3.1 Расчет параметров оптического волокна

Определение режима распространения

Произведем расчет оптических и передаточных параметров ОВ для длины волны 1310нм.

По условию задания показатель преломления сердцевины ОВ n₁=1,494;

В методическом указании рекомендовано

где - нормированная разность показателей преломления.

Найдем числовую апертуру:

(3, с.29)

Найдем значение апертурного угла:

(3, с.30)

Определим один из основных обобщенных параметров, используемых для оценки свойств ОВ - нормированную частоту. Этот показатель связывает структурные параметры ОВ и длину световой волны, распространяемой в волокне.

(3. с.46)

a - радиус сердцевины ОВ, мкм; - длина волны, мкм.

Так как 0 < н < 2,405 наблюдается одномодовый режим распространения как при одной так и при другой длине волны.

Расчет затухания

Суммарное собственное затухание волоконного световода рассчитывается по формуле:

_с=_п+_{р. (}3, с.52)

где _{п -} затухание поглощения, зависит от чистоты материала и обуславливается потерями на диэлектрическую поляризацию.

дБ/км, (3, с.54)

tg - тангенс диэлектрических потерь материала сердцевины ОВ.

- длина волны, км.

, дБ/км.

_р - затухание рассеивания обусловлено неоднородностями материала и тепловыми флуктуациями показателя преломления:

(3, с.55)

k= 1,3810^-23 Дж/К - постоянная Больцмана;

Т=1500 К - температура затвердевания стекла при вытяжке;

в= 8,110^-11 м²/Н - коэффициент сжимаемости для кварца;

= 0,252, дБ/км.

_с1310=_п1310+_р1310=0,0311+0,252=0,283, дБ/км_.

Расчет дисперсии

Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.

(3, с.75)

Так как у нас одномодовый режим, то модовой дисперсии нет, поэтому результирующая дисперсия будет равняться хроматической.

В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии (профильную дисперсию в расчетах учитывать не будем).

;

_мат=М (); пс/км (3, с.71)

- ширина спектра источника излучения,

=0,13 нм для ППЛ;

=1040 нм для СИД.

Возьмем это значение равным 1 нм;

М () - удельная дисперсия материала, для =1,31мкм=-5пс/км•нм, тогда:

_мат1310=1• (-5) =-5 пс/км,

_вол=В (); пс/км (3, с.71)

В () - удельная волноводная дисперсия, для =1,31мкм В () =8пс/км•нм.

_вол1310 = 1•8=8 пс/км,

Результирующая дисперсия будет:

Занесем рассчитанные значения оптических и передаточных параметров в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. - Рассчитанные значения оптических и передаточных параметров