
Рисунок 5 - Спектральная характеристика коэффициента затухания стандартного кварцевого одномодового оптического волокна
Потери из-за инфракрасного поглощения начинают проявляться в диапазоне длин волн свыше 1600 нм и растут с увеличением длины волны по закону:
,
где C и k – постоянные коэффициенты (для кварцевого стекла k= 0,7..0,9 мкм; С=0,9)
4
Таблица 1
Рисунок 6 - Спектральные зависимости затухания и дисперсии ступенчатого |
|
ОВ и мощности оптического излучения в каналах CWDM |
|
(Coarse Wavelength Divided Multiplexing) |
5 |
Результирующее затухание ОВ кабелей связи есть сумма собственных и кабельных потерь:
Рисунок 7 - К увеличению потерь на |
Рисунок 8 - Формирование микроизгибов ОВ |
макроизгибах ОВ |
6
ВИДЫ ДИСПЕРСИИ ОВ
Дисперсией оптического волокна называют рассеивание во времени составляющих оптического сигнала. Причина дисперсии разные скорости распространения составляющих оптического сигнала. Различают модовую, поляризационную модовую и хроматическую
дисперсию
|
7 |
|
Рисунок 9 - Виды дисперсии |
||
|
Рисунок 10 - Модовая дисперсия ОВ
Поскольку волокно ступенчатое, для всех направляемых лучей скорость распространения вдоль траектории одинакова и равна v=c/n1, где n1 - показатель преломления сердцевины. Луч 1
(основная мода) распространяется вдоль оси волокна и время его распространения на некотором участке протяженностью l равно
.
Луч 2 пересекает ось волокна под углом равным апертуре и на длине волокна l проходит вдоль своей траектории путь:
Время распространения этого луча на участке ОВ.протяженностью l равно
.
Как следствие, луча 2 проходит отрезок ОВ длиной l с задержкой относительно луча 1, равной:
.
8
|
|
|
а) Составляющие |
|
б) Результирующий |
оптического импульса |
|
оптический импульс |
на выходе ОВ |
|
на выходе ОВ |
Рисунок 11 - Уширение оптического импульса в ОВ
Принято оценивать уширение оптического импульса в ОВ на некотором участке линии передачи его среднеквадратическим значением , которое определяется как:
,
где in , out - значения среднеквадратической длительности оптического импульса на передающей и приемной стороне, соответственно.
9
Рисунок 12 - Межсимвольная интерференция при уширении |
10 |
|
оптических импульсов |
||
|