Модернизация, телекоммуникационного оборудования в ЗАО "Кузбассэнергосвязь"

дипломная работа

8.2.1 Расчет затухания

Затухание и потери являются параметрами, определяющими дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность.

Затухание световодных трактов оптических кабелей (), характеризуется собственными потерями в световодах (c) и дополнительными потерями, обусловленными деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитной оболочки при изготовлении кабеля (к). Суммарное затухание равно [10]:

"right"> = с + к (5.2.1)

Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения (п) и потерь рассеяния (р).

Потери на поглощение существенно зависят от чистоты материала и при наличии посторонних примесей (пр) могут быть значительными.

Собственное затухание рассчитывается по формуле [10]:

"right">с = п + р (5.2.2)

Затухание в результате поглощения (п) связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, оно линейно растет с частотой, зависит от свойств материала световода (tg?) и определяется по формуле [10]:

"right">, (5.2.3)

где n1 - показатель преломления сердцевины;

tg? = 1•10-12 - тангенс диэлектрических потерь материала

сердцевины оптического волокна;

? - рабочая длина волны, км.

Затухание поглощения равно:

= 0,0261 дБ/км

Затухание вследствие рассеяния (р) обусловлено неоднородностями материала ОВ, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления.

Затухание рассеяния определяется выражением [10]:

"right">, (5.2.4)

где Кр - коэффициент рассеяния, для кварца равен 0,6 мкм4.

Затухание рассеяния равно:

= 0,104 дБ/км

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь оптического волокна.

В результате, собственные потери мощности в ОВ составят:

с = 0,0261 + 0,104 = 0,130 дБ/км

Дополнительные потери в оптических кабелях (к) обусловлены деформацией оптических волокон в процессе изготовления кабеля - скруткой, изгибами волокон и так далее.

В общем случае дополнительные потери определяются, как:

"right"> (5.2.5)

В процессе изготовления волокна их классифицируют по следующим семи составляющим:

1 - возникает вследствие приложения к ОВ термомеханических

воздействий в процессе изготовления кабеля;

2 - вследствие температурной зависимости коэффициента

преломления материала ОВ;

3 - вызывается микроизгибами ОВ;

4 - возникает вследствие нарушения прямолинейности ОВ (скрутка);

5 - возникает вследствие кручения ОВ относительно его оси;

6 - возникает вследствие неравномерности покрытия ОВ;

7 - возникает вследствие потерь в защитной оболочке ОВ.

При соблюдении норм технологического процесса изготовления доминируют потери на микроизгибы.

Потери на микроизгибы и потери в защитных оболочках сравнительно невелики и составляют 0,1 дБ/км.

Расчетное суммарное затухание кабеля равно:

= 0,130 + 0,1 = 0,23 дБ/км

8.2.2 Расчет дисперсии

При прохождении импульсных сигналов по световоду изменяется не только амплитуда импульсов, но и их форма - импульсы уширяются. Это явление называется дисперсией (?).

Дисперсия - это рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, которое приводит к увеличению длительности импульса оптического излучения при распространении его по ОВ, рисунок 8.2.

Рисунок 8.2 - Искажение формы импульсов вследствие дисперсии.

Полная классификация составляющих дисперсии оптического волокна приведена на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 - Классификация составляющих дисперсии оптического волокна.

Модовая (межмодовая) дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью, и имеет место только в многомодовом волокне.

Основной причиной возникновения хроматической (частотной) дисперсии является некогерентность источников излучения, реально работающих в спектре длин волн. Хроматическая дисперсия складывается из волноводной (внутримодовой) (?вв), материальной (?мат) и профильной (?пр):

"right">?хр = ?мат + ?вв + ?пр (5.2.6)

Волноводная (внутримодовая) дисперсия обусловлена процессами внутри моды. Она характеризуется направляющими свойствами сердцевины ОВ, а именно: зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра.

Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления сердцевины и оболочки от длины волны оптического излучения.

К основным причинам возникновения профильной дисперсии относятся поперечные и малые продольные отклонения геометрических размеров и формы волокна. Они могут возникать в процессе изготовления ОВ, строительства и эксплуатации ВОЛC.

Материальную, волноводную, профильную дисперсии определим по формулам [10]:

"right">?мат=?? М(?), (5.2.7)

"right">?вв=?? В(?), (5.2.8)

"right">?пр=?? П(?), (5.2.9)

где ?? = 0,5 ширина спектра источника излучения, нм

(для выбранной системы передачи);

М(?)=-18 пс/нм•км удельная дисперсия материала;

В(?)=12 пс/нм•км удельная волноводная дисперсия;

П(?)=5,5 пс/нм•км удельная профильная дисперсия.

По формулам (5.2.7; 5.2.8; 5.2.9) рассчитаем материальную, волноводную, профильную дисперсии:

?мат=0,5 • (-18)=-9 пс/км,

?вв= 0,5 • 12=6 пс/км,

?пр=0,5 • 5,5=2,75 пс/км

Поляризационная модовая дисперсия возникает вследствие различной скорости распространения двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды. Главная физическая причина появления PMD - некруглость профиля сердцевины одномодового волокна.

Делись добром ;)