2.4. Потери на изгибах волокна.

При строительстве и эксплуатации оптических кабельных линий возможно появление эксплуатационных потерь. Всё из-за скрутки, деформации и изгибов волокон, возникающих при наложении покрытий и защитных оболочек при производстве кабеля, а также в процессе его прокладки:

Рисунок 2.4 – Потери на изгибах волокна

Потери на микроизгибах обусловлены преобразованием направляемых мод в моды излучения. Они резко возрастают и становятся недопустимо большими, как только радиус изгиба уменьшается до критического значения, которое для типичных ОВ составляет несколько сантиметров. На рисунке показано, как вариации границы ОВ могут приводить к отражению мод высокого порядка под углами, при которых дальнейшее прохождение света по ОВ становится невозможным. При этом свет покидает волокно.

2.5. Уширение импульсов из-за дисперсии в ов.

Оптический сигнал в волокне не только затухает, но и искажается за счёт дисперсии различного рода. Дисперсия (σ) - зависимость фазовой скорости световых волн от частоты υ_ф=υ_ф(ω).

Это же относится и к показателю преломления n=n(ω).

В этом смысле дисперсия называется хроматической, подчёркивая факт разложения света на его спектральные составляющие. Дисперсия называется нормальной, если n увеличивается с увеличением частоты ω и аномальной, если n уменьшается с увеличением ω.

При прохождении импульсных сигналов по световоду дисперсия приводит к уширению импульса:

а – входные импульсы; б – выходные импульсы Рисунок 2.5 – Уширение импульсов из-за дисперсии в волоконном световоде

Эта дисперсия определяется на половине высоты импульса и измеряется в пикосекундах [пс].

Предел пропускной способности волоконного световода определяет насколько близко могут располагаться кодирующие информацию соседние импульсы без взаимного перекрытия и, следовательно, без возникновения межсимвольных помех. Большие значения дисперсии приводят к ошибкам декодирования вследствие перекрытия импульсов цифрового оптического сигнала.

Уширение импульса определяет полосу частот передаваемого сигнала Δf (скорость передачи информации) следующим образом:

Дисперсия также ограничивает длину регенерационного участка, так как уширение импульса пропорционально длине линии. В конечном итоге может возникнуть ситуация, когда соседние импульсы перекрывают друг друга.

Например, значения дисперсии τ=2–5пс соответствуют полосе частот Δf=500–200МГц.

2.6. Структура видов дисперсии в ов.

Рисунок 2.6 – Структура видов дисперсии в ОВ

Полная дисперсия τ определяется из формулы:

2.7. Явление временного запаздывания лучей разных мод в вс.

Модовая (межмодовая) дисперсия –существующая только в многомодовом световоде дисперсия, вызванная различной скоростью распространения в световоде лучей разных мод, достигающих выхода в разное время, что приводит к уширению импульса на выходе. Распространение импульса электромагнитной энергии по световоду со ступенчатым профилем показателя преломления может быть представлено упрощённо в виде двух лучей:

Рисунок 2.7 – Явление временного запаздывания лучей разных мод в ВС

Отрезок световода конечной длины l каждая мода будет проходить за различное время, и этот процесс порождает её искажения – каждая мода этого спектра проходит отрезок световода за разное время и на его выходе между ними возникают неустранимые фазовые сдвиги.

Максимально возможное время запаздывания наклонного луча при θ₁=θ_kp относительно осевого:

где l – длина линии связи, с – скорость света, n₁ – показатель преломления сердцевины, n₂ – показатель преломления оболочки, Δ – относительный показатель преломления. В градиентном параболическом световоде, с учётом связи мод, модовая дисперсия:

Чем меньше значение дисперсии, тем больший поток информации можно передать по волокну. Чем меньше диаметр сердцевины ОВ, тем меньшее число мод может распространяться по нему и, тем меньшее расширение получают оптические импульсы. Соответственно, увеличивается широкополосность ОВ. Многомодовый или одномодовый характер идущего по волокну света коренным образом влияет на дисперсию, а следовательно, и на пропускную способность волокна. Одномодовое ОВ может передавать более широкополосные сигналы, чем многомодовое ОВ, так как в нём отсутствует модовая дисперсия.