Расчет параметров оптического кабеля

Основным элементом оптического кабеля является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2.

Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе сердцевина оболочка и защита от помех из окружающего пространства.

Магистральные кабели предназначаются для передачи информации на большие расстояния и на большое число каналов. Они должны обладать малыми затуханиями и дисперсией и большой информационно - пропускной способностью.

Оптический кабель характеризуется следующими параметрами:

) Относительная разность показателей преломления

Данный параметр определяется по формуле:

Δ= (n12-n22) / (2n12) (9)

где n1 - показатель преломления сердцевины

n2 - показатель преломления оболочки

Подставляя исходные значения в формулу (9) определяем относительную разность показателей преломления:

Δ = (1,4932 - 1,4902) / (2 × 1,4932) = 0,002

) Абсолютная разность показателей преломления

Этот параметр оптического кабеля характеризует разность между показателем преломления сердцевины и оболочки. Эту разность можно определить по формуле:

Δn = n1 - n2 (10)

Подставляя данные значения в формулу (10) определяем относительную разность показателей преломления:

Δn = 1,493 - 1,490 = 0,03

) Числовая апертура

Этот параметр характеризует световод с точки зрения условий ввода излучения в световод (ширина диаграммы направленности излучений источника) и вывода излучения из световода, которое определяет чувствительность фотоприемника. Данный параметр рассчитывается по формуле:

NА = sin φa = √n12-n22 (11)

Подставляя значения показателей преломления в формулу (11) определяем:

А = √1,4932 - 1,4902 = 0,1

Так как NA < 0,2, то необходимо использовать низкотемпературные волокна.

) Нормированная или характеристическая частота

Является важнейшим обобщенным параметром волоконного световода, используемым для оценки его свойств. Это частота, при которой процесс передачи энергии по световоду прекращается и только одна одномодовая волна НЕ11 не имеет критической частоты, для нее нормированная частота находится по формуле:

= 2 × π × d × NA / λ (12)

Где d - диаметр оптического волокна- числовая апертура

λ - рабочая длина волны

Подставляя расчетные данные в формулу (12) определим значение нормированной частоты:

= 2 × 3,14 × 5 × 0,1/1,55 = 2,02

) Критическая частота

При определенной длине волны наступает такой режим, когда луч падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны и энергия вдоль световода не переносится.

Это соответствует случаю критической длины волны λкр и критической частоты fкр.

Тогда критическая частота определяется по формуле:

кр = 2,405с / (π × d × NA) (13)

где с - скорость света

Подставляя исходные значения в формулу (13) получаем:

кр = 2,405 × 3 × 108/ З,14 × 10 × 10-6 × 0,1 = 2,3 × 1014 Гц

При частоте выше критической вся энергия поля концентрируется внутри сердечника световода и эффективно распространяется вдоль нее. Ниже критической частоты энергия рассеивается в окружающем пространстве и не передается по световоду.

) Критическая длина волны

Данный параметр можно рассчитать по следующей формуле:

λкр = π × d × NA / (2,405 ∙ n1) (14)

Подставив необходимые значения в формулу (14), определяем критическую длину волны:

λкр = З,14 × 10 × 10-6 × 0,1/ (2,405 × 1,493) =1,51мкм.

Таким образом, в световоде могут распространяться лишь волны длиной, меньше, чем λкр = 1,51 мкм.

Другие стьтьи в тему

Разработка охранной системы с цифровой индикацией
Темой данного курсового проекта является разработка охранной системы с цифровой индикацией. Объектом исследования являются процессы передачи сигнала от датчика к устройству управления. Предметом исследования являются датчики, которые должны реагировать на взлом. Це ...

Расчет словесной разборчивости речи по методу Покровского Н.Б. Система защиты речевой информации
Человеческая речь является одним из важнейших путей информационного взаимодействия. При децентрализации экономической и политической систем и соответствующем увеличении доли оперативной информации, непосредственно связывающей самостоятельных в принятии решений людей, значимость речев ...