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. 6.11. Зависимость дополнительных потерь оптического сигнала в световоде с кварцевой сердцевиной и полимерной оптической оболочкой при Х= 1,05 мкм;

а=15мкм; = 65 мкм: /-оптическая оболочка из кремнийорганического компаунда; 2-то же из модифщирован-ного кремнийорганического компаунда

?/?

-80 ~Б0 -40 -20 О

PT=mgiPjPir), (6.46)

где Pit-мощность вошедшей в световод волны при температуре Т.

За нулевой уровень потерь в (6.45) и (6.46) приняты потери при температуре 0° С. Дополнительные потери на возбуждение составляют менее 1% общих дополнительных потерь при изменении температуры.

Изменение затухания в многокомпонентных и кварцевых световодах при низких температурах незначительно.

Для световодов с кварцевой сердцевиной и полимерной оптической оболочкой зависимость затухания от температуры ниже 0° С выражена очень резко. Это объясняется тем, что показатель преломлешя полимерной оптической оболочки при понижении температуры резко возрастает и становится равным показателю преломления сердцевины. Например, это происходит при температуре -45° С для кремнийорганического и при температуре -80° С для модифицированного кремнийорганического компаундов (рис. 6.11). Алгоритм расчета оптических линий на основе волокна этого типа позволяет при известном температурном изменении показателя преломления определить влияние температуры на возбуждение и ослабление.

Приращение затухания от микроизгибов аз зависит от мелких локальных нарушений прямолинейности ОВ, характеризуемых смещением оси ОВ в поперечных направлениях на участке микроизгиба. Основными причинами появления микроизгибов являются локальные неосесимметричные механические усилия различного происхождения, приложенные к очень малым участкам ОВ. К микроизгибам следует отнести такие поперечные деформации ОВ, для которых Утах/Ьх



л;0,51,0, где -стрела микроизгиба, т.е. максимальное смещение оси ОВ.

Особенностями микроизгибов является то, что они, как правило, многочисленны, статически распределены вдоль ОВ, причем расстояние между соседними микроизгибами существенно больше их размера. Общий вклад потерь, создаваемых микроизгибами, может быть значителен. Вследствие микроизгиба происходит ограничение апертурного угла излучения, распространяющегося по ОВ, и часть энергии излучается из ОВ. Значение потерь на одном микроизгибе может изменяться в пределах 0,01-0,1 дБ. В [59] приводится расчетная формула, позволяющая оценить зависимость избыточных потерь, обусловленных микроизгибами ОВ:

«3=A:3iV.,;(j=) , (6.47)

где = 0,91,0; Л„-число неоднородностей в виде выпуклостей со средней высотой у на единицу длины; а-радиус сердцевины; b-радиус оптической оболочки; А=\-Пу1п2, «1 и П2-Показатели преломления сердцевины и оболочки; £„ и Ее-модули Юнга оболочки и сердцевины ОВ. В [51, 60] приведены примеры расчета затухания на микроизгибах, вызванных различными внешними условиями в более подробном виде.

Анализ (6.47) показывает, что избыточные потери в ОК могут быть значительно снижены увеличением диаметра и числовой апертуры ОВ и уменьшением отношения диаметра сердцевины к диаметру оптической оболочки.

Влияние скрутки и искривления ОК при прокладке («4) может быть оценено с помощью выражений, приведенных ниже [61, 62]:

О 0779

(6.50)

«4=, (6.51)

где ко = 1%1ко; Xq-длина волны в свободном пространстве; Сх-постоянная, определяемая опытным путем для данного ОВ; 0„-апертурный угол; А-радиус скрутки ОВ; р-шаг



повива; Rq-критический радиус кривизны; An-разность показателей преломления.

Выражение (6.49) рекомендуют использовать для длины волны 0,85 мкм. Для ОВ в ПЗО со ступенчатым профилем показателя преломления предложена формула (6.50), а для ОВ в ПЗО с градиентным профилем-:(6.51).

Возможные варианты расчета параметров скрутки приведены ниже.

Для ОВ с ТЗО для ОВ с ПЗО


(6.52)

(6.53)

Аа„А

где s = AL/L-относительное удлинение кабеля; L-длина ОК; АА - радиальное смещение ОВ внутри ТЗО; С-постоянная, равна 13 (для ступенчатого профиля показателя преломления) и 26 (для градиентного профиля показателя преломления); А-эффективная разность показателя преломления.

Приращение ад в основном появляется в результате кручения ОВ вокруг своей продольной оси. Вследствие появления внутренних напряжений искажается профиль показателя преломления (увеличивается от оси к поверхности ОВ) и возникает дополнительное преобразование меридиональных лучей в косые, распространяющиеся под углами, большими критических для этих лучей, а также нарушаются условия полного внутреннего отражения. Экспериментальные зависимости изменения затухания в ОВ для различных видов нагрузок приведены на рис. 6.12.

Потери аб обусловлены возможностью возникновения на поверхности ОВ нерегулярностей, способствующих появлению микроизгибов. Влияние температуры на поведение ОВ с разными видами защитных полимерных оболочек рассмотрены в гл. 4.

Оценку а7 можно провести с помощью выражения

0,136(1-„.,)Х- fllnl±JJIlJ.-sme.Y (6.54)

fl7tHicose„,(i-cose,„)6o6 \2 i-sine,„ j

где Игр-коэффициент отражения на границе сердцевина - оптическая оболочка; 6„б-толщина полимерной защитной оболочки.

Выражение (6.54) справедливо для ступенчатого профиля показателя преломления и материала полимерной защитной оболочки с абсолютной поглощающей способностью. С уменьшением Э„, b и боб дополнительные потери, обязанные туннельному эффекту, возрастают. Значение а, составляет менее 1 дБ/км.



[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]

0.0015