Федеральное агентство по образованию и науке.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

Ижевский государственный технический университет.

Институт непрерывного профессионального образования.

Кафедра «Сети связи и системы коммутаций»

Контрольная работа

По дисциплине: «Устройства и компоненты»

На тему: Волоконно-оптические линии связи»

Выполнил : Пушкарёв Р. П.

Студент группы 4-29-2

Проверила: Лихачева Л.И.

Ижевск, 2011

Вопросы к контрольной работе:

1. Особенности распространения электромагнитной энергии по световодам(устройства ОВ, Закон полного отражения, числовая апертура, виды лучей в световоде).

2. Типы волоконных световодов.

3. Дисперсия.

4. Затухание сигнала в световоде. Определение и причины.

5. Окна прозрачности.

6. Защитные покровы волоконных световодов.

7. Классификация, конструкция, особенности ОК.

8. Система маркировки ОК(отечественных и импортных).

1. Особенности распространения электромагнитной энергии по световодам(устройства ов, Закон полного отражения, числовая апертура, виды лучей в световоде).

Свет является одним из типов электромагнитного излучения и образуется частицами (фотонами) или волнами. Фотоны испускаются при переходе электронов из состояния с высшей энергией в состояние с низшей энергией. Волны возбуждаются электронными колебаниями.

Существует два типа волн – поперечные и продольные. Составляющие поперечной волны испытывают изменения в направлениях. Перпендикулярных направлению движения волны в отличие от составляющих продольных волн, которые изменяются в направлении движения волны.

Свет образуется поперечными волнами. Обладающими следующими свойствами: длиной волны, частотой, амплитудой и скоростью. Длины волн лежат в диапазоне 850-1600 нм.

Световые волны имеют ряд характеристик. В оптических сетях главную роль играют отражение, преломление, дифракция и интерференция.

Количественной мерой сравнения скорости света в вакууме и веществе, например, в стекле, служит показатель преломления (RI). Чем выше показатель преломления, тем ниже скорость распространения сигнала в данном материале.

При переходе света из вещества с более низким в вещество с более высоким показателем преломления он изменяет свое направление. Как следует из закона Снелиуса. При достижении определенной величины угла падения света на поверхность вещества с более высоким значением RI свет отражается от нее по закону зеркального отражения. Это явление называется явлением полного внутреннего отражения.

Критический угол = arcsin (RI 1 /RI 2), где RI 1 – показатель преломления вещества, в котором движется свет, а RI 2 – показатель преломления вещества, в которое свет входит.

Полное внутреннее отражение – это и есть условие, позволяющее свету распространяться вдоль оптического волокна.

Волоконные световоды обычно имеют круглое поперечное сечение и состоят из двух концентрических слоев диэлектрика. В центре располагается сердцевина из оптически более плотного стекла, его окружает оболочка из стекла с меньшей оптической плотностью. На границе раздела двух сред происходит отражение лучей света, которые распространяются вдоль оси световода. Таким образом, сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии, оболочка предназначена для улучшения условий отражения на границе раздела сердцевина/оболочка и защиты от излучения энергии в окружающее пространство.

Излучение внешнего источника, падающее на входной торец волоконного световода, возбуждает в нем несколько типов волн, которые называются модами. В свою очередь, моды делятся на направляемые, вытекающие и излучаемые.

К направляемым относятся моды, которые распространяются вдоль сердцевины волокна и обеспечивают передачу информации (лучи 1 и 2 на рис. 1). Направляемые моды считаются основным типом электромагнитной волны и возбуждаются теми лучами, которые попадают на торец волокна под углом, не превышающим апертуру.

Апертура – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, попадающего в торец волоконного световода, при котором выполняется условие полного внутреннего отражения.

Основные виды световодов имеют апертурный угол от 11,5 до 17 градусов.

Лучи, которые падают на торец волокна под углом, превышающим апертурный, достигают границы раздела сердцевина/оболочка и за счет преломления в оболочку теряют часть энергии, испытывая при этом большое затухание. Эти моды называются вытекающими.

При падении лучей, значительно превышающих апертуру, часть из них достигает внешней поверхности оболочки и излучается в окружающее пространство. Такие моды называются излучаемыми. Излучаемые моды возникают также в местах нерегулярности световодов. Появление вытекающих и излучаемых мод приводит к росту потерь и искажению передаваемой информации.