Проектирование волоконно-оптической линии связи на участке Хабаровск – Лазарев – Ю.Сахалинск, страница 15

Важной характеристикой световода является числовая апертура NA (Numerical Aperture), которая представляет собой синус апертурного угла . Аппертурный угол – это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса, воздействующего на торец волоконного световода. При данном угле вводимого в волокно излучения свет испытывает полное внутреннее отражение и распространяется по волокну.  От значения числовой апертуры зависит эффективность ввода излучения лазера, потери в микротрещинах, дисперсия импульсов. Для волокна со ступенчатым профилем значение числовой апертуры находим по формуле [3]:

,                                                                                        (3.1)

где   - показатель преломления среды, равен 1;

         - показатель преломления сердцевины;

         - показатель преломления оболочки.

 Согласно техническим данным на оптический кабель, показатель преломления

оболочки  - = 1,466;  показатель преломления серцевины - =1,4682

Подставив известные значения в формулу (3.1), находим значение числовой апертуры

От значения числовой апертуры зависит эффективность ввода излучения лазера, потери в микротрещинах, дисперсия импульсов.

3.2  Расчет границ изменения фазовой скорости

Из курса технической электродинамики известно, что однородные плоские волны в однородных средах распространяются с фазовой скоростью [4]:

,                                                                                                                                 (3.2)

где с – скорость света;

      n – показатель преломления.

Подставив известные значения показателей преломления сердечника () и оболочки () в формулу (3.2), найдем границы изменения фазовой скорости:

                                                                                       (3.3)

                                                                                       (3.4)

Вывод:  флуктации фазовой скорости незначительны.

3.3  Расчет границы волнового сопротивления

Расчет границы изменения волнового сопротивления произведем по следующим формулам [5]:

 Ом;                                                                                        (3.5)

 Ом,                                                                                           (3.6)

где  Z₀ Ом – волновое сопротивление идеальной среды                          

Таким образом, изменения волнового сопротивления не превышают допустимых пределов.

3.4  Расчет затухания  оптического кабеля

Оптическое волокно характеризуется двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией. Чем меньше затухание (потери) и чем меньше дисперсия распространяемого сигнала в волокне, тем больше может быть расстояние между регенерационными пунктами.

Ослабление световодных трактов (α ) волоконно-оптического кабеля обусловлено собственными потерями в волоконных световодах () и дополнительными потерями () в результате деформации и изгибов световодов при наложении покрытий и оболочки при изготовлении кабеля. Собственные потери волоконных световодов состоят из потерь поглощения () и потерь рассеяния ():

                                                                                                                         (3.7)                  

 Ослабление за счет потерь поглощения связано с потерями на диэлектрическую поляризацию,что, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода и рассчитывается по формуле [6]:

 ,                (3.8)

где - показатель преломления сердцевины;

          - длина волны, м;

         - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

Рассеивание обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны и тепловой флуктуации показателя преломления. Потери на рассеивание рассчитываются по формуле [6]:

                      (3.9)  

где - показатель преломления сердцевины;

          - длина волны, м;

         K -  постоянная Больцмана, равная   ;