Одномодовая передача по световодам

Значения корней бесселевых функций для различных типов волн

Тип волны	n
m =1	m =2	m =3
E 0 m, H 0 m		2,405	5,520	8,654
HE 1 m		0,000	3,832	7,016
EH 1 m		3,832	7,016	10,173
HE 2 m		2,405	5,538	8,665
EH 2 m		5,136	8,417	11,620

Из данных, приведенных в табл. 11.1, видно, что только одна волна (гибридная HE ₁₁) имеет нулевое значение корня и, следовательно, она распространяется во всем диапазоне частот. Всем остальным волнам свойственны критические частоты отсечки f ₀, причем, чем больше индексы n и m, тем выше критическая частота.

По режиму использования волоконные световоды делятся на одномодовые и многомодовые. Число мод зависит от соотношения диаметра сердцевины d и длины волны l. С увеличением d число передаваемых мод резко возрастает. Для обеспечения одномодового режима передачи необходимо, чтобы d» l.

Достоинства одномодовых систем - малая дисперсия (искажение сигналов), большая информационно-пропускная способность и большая дальность передачи. Одномодовые системы - наиболее перспективное направление развития техники передачи информации.

При многомодовой передаче из-за дисперсии импульс на приеме уширяется и искажается, что существенно ограничивает полосу передаваемых частот и дальность передачи.

При одномодовой передаче распространяется лишь один луч, и нет модовых искажений. Поэтому одномодовые световоды позволяют передавать большой объем информации на дальние расстояния.

Одномодовая передача реализуется на гибридной волне HE ₁₁. Только эта волна имеет нулевое значение g ₁ a (при n =1 и m =1), следовательно, она не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте. Все другие волны имеют конечное значение g ₁ a,и они не распространяются на частотах ниже критической. Как видно из табл. 11.1, интервал значений g ₁ a,при которых распространяется лишь один тип волн HE ₁₁, находится в пределах 0< g ₁ a <2,405. При выборе частоты передачи и диаметра сердцевины световода исходят из этого условия.

Подставляя в (11.2) значения g ₁ a =2,405, получим максимальное значение частоты для одномодовой передачи:

.

Откуда максимальный диаметр сердцевины для одномодовой передачи:

.

Число типов волн (мод) в световоде N зависит от диаметра сердцевины 2 a и длины волны l:

, , (11.3)

где V – нормированная частота, u – показатель степени изменения ППП.

а). Для ступенчатого волокна (u =¥):

(11.4)

б) Для градиентного волокна (u =2):

(11.5)

Из формул (11.3) - (11.5) видно, что чем больше диаметр сердцевины и меньше длина волны, тем больше возникает мод, причем в градиентном световоде число мод в 2 раза меньше, чем в ступенчатом.

Для одномодовых световодов V <2,405:

(11.6)

Таблица 11.2

Дата добавления: 2014-01-15