Затухание

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРММЦИИ ПО ОПТИЧЕСКОМУ ВОЛОКНУ (часть 2)

Оптические кабели характеризуются двумя основными параметрами – затуханием и дисперсией. Они определяют длину регенерационных участков (расстояние между регенераторами).

Затухание световодных трактов ОК обусловлено собственными потерями в ВС α _с и дополнительными потерями, называемыми кабельными α _к, обусловленными скруткой, а также деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления ОК.

Собственные потери в ВС состоят из потерь на поглощение α _п и потерь на рассеяние α _р (рис. 12.1).

Затухание за счет поглощения (α_п) связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, оно линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода (tg δ).

Потери обусловлены комплексным характером показателя преломления n=n _д +jn _м , который связан с tg δ:

.

Затухание на поглощение определяется:

. (12.1)

Если коэффициент поглощения имеет действительное значение n=n_д, то tg δ =0 и потери на поглощение отсутствуют.

Из (12.1) видно, что α_п линейно зависит от частоты.

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала ОВ, размеры которых меньше λ, и тепловой флуктуацией показателя преломления (рэлеевское рассеяние):

,

где - коэффициент рассеяния. Для кварца он равен 0.8 мкм^4.дБ/км.

Потери на рэлеевское рассеяние - нижний предел потерь, присущих ОВ. С увеличением длины волны α_р уменьшается.

Потери энергии существенно возрастают из-за наличия в материале волоконного световода посторонних примесей (OH -групп, ионов металлов и других включений). Присутствующие в стекле ионы металлов имеют электронные переходы в области 0,5…1,0 мкм и соответствующие им полосы поглощения. 0,95, 1,24 и 1,39 мкм. Наличие этих примесей приводит к возрастанию потерь в волокне и появлению резонансных всплесков затухания. Для уменьшения потерь необходимо добиваться высокой чистоты исходного материала.

При λ > 2 мкм начинают проявляться потери на поглощение передаваемой мощности. Это явление усиливается с ростом длины волны и углублением в ИК-область (α_ик):

,

где C и k - константы. Для кварца k = (0,5…1,0)∙10⁶ м (рис. 12.2).

Кроме собственных потерь (α_с) следует учитывать также дополнительные кабельные потери (α_к), которые существенно зависят от технологии производства, конструкции кабеля, качества изготовления.

На кабельные потери влияют макро- и микроизгибы оптических волокон, дефекты скрутки и другие нарушения прямолинейности, потери во внешних оболочках и покрытии кабеля, термическое воздействие на волокно в процессе изготовления кабеля.

Дополнительные потери определяются, в основном, процессами рассеяния энергии на неоднородностях и, частично, увеличением потерь на поглощение. Скрутка, изгибы приводят к излучению энергии и, соответственно, к возрастанию потерь.

Кабельные потери приводят к увеличению затухания. Так, если собственное затухание световода α_с = 1 дБ/км, то за счет дополнительных кабельных потерь оно может возрасти до 2 дБ/км и более.

На рис. 12.3 показано изменение затухания ОВ в зависимости от длины волны для кварцевого стекла. На графике четко видны три “ окна прозрачности ” световода, причем с увеличением длины волны затухание снижается и, соответственно, увеличивается длина регенерационного участка (табл. 12.1).

Таблица 12.1

Затухание и длина регенерационного участка для трех “окон прозрачности”

l, мкм	α,дБ/км	l, км
0,85	2,0…3,0	10… 15
1,30	0,7…1,0	30… 40
1,55	0,3…0,5	60…100

Данные табл. 12.1 нагляюно иллюстрируют явную целесообразность работы ОК на длине волны 1,3 и 1,55 мкм.

Дата добавления: 2014-01-15