Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Расчет основных характеристик оптического волокна

Оптическое волокно обладает рядом характеристик, которые принято делить на четыре группы: оптические (характеристики передачи); геометрические; механические и характеристики, определяющие возможность волокна противостоять внешним воздействиям.

Средой распространения и ограничения является кварцевое стекло с различной концентрацией легирующих добавок для получения различных показателей преломления (ПП) n1 и n2, n1 =1,46 и n2 = 1,457.

Определим относительное значение ПП:

D = ,

D = = 0,00205

По оптоволокну эффективно передаются только лучи, Заключённые внутри телесного угла q, величина которого обусловлена углом полного внутреннего отражения. Этот телесный угол характеризуется числовой аппертурой:

= sin s =

NA = = 0,093

где s - апертурный угол падения луча,

s = arcsin 0,093 = 5,336°

Для ООВ диаметр сердечника выбирается таким, чтобы обеспечить условия распространения только одной моды НЕ11. В этом случае, из условия одномодовости, нормированная частота:

= ,

где d = 10 мкм - диаметр сердцевины ОВ;

l =1,3 мкм - длина волны оптического излучения.

= = 2,25

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне НЕ11. Эта волна нулевое значение корня бесселевой функции Рnm=0,000, следовательно, она не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение, и они не распространяются на частотах ниже критической. Интервал значений Рnm, при которых распространяется лишь один тип волны НЕ11, находится в пределах 0<Рnm<2,25.

Поэтому при выборе диаметра сердцевины ОВ и выборе частоты передачи исходим из этого условия Рnm=1,883.

Определим критическую частоту, при которой распространяется лишь один тип волны НЕ11:

= , Гц,

где с = 3 × 10 м/с - скорость света.

= = 2,31 × 10 (Гц)

Определим также длину волны:

l = = = 1,298 (мкм)

Таким образом, по данной направляющей системе распространяется лишь одна волна НЕ11 при lо = 1,298 мкм.

Геометрические характеристики определяют размеры световода. Требования к ним одинаковы для всех типов волокон. Это связано с тем, что все типы одномодовых световодов должны допускать стыковку друг с другом.

Характеристики передачи определяют сферу практического применения световода. Среди характеристик передачи особое место занимают затухание и дисперсия в оптическом световоде, определяющие длину регенерационного участка.

Значения этих характеристик стремятся минимизировать в широком спектральном диапазоне рабочего окна прозрачности, чтобы полоса пропускания направляющей системы была максимальна.

Другие статьи по теме

Генератор линейно возрастающего напряжения Электроника является универсальным и исключительно эффективным средством при решении самых различных проблем в области сбора и преобразования информации, автоматического и автоматизиров ...

Микропроцессорная система управления объектом Микропроцессорные и информационно-управляющие системы, в настоящее время, стали одним из наиболее дешевых и быстрых способов обработки информации. Практически ни одна область современно ...

Малошумящий интегральный усилитель полевой малошумящий Проектирование полупроводниковых интегральных схем (ИС) является сложным и многоэтапным процессом. Комплекс работ по проектированию включает синтез и анализ схемы, оце ...