18142

Ввод излучения в световод различными композициями линз. Потери излучения при соединении световодов

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 8. Ввод излучения в световод различными композициями линз. Потери излучения при соединении световодов. Расчет длины регенерационного участка. Схема использования двух сферических линз для ввода излучения в световод показана на рисуснке 8.1. Рис. 8.1. Схема ис...

Русский

2013-07-06

346.36 KB

12 чел.

Лекция 8.

Ввод излучения в световод различными композициями линз. Потери излучения при соединении световодов.

Расчет длины регенерационного участка.

Схема использования двух сферических линз для ввода излучения в световод показана на рисуснке 8.1.

Рис. 8.1. Схема использования сферических линз:

1- лазер; 2- сферическая линза 1; 3 - сферическая линза 2; 4 – световод.

Схемы применения комбинации линз для ввода излучения в световод показаны на рис.8.2.

а)

б)

в)

г)

д)

Рис.8.2. Применение комбинаций линз для ввода излучения

1 - источник излучения; 2 - градиентная линза или селфок;

3 - сферическая микролинза; 4 – селфок; 5 - одномодовый световод.

Потери в устройстве ввода во многом зависят от децентрировки приемного торца световода 5.

Допустимая величина децентрировки для одномодового световода определяется соотношениями:

    (8.1)

    (8.2)

Допустимые значения децентрировок и возможные потери для представленных схем приведены в таблице 8.1

Таблица 8.1.

Тип

Потери, дБ

Децентрировка, мкм

Перекосы, угл. мин.

Сдвиг вдоль оси, мкм

а

4,5

-

-

-

б

3,6

-

-

-

в

4,1

9,8

1

700

г

5,2

12,5

1,2

800

д

3

10,7

1,1

1000

Изменение конструкции торца световода

Изменение конструкции торца световода производится методом фотолитографии. Сферическая или близкая к ней поверхность  изготавливается на плоском торце одномодового световода.

Технология получения таких элементов следующая. После удаления защитного покрытия торец одномодового световода протравливают в кислоте. Затем протравленный участок помещают в фокус лазера с импульсной мощностью 25 Вт. Под действием поглощенного  излучения, торец оплавляется и под действием поверхностного натяжения образуется линза.

Потери излучения при соединении световодов

Потери при соединении световодов нормируются и  составляют:

  1.  для разъемных соединений:
  2.  в спектральном диапазоне  Δλ =1,1 - 1,35 мкм потери составляют П≤0,36 дБ;
  3.  в спектральном диапазоне  Δλ=1,5 - 1,85 мкм потери составляют П≤0,22 дБ
  4.  для неразъемных соединений потери составляют П≤0,1 дБ.

При соединении световодов возникает ряд погрешностей, сущность которых поясняют следующие рисунки:

  1.  несоответствие диаметров световодов (рис.8.3)

Рис.8.3. Случаи несоответствия диаметров световодов

15%

0

8 ДБ

0,3

0,1

D1/D2

Зависимость потерь от соотношения D1/D2 показана на рис.8.4.

Рис. 8.4. Зависимость потерь от соотношения диаметров

  1.  шероховатость поверхностей торцов световода.

График зависимости величины потерь излучения от шероховатости торцов при соединении световодов  показан на рис.8.5.

Рис. 8.5. Зависимость величины потерь излучения

от шероховатости торцов световодов

  1.  поперечное деформирование световодов:
  2.  для многомодового световода потери на децентрировку определяются следующим соотношением

, дБ       (8.3)

где:

–  величина поперечной децентрировки;

– диаметр сердцевины многомодового световода.

Величину   необходимо определять в радианах.

  1.  для одномодового световода потери на децентрировку определяются соотношением:

, дБ             (8.4)

где:

– эффективный диаметр световода.

  1.  потери при осевом рассогласовании для одномодовых световодов характеризуются рисунком 8.6.

Рис. 8.6. Характеристики потерь при осевом

рассогласовании для одномодовых световодов

Зависимость потерь осевого рассогласования для одномодового световода определяется соотношением:

, дБ    (8.5)

где:

– расстояние между торцами световодов в мкм;

NA – числовая апертура световода;

– эффективный диаметр световода.

  1.  потери вследствие углового рассогласования.

Угловое рассогласование световодов показано на рис.8.7.

Рис.8.7. Угловое рассогласование световодов

  1.  для многомодового световода потери вследствие углового рассогласования определятся соотношением:

 при     (8.6)

где:

– показатель преломления среды, в которой находится световод;

– относительное изменение профиля показателя преломления;

– угол между осями световодов в радианах.

  1.  для одномодового световода потери вследствие углового рассогласования определятся соотношением:

   (8.7)

где:

– длина волны излучения, распространяемого в световоде;

θ - угол, под которым расположены торцы световодов.

  1.  потери вследствие сколов торцов световодов.

На рисунке 8.8 показан график зависимости потерь излучения вследствие сколов торцов световодов.

Рис.8.8. График зависимости потерь излучения вследствие

сколов торцов световодов.

Расчет длины регенерационного участка

Регенерационный участок (РУ) – это расстояние между двумя ретрансляторами оптического сигнала.

Длину РУ ограничивает один из двух факторов –  затухание или дисперсия. При определении длины РУ необходимо на первом этапе найти максимально допустимое расстояние (ограниченное затуханием световодного тракта), на которое можно передать сигнал, а затем его восстановить. Вторым этапом определяют пропускную способность оптического кабеля и находят длину трассы, на которую еще возможно передавать оптические сигналы с заданной скоростью.

В многомодовых световодах длина РУ обычно ограничивается дисперсией, а в одномодовых световодах – затуханием.

Для определения длины РУ, лимитированного затуханием, можно воспользоваться соотношением:

, км       (8.8)

где:

Э – энергетический потенциал системы передачи сигнала, дБ;

С – энергетический запас системы, дБ;

Аа – дополнительные потери в пассивных компонентах ВОЛС (в устройствах ввода/вывода), дБ;

αк – коэффициент затухания оптического кабеля, дБ/км;

αс - потери в неразъемном соединении, дБ;

сд - строительная длина оптического кабеля, км.

Энергетический потенциал системы передачи (Э) определяет максимально допустимое затухание оптического сигнала в оптическом кабеле, в разъемных и неразъемных соединениях на участке регенерации, а также другие потери в узлах аппаратуры. Он определяется как разность между уровнем мощности оптического сигнала, введенного в световод, и уровнем мощности на входе приемного устройства. При этом должно выполняться требование по соблюдению необходимого соотношения сигнал/шум на входе фотоприемного устройства.

Величина энергетического потенциала зависит от скорости передачи, технического уровня элементов электрооптических и оптоэлектронных преобразователей, длины волны используемого источника излучения и других факторов. В таблице 8.2 приведены справочные данные энергетического потенциала некоторых российских систем.

Таблица 8.2

Система

Длина волны, мкм

Скорость передачи, Мбит/с

Число каналов

Энергетический потенциал, дБ

ИКМ 480-5

1,3

34,368

480

38

Сопка-3М

1,55

34,368

480

38

Сопка-5

1,55

668,4672

7680

25

Энергетический запас системы (С) обычно составляет 6 дБ (6 - 10 дБ). Он необходим для компенсации эффекта старения элементов аппаратуры и оптического кабеля, компенсации дополнительных потерь при ремонте оптического кабеля (потери на стыках кабельных вставок) и других отклонений параметров участка в процессе эксплуатации.

Дополнительные потери в пассивных компонентах ВОЛС (Аа) составляют порядка 3 - 5 дБ и возникают за счет разъемных соединителей, устройств соединения линейного кабеля со станционным и т.д.

Строительная длина оптического кабеля ℓсд  составляет порядка 60-70 км.

 

Определение длины РУ при ограничении дисперсией

Длина РУ ограничивается также пропускной способностью оптического кабеля. Пропускная способность ΔF является одним из основных параметров ВОЛС, так как она определяет полосу частот передаваемого сигнала и соответственно объем передаваемой информации.

Пропускная способность оптического кабеля существенно зависит от используемых в них типов оптических волокон (одномодовые, многомодовые-ступенчатые, градиентные), которые могут иметь различные дисперсионные параметры.

Дисперсионные искажения существенно зависят от длины оптического волокна, поэтому величина ΔF нормируется на один километр оптического кабеля. Так, если на километровой длине оптического волокна происходит уширение импульса на τ=10 нс, то его пропускная способность ΔF ограничена 44 Мгц (при гауссовской форме импульса).

Для того чтобы оценить способность какого-либо участка ВОЛС (ℓx) передавать информацию с определенной шириной полосы частот при известной нормированной полосе пропускания оптического кабеля на один километр (ΔF1), для коротких линий, меньших, чем длина установившегося режима (ℓx < ℓс), используют выражение:

     (8.9)

Для линий, больших, чем длина установившегося режима (ℓx < ℓс), используют выражение:

    (8.10)

Для ступенчатого многомодового волокна длина линии составляет 5-7 км, для градиентного волокна – 10-15 км, для одномодовых волокон – 25-30 км.

На рисунке 8.9 показан график зависимости дисперсии и пропускной способности от длины линии.

Рис.8.9. График зависимости дисперсии и пропускной

способности от длины линии


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45138. Александр I 116.5 KB
  В целом деятельность Комитета разделялась на три направления: важные межведомственные вопросы государственного управления; одиозные вопросы которые формально находились в пределах ведения одного министерства но за которых министры не хотели брать на себя персональную ответственность и стремились переложить её на коллегию; мелочные вопросы список которых сформировался достаточно случайным образом прежде всего в результате уклонения отдельных министерств от принятия на себя решения данных задач; данная группа вопросов всегда была...
45139. Институты и механизмы власти в период правления Николая первого 20.51 KB
  Второе отделение было образовано с целью приведения в порядок российского законодательства систематизации законов Российской империи. со времени Уложения а затем из этого огромного собрания законодательного материала составил систематический свод действующих в стране законов. Такой способ работы был указан самим императором не желавшим сочинения новых законов. Отпечатали два издания: Полное Собрание Законов Российской Империи и Свод Законов Российской Империи.
45140. Реформы государственного управления при Александре II 6.43 KB
  Реформа муниципального управления при Александре II Земская реформа После крестьянского Положения в ряду административных реформ одно из важнейших мест занимает без всякого сомнения Положение о губернских и уездных земских учреждениях которое было издано 1 января 1864 года. Городская реформа 16 июня 1870 года было издано Городовое положение по которому в 509 из 1130 городах вводилось выборное самоуправление – городские думы избираемые на четыре года. Военная и судебная реформы при Александре II Судебная реформа В числе реформ одно из...
45141. Политическая модель Александра 3. Внутренняя и внешняя политика Александра III Миротворца. Период лавирования 14.18 KB
  Политическая модель Александра 3 Внутренняя и внешняя политика Александра III Миротворца Период лавирования Есть мнение что в 18791881 годах в России сложилась революционная ситуация. народовольцами Александра II коренным образом повлияло на дальнейшую внутреннюю политику самодержавия. Приход к власти Александра обозначил новый поворот от либерального реформизма к реакции. Александр III считавший реформы Александра II слишком либеральными начал эпоху контрреформ.
45142. Политическая модель Александра III 13.58 KB
  Политическая модель Александра III. Период лавирования:Приход к власти Александра обозначил новый поворот от либерального реформизма к реакции.Александр III считавший реформы Александра II слишком либеральными начал эпоху контрреформ. Внешняя политика Александра III Миротворца В области внешней политики период царствования Александра III характеризуется почти полным отсутствием войн: только небольшие боевые действия в Туркмении – на этом завершилось присоединение Средней Азии к России.
45143. Национальный вопрос в государственном управлении России 19- начале 20 вв 13.87 KB
  Национальный вопрос в государственном управлении России 19 начале 20 вв. На окраинах России под влиянием развития капитализма формировались национальная буржуазия и интеллигенция происходил рост национального самосознания. Хищническая эксплуатация окраин бедность и бесправие живущих там народов вызывали массовую эмиграцию из России и развитие национального движения. В целом для внутриполитической системы России в начале XX в.
45144. Свяще́нный сино́д Ру́сской правосла́вной це́ркви 19.74 KB
  По упразднении Петром I 1701 год патриаршего управления церковью с 1721 года вплоть до августа 1917 года номинально существовал до 1 14 февраля 1918 года учреждённый им Святейший Правительствующий Синод был высшим государственным органом церковноадминистративной власти в Российской империи заменявшим собой патриарха в части общецерковных функций и внешних сношений а также соборы всех епископов поместной церкви. Учреждение и функции 16 октября 1700 года скончался патриарх Адриан. В течение 1720 года проходило подписание Регламента...
45146. Думская монархия 15.57 KB
  Всего было 4 созыва Государственной думы. Новой основой законодательной компетенции Государственной думы стал п. установивший как незыблемое правило чтобы никакой закон не мог восприять силу без одобрения Государственной думы. 86 Основных законов Российской империи в редакции 23 апреля 1906: Никакой новый закон не может последовать без одобрения Государственного совета и Государственной думы и восприять силу без утверждения Государя Императора.