Главная  Развитие оптической связи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]


Рис. 4.20. Схема расположения ОВ (7) в ТЗО (2)

В вдеальном случае световод в ТЗО расположен гелико-идально (рис. 4.20). При этом потери на излучение для одномодового кварцевого ОВ можно записать [54]

где а = 25мкм; А=1%; 6 = 2 (Эр/9,) (Г/и-); Qp = 2nrlp-, Qc-критический угол падающего луча; h-шаг геликоиды; г- амплитуда геликоиды; s = {4nr+p); U и н-модовые параметре! ОВ; V-параметр, характеризующий ОВ.

Расчетные значения потерь приведены на рис. 4.21. Для многомодового ОВ очень резкое увеличение потерь будет наблюдаться при р менее 2 мм.

Изогнутые ОВ более подвержены влиянию температуры, чем ОВ в прямом состоянии, особенно ОВ с кварцевой сердцевиной и полимерной оптической оболочкой.

На практике топология световода далека от идеального случая из-за неравномерности толщины стенок полимерной трубки, изгиба ОВ и связи мод при скрутке ОВ с ТЗО в ОК. Для градиентного ОВ с кварцевыми сердцевиной и оптической оболочкой среднее значение дополнительных потерь из-за случайных изгибов (промежуточные вычисления не приводятся)

(4.13)

где X - безразмерный статический параметр, характеризующий неоднородность изгиба световода; -избыточная длина световода в ТЗО (е,0,5%). Можно предположить, что х зависит от коэффициента трения между световодом и ТЗО, продольной жесткости световода и дефектов в ПЗП и несовершенства геометрии ТЗО.

Проведенный анализ показал, чго на х в значительной мере влияет материал ПЗП и очень мало материал ТЗО. Материал ПЗП должен быть гладким с малым коэффициентом трения. Это уменьшает потери. Жесткий материал ПЗП может привести к большим неоднородностям и нелинейностям световода, так как увеличивается 8., а в результате увеличивается х-




Рис. 4.21. Зависимость оптических потерь в геликоидальном изогнутом одномодовом ОВ без сохранения поляризации от шага геликоиды при следующих

значениях г, мкм: 1 - 1; 2-10; J-50; -#-100

Рис. 4.22. Зависимость дополнительных потерь в градиентном кварцевом волокне с ТЗО от избыточной длины для различных значений радиусов

изгиба световода, мм: /-0,1; 2-0,2; 3-0,3; 4-0,4; 5-0,5; 6-0,6; 7-0,8; «-1; 9-1,2; 70-1,5; И-2 (Х = 0,2; 2й=50мкм, Д-1%)

Сильное встряхивание световода с ТЗО приводит к уменьшению % (приблизительно на 25% но сравнению с его первоначальным значением). Встряхивание приводит к выпрямлению световода и уменьшению в нем напряжений. Безразмерный статический параметр зависит от того, увеличивается или уменьшается избыточная длина. Например, X измерялся при циклическом изменении от О до 0,5% и снова до О в точке 0,3%. Значение Хо.зпр в прямом направлении (от О до 0,5%) больше на 35%, чем в обратном %о,зобр (от 0,5% до 0). Это объясняется тем, что в обратном направлении процесс снижения напряжения в местах изгибов с малым радиусом происходит намного скорее, чем при прямом ходе, когда нерегулярности создаются. Это явление имеет место и при воздействии смены температур в кабелях с ТЗО.

Используя эту модель, можно рассчитать дополнительные потери а в зависимости от избыточной длины для различных значений г (рис, 4.22). Так как в реальном случае г = 0,3+-0,5 мм, то должно быть около 0,1%, чтобы а<1 дБ/км.



Для снижения дополнительных потерь можно увеличить диаметр ТЗО, что не всепа возможно из-за ограничения размеров ОК, или уменьпшгь коэффициент трения между ПЗП и ТЗО (например, талькирование). Случайные изгибы можно свести до минимума использованием ОВ с малым диаметром сердцевины или большой числовой апертурой.

С уменьшением температуры окружающей среды избыточная длина ОВ

= (%зо -ов}(То-Т) %зо (То-Т), (4.14)

где азо и Oog-ТКЛР ТЗО и ОВ; температура, при которой Е = 0.

Из (4.13) следует, что а пропорциональны перепаду температур в кубе, следовательно, предпочтение необходимо отдавать материалам ТЗО с мини.мальным значением %зо-

Оптическое волокно в ТЗО лучше противостоит воздействию механических нагрузок. Крутящие нагрузки на ОВ в ТЗО практически не оказывают воздействия вне зависимости от материала полимерной оболочки. Это обусловлено возможностью свободного перемещения ОВ и ТЗО относительно друг друга. Проведенные эксперименты показали, что 50-кратное закручивание ТЗО на длине I м в одну сторону не приводило к увеличению коэффициента затухания.

Стойкость к растягиваюпшм нагрузкам также не зависит от материала ТЗО. Она в основном определяется относительным удлинением ОВ, которое для кварцевого световода составляет 0.5- 1%. и избыточной длиной ОВ внутри ТЗО.

Раздавливающие нагрузки наиболее часто встречаются при изготовлении и эксплуатации ОК. Исследования поведения ГЗО при воздействии раздавливающих нагрузок показали следующее: стойкость ТЗО определяется модулем НЭнга, а также пропорциональна диаметру ТЗО; увеличение внутреннего диаметра уменьшает приращение коэффициента затухания; наилучшие оптические характеристики ОВ в ТЗО наблюдаются при диаметре ТЗО от 1,5 до 2 мм (с учетом массогабаритных показателей ОК).

ГЛАВА ПЯТАЯ

КОНСТРУКЦИИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

Оптические кабели разделяют по следующим признакам: на группы по назначению и условиям применения; на подгруппы по способу прокладки (стационарный С, нестационарный Н) и конструктивным и технологическим особенностям (опре-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

0.0008