2.5 Расчет параметров оптического волокна ок

Исходные данные к расчету параметров передачи ОВ Таблица 2.1

	Параметр		Последняя		цифра	номера студенческого билета
		I	2	3	4	5	6	7	8	9	0
		1,451	1,452	1,453	1,455	1,459	1,460	1,462	1,458	1,463	1,454
		1,445	1,448	1,449	1,451	1,453	1,454	1,457	1,452	1,458	1,448

Рассчитаем параметры одномодового оптического волокна, работающего на длине волны = 1,3 мкм, при условии, что оптическое волокно имеет ступенчатый профиль показателя преломления. Оболочка ОВ изготовлена из чистого кварца, сердцевина – из кварца с добавками окиси германия.

Рассмотрим относительную разность показателей преломления сердцевины и оболочки . В одномодовом волокне она составляет 0,2…1%, при этом меньшие значенияхарактерны для оптических волокон, работающих на длине волны= 1,3 мкм. Показатель преломления кварца повышается на 1% при увеличении концентрации окиси германия на 10%. Следовательно, в одномодовых оптических волокнах концентрация окиси германия в сердцевине не превышает 10%.

Пусть сердцевина содержит 3,1% окиси германия. В этом случае параметры ОВ будут следующими:

показатель преломления сердцевины ,

показатель преломления оболочки .

Относительная разность показателей преломления:

( 2.7)

Рассчитаем радиус сердцевины одномодового оптического волокна.

Одномодовый режим сохраняется в оптическом волокне в том случае, когда нормированная рабочая частота Vменьше частоты отсечкиV_cпервой моды высшего порядка. При точном анализе такой модой является одна из модHE₂₁,TE₀₁,TN₀₁, а в приближении линейно-поляризованных мод – модыLP₁₁.

Из нижеприведенного неравенства можно определить радиус сердцевины оптического волокна:

(2.8)

,мкм (2.9)

Для двухслойного волокна V_c= 2.405 и зависит от профиля показателя преломления.

мкм.

Радиус сердцевины выбирается исходя из требования малых потерь на микроизгибах и достижения наименьшей дисперсии на заданной длине волны. Однако с другой стороны, радиус сердцевины желательно иметь как можно больше. Поэтому, исходя из вышеперечисленных предпосылок, выберем радиус сердцевины близким к верхнему пределу:

а = 4.1 мкм.

Рассчитаем нормированную рабочую частоту V_роптического волокна для однородного двухслойного волокна:

(2.10)

Как показывают результаты теоретического и экспериментального исследований однородных двухслойных оптических волокон, потери на микроизгибах минимальны при V= 2,25 и= 0,003. Поле основной моды одномодовых волокон проникает в оболочку на значительную глубину. Так, приV= 2,25 в однородном ОВ 20% всей мощности переносится в оболочке. Для предотвращения возмущений поля моды внешним покрытием и соседним ОВ толщина оболочки должна по порядок превышать радиус сердцевины. Так как 2a12 мкм, то диаметр оболочки обычно выбирают таким же, как и у многомодовых ОВ – 125 мкм.