Потери и затухание в ОВ

Потери ВОЛС складываются из трёх моментов:

1. потерь оптического волокна;

2. кабельных потерь;

3. потерь при соединении оптического кабеля.

Потери оптического волокна обусловлены недостаточной прозрачностью и неоднородностью структуры ОВ.

Кварцевое стекло хотя и незначительно, но загрязнено, а также имеет добавки для изменения показателя преломления сердцевины или оболочки ОВ, что вызывает потери мощности сигнала на поглощение и рассеяние.

Потери на поглощение состоят из собственного поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и поглощения световых квантов ионами металлов посторонних примесей, представляющих собой вредные примеси в плавленном кварцевом стекле, из которого изготавливают волокна.

Рассеяние может быть обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны.

Рассеяние называется рэлеевским, если линейные размеры частицы меньше, чем примерно 1/15 длины волны.

Эффект рэлеевского рассеивания проявляется в том, что при распространении световых лучей в волокне они отклоняются от лучевого направления. При этом угол падения луча на границу сердцевина – оболочка может стать меньше угла полного внутреннего отражения, и луч выйдет из волокна. По этой же причине часть лучей может начать распространяться в обратном направлении. Интенсивность рэлеевского рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. Поэтому, чем большая длина волны использована при передачи световых сигналов по оптическому волокну, тем меньше потери в нем на рэлеевское рассеяние.

Кабельные потери обусловлены рядом факторов:

1. a_к1-остаточными термомеханическими напряжениями, как результат термического и механического воздействия;

2. a_к2 - температурными изменениями при эксплуатации ОК;

3. a_к3 - напряжением кручения (скрутка волокон порождает некоторое затухание);

4. a_к4 - потерями прямолинейности из-за скрутки;

5. a_к5 – микроизгибами.

Микроизгибом волокна называется изгиб оптического волокна, который влечёт за собой смещение волокна порядка нескольких микрон относительно его оси, обусловленное различием боковых давлений на волокно по его длине. Для уменьшения потерь обусловленных микроизгибом, необходимо не допускать усилий, случайно прикладываемых к волокну вдоль его оси при изготовлении кабеля, а также во время и после прокладки кабеля;

6. защитными покрытиями.

На волокно наносится покрытия - ПЗП, ВЗП, которые стягивают и напрягают волокно, в результате чего возникают затухание в кабеле;

7.a_к7 – неоднородностью защитного покрытия.

Рассмотрим график зависимости величины затухания кабеля от длины волны для ММ и ОМ ОК.

Рисунок 6.5

Длины волн, на которых наступает снижение затухания, называются окнами прозрачности.

Как видно по рисунку первое окно прозрачности наступает на длине волны l = 0,85мкм, величина затухания при этом лежит в пределах от (0,5-0,7)дБ (в первом окне работаем в режиме многомода).

Второе окно прозрачности достигается на длине волны l = 1,31мкм, при этом затухание равно 0,35дБ (работаем в режиме ММ и ОМ).

Третье окно прозрачности возникает при l =1,55мкм и a=0,22 дБ (работаем в режиме одномода).

Всплеск затухания обусловлен наличием гидроксильной группы, которая вызывает поглощение.

Остановимся теперь на рассмотрении потерь, возникающих при соединении оптического кабеля.

Соединения кабелей бывают разъемные и неразъемные. Разъемные соединения в свою очередь подразделяются на сварные и не сварные.

При соединении длин кабелей могут появиться дополнительные потери. Они возникают:

Из-за продольного смещения длин кабелей при их соединении:

Рисунок 6.6

. (6.3)

Из-за поперечного смещения длин кабелей

Рисунок 6.7

. (6.4)

При угловом смещении

Рисунок 6.8

. (6.5)

В результате соединения длин кабелей, имеющих разные диаметры

При соединении кабелей с разными числовыми апертурами

Рисунок 6.9

Из-за не параллельности торцов кабелей

Рисунок 6.10

Из-за шероховатости торцов ОК

Рисунок 6.11

При эллиптичности волокон

Рисунок 6.12

В результате образования вздутия на месте сварки

Рисунок 6.13

Дата добавления: 2014-01-15