Волоконно-оптические линии связи

Задание.

Рассчитать параметры двухслойных оптических волокон оптического кабеля.

Выбрать в соответствии с вариантом конструкцию оптического кабеля и нарисовать эскиз поперечного сечения в масштабе 1:10.

Исходные данные взять из табл. 1, 2.

Расчету подлежат:

1) числовая апертура;

2) нормированная частота V;

3) число мод, распространяющихся в волокне N;

4) коэффициент затухания a, дБ/км;

5) уширение импульса t, мкс;

6) длина регенерационного участка для системы передачи ИКМ-120 (Fт = 8,5 Мбит/с).

Таблица 1, 2

Наименование параметра	Обозначение	Ед. изм.	Величина
Диаметр сердцевины	2a	мкм	10
Диаметр оболочки	2b	мкм	125
Потери на поляризацию	tgb×1010		0,8
Длина волны	l	мкм	1,3
Коэффициент рассеяния	Кр	мкм4дБ/км	1,05
Тип световода	Ступенчатый
Коэффициент преломления сердцевины	n1		1,5
Коэффициент преломления оболочки	n2		1,47
Потери в разъемном соединении	aрс	Дб	1,3
Потери в неразъемном соединении	aнс	Дб	0,31
Энергетический потенциал аппаратуры	Q	Дб	49
Строительная длина кабеля	iсд	км	1
Зоновый кабель с числом волокон	4

Решение.

1. Числовая апертура определяет условия ввода излечения в оптическое волокно. Она вычисляется по формуле:

Увеличение NA повышает эффективность ввода лазерного излучения в волокно. Но с другой стороны это связано с увеличением диаметра сердцевины и возрастанием модовой дисперсии. Обычно величина NA = 0,15¸0,25.

Результаты расчетов приведены в таблице 3. Все расчеты выполнялись при помощи электронных таблиц Excel.

2. Нормированная частота определяется по формуле:

По этой величине можно судить о режиме работы оптического волокна. Если V £ 2,045, то в нем распространяется только одна основная мода HEII. Если V > 2,045, то имеет место многомодовый режим работы.

3. Число мод при этом зависит от типа волокна. Для ступенчатого многомодового световода:

4. Коэффициент затухания складывается из затухания поглощения и затухания рассеяния:

5. Уширение импульсов зависит от типа световода (ступенчатый, градиентный), а также от режима его работы. В многомодовом ступенчатом волокне:

6. Определение длины регенерационного участка производится из двух условий:

1) межсимвольной интерференции

2) допустимого затухания регенерационного участка

Таблица 3

Наименование параметра	Обозначение	Ед. изм.	Величина
Числовая апертура	NA		0,298
Нормированная частота	V		7,209
Число мод	N		26
Коэффициент затухания	a	дБ/км	0,37
Уширение импульса	t	с/км	9,9×10-8
Длина регенерационного участка	iр	км	68,8

При выборе конструкции кабеля следует учитывать, что зоновые кабели имеют конструкцию с фигурным сердечником.

Зоновые кабели предназначены для связи областного центра с районами и городами области. Дальность связи находится как правило в пределах сотни километров.

Кабель зоновой связи (марка ОЗКГ) содержит 8 градиентных волокон, расположенных в пазах профилированного пластмассового сердечника. Так как кабель предназначен для непосредственной прокладки в грунт, он имеет защитный броневой покров из стальных проволок диаметром 1,2 мм. Дистанционное электропитание регенераторов осуществляется по четырем медным изолированным проводникам, расположенным в броневом покрове кабеля. Снаружи кабель имеет полиэтиленовую оболочку.

Изготавливаются также оптические кабели зоновой связи, в которых цепи дистанционного питания отделены от броневых проволок алюминиевым экраном и расположены внутри кабеля. Кабель может содержать 4 или 8 волокон.

Как наиболее подходящий выберем кабель марки ОЗКГ-01.