Завдання 6: розрахунок параметрів лінійного тракту волс

6.1. Розрахунок первинних параметрів оптичного волокна

Одномодове оптичне волокно (ООВ) є направляючою системою для розповсюдження електромагнітних хвиль. Для їх розповсюдження по світловоду використовується відоме явище повного внутрішнього віддзеркалення на межі двох діелектричних середовищ n1 і n2, де n1 - середовище розповсюдження хвилі НЕ11, обмежена середовищем n2, при цьому n1 <n2.

Середовищем розповсюдження і обмеження є кварцове скло з різною концентрацією легуючих добавок для отримання різних показників заломлення (ПЗ) n1 і n2, n1 =1,46 і n2 = 1,457.

Таблиця 1.1 Початкові дані

Варіант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n1	1.145	1.2	1.3	1.4	1.5	1.55	1.45	1.6	1.48	1.23
n2	1.2	1.23	1.48	1.2	1.4	1.6	1.25	1.45	1.8	1.7
, мкм	1,3	0,85	1,5	1,3	1,35	1,55	0,86	1,35	1,5	1,55
d, мкм	8	9	10	8	9	10	8	9	10	8
В, Мб/с	155	622	2500	10000	40000	155	622	2500	10000	40000
Δλ, нм	5	4,5	4,6	4,7	4,5	5	4,8	5,1	4,9	5
а₄, дБ	0,1	0,12	0,13	0,09	0,08	0,11	0,09	0,1	0,12	0,14
Р_пер, дБм	-3	-2	-1	0	-3	-4	-1	0	-2	-1
Р_пр, дБм	-41	-42	-46	-50	-49	-45	-44	-41	-43	-47
L_c, км	2	1	2	5	1	2	3	5	1	2
А_р, дБ	0,5	0,45	0,35	0,6	0,5	0,3	0,5	0,45	0,5	0,55
А_н, дБ	0,1	0,1	0,05	0,12	0,15	0,06	0,08	0,1	0,1	0,15
α, дБ/км	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,35	0,4

Визначимо відносне значення ПП:

 = ,

 = = 0,00205

По оптоволокну ефективно передаються тільки промені, які знаходяться усередині тілесного кута Θ, величина якого обумовлена кутом повного внутрішнього віддзеркалення. Цей тілесний кут характеризується числовою апертурою:

NA = sin =

NA = = 0,093

де  - апертурний кут падіння променя,

 = arcsin 0,093 = 5,336

Для ООВ діаметр сердечника вибирається таким, щоб забезпечити умови розповсюдження тільки одній моди НЕ11. В цьому випадку, за умови одномодовості, нормована частота:

V= ,

де d = 10 мкм – діаметр сердечника ОВ;

 =1,3 мкм – довжина хвилі оптичного випромінювання.

V = = 2,25

Одномодова передача реалізується на гібридній хвилі НЕ11. Ця хвиля - нульове значення кореня беселевої функції Р_nm=0,000, отже, вона не має критичної частоти і може розповсюджуватися при будь-якій частоті. Всі інші хвилі мають кінцеве значення, і вони не розповсюджуються на частотах нижче критичною. Інтервал значень Рnm, при яких розповсюджується лише один тип хвилі НЕ11, знаходиться в межах 0<Р_nm<2,25. Тому при виборі діаметру серцевини ОВ і виборі частоти передачі виходимо з цієї умови Р_nm=1,883.

Визначимо критичну частоту, при якій розповсюджується лише один тип хвилі НЕ11:

f= , Гц,