Волоконно-оптические линии связи
4.2. Расчет дисперсии
Дисперсия - рассеивание во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала.
Полная дисперсия рассчитывается как сумма модовой и хроматической дисперсии.
?рез=v?мод2+?кр2
В свою очередь хроматическая дисперсия состоит из материальной, волноводной и профильной дисперсии.
Материальная дисперсия обусловлена тем, что показатель преломления сердцевины изменяется с длинной волны.
?мат= ?? * М(?); пс/(км*нм)
??=1? 3 нм для ППЛ;
?? =20? 40 нм для СИД.
М(?) - удельная дисперсия материала, пс/(км*нм)
?мат =1*(-18)=-18 пс/(км*нм) для ППЛ
Волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длинны волны:
?вол= ?? * В(?); пс/(км*нм)
?? - ширина спектра источника излучения, нм.
?? =0,1? 1 нм для ППЛ;
?? =10? 30 нм для СИД.
В(?) - волноводная дисперсия, пс/(км*нм)
?вол=1*12=12 пс/(км*нм) для ППЛ
Профильная дисперсия проявляется в реальных ОК и обусловлена отклонением продольных и поперечных геометрических размеров и форм реального ОВ от номинала.
?пр= ??*П(?) ; пс/(км*нм)
П(?) - удельная профильная дисперсия, пс/(км*нм)
?пр=1*5,5=5,5 пс/(км*нм)
для определения М(?),В(?),П(?) воспользуемся таблицей 6
Таблица 6
Длина волны ?,мкм |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,55 |
1,6 |
1,8 |
|
М(?), пс/(км*нм) |
400 |
125 |
40 |
10 |
-5 |
-5 |
-18 |
-20 |
-25 |
|
В(?), пс/(км*нм) |
5 |
5 |
6 |
7 |
8 |
8 |
12 |
14 |
16 |
|
П(?), пс/(км*нм) |
0 |
1,5 |
5 |
2,5 |
4 |
5 |
5,5 |
6,5 |
7,5 |
Результирующая дисперсия будет:
?рез=?вол+?мат+ ?пр, пс/(км*нм)
?рез=-18+12+5,5=-0,5 пс/км*нм для ППЛ
В многомодовых волокнах мод>> х
Модовую дисперсию для градиентного ОВ можно найти по формуле
, нс/(км*нм)
Где NA - числовая аппертура ОВ;
n1 - показатель преломления сердцевины ОВ;
с - скорость света, км/с.
?мод= (0,122)4/8*1,483*300000=0,28*10-12 , пс/(км*нм)
Пропускная способность при заданной длине волны - ?:
?F = 1 / рез
?F=1/0,5*10-12=2 ГГц
Границы изменения фазовой скорости
V1 = со / n1
V1=300000000/1,48=2,027*108 м/с
V2 = со / n2
V2=300000000/1,475=2,033*108 м/с
Границы изменения волнового сопротивления
Z1 = Zo / n1, где Zo= 376,7 Ом
Z1=376,7/1,48=254, 53 Ом
Z2 = Zo / n2
Z2=376,7/1,475= 255,39 Ом
5. Выбор конструкции оптического кабеля
Выбираю оптический кабель магистральной связи типа ОМЗКГ-10-1-0,7-4.
1 - волокно;
2 - силовой элемент;
3,5 - внутренняя и внешняя полиэтиленовые оболочки;
4 - армирующие нити из стеклопластика.
Рис.3Оптический кабель типа ОМЗКГ
Кабель оптический магистральный и внутризоновый, разработки 1, с центральным профилированным элементом, в пазы которого уложены одномодовые ОВ с диаметром модового поля 10 мкм, гидрофобным заполнителем, броней из неметаллических армирующих элементов в виде стеклопластиковых стержней и стеклонитей, в полиэтиленовой оболочке, коэффициентом затухания до 0,7 дБ/км и четырьмя ОВ.
ОМЗКГ пригоден для прокладки в кабельной канализации, грунте и под водой.
Таб. № 7 Основные характеристики кабеля
Марка кабеля |
Диаметр центрального элемента, мм |
Диаметр по внутр. Оболочке, мм |
Наружный диаметр кабеля |
Коэффициент затухания, дБ/км |
Диаметр модового поля, мкм |
Число ОВ |
|
ОМЗКГ |
6,0±0,3 |
8,0±0,5 |
18,0+2-1 |
0,7 |
10 |
4 |