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

14 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

52739. Формування комунікативно-мовленнєвих умінь і навичок молодших школярів на уроках читання 165 KB
  Розвиток мовленнєвокомунікативних умінь та навичок учнів на нетрадиційних уроках читання. Формування зв’язного мовлення та навичок міжособистісного спілкування у процесі роботи з художнім текстом Уроки читання має великі можливості для реалізації мети розвитку комунікативної культури дітей. На уроках читання та позакласного читання учні вчаться усвідомлювати фактичний зміст твору переказувати прочитане виділяти основних персонажів обговорювати оповідання та стисло висловлювати своє ставлення до нього.
52740. Компетентностный подход к формированию личности средствами проектных технологий 470.5 KB
  Использование проектного метода делает студента самостоятельным приспособленным к жизни умеющим ориентироваться в разнообразных ситуациях способствует развитию познавательных творческих навыков умений самостоятельно конструировать свои знания умений ориентироваться в информационном пространстве; развитию критического мышления навыков информационной деятельности. Концепция компетенции выходит за рамки квалификации и представляет компетенцию как комбинацию знаний умений навыков и отношений соответствующих определенному содержанию...
52741. Диференційоване навчання в початковій школі 89.5 KB
  Працюючи в школі я впевнилась що особистісно–розвивальна спрямованість освіти реалізація якої є головним завданням сучасної школи неможлива без диференційованого навчання. Головне завдання вчителів початкової ланки – не забути жодної дитини дати можливість розкрити все краще закладене природою сім’єю школою. Враховуючи те що рівень готовності учнів до навчальної діяльності різний необхідно конструювати диференційовані завдання для школярів з різними навчальними можливостями. Такі завдання мають поєднувати навчальний процес усього...
52742. Формування предметно-культурологічних компетентностей учнів через моделювання культурно-освітнього середовища 139 KB
  предметнокультурологічних компетентностей учнів має особливу практичну значущість та дозволяє досягти нової якості освіти. Основна ідея досвіду її інноваційна значущість Формування компетентної особистості учня в процесі вивчення літератури здійснюється через моделювання культурноосвітнього середовища як дидактичної одиниці інноваційного освітнього процесу на засадах поєднання дІяльнісного особистісноорієнтованого компетентнісного підходів шляхом забезпечення міжпредметної інтеграції використання розвиваючих інтерактивних технологій...
52743. Орієнтоване читання як компонент технології розвитку критичного мислення учнів в системі 501.5 KB
  Ефективність – А працюють всі учні; Б розвивається логічне мислення; В використання опорних ключових слів в багаткратному повторенні під час уроку полегшує засвоєння матеріалу при виконанні домашніх завдань; Г для здібних учнів залишається простір для самостійного оволодіння додатковою інформацією. А на практиці є учні які приходять на урок без виконаного домашнього завдання які за своїм рівнем відстають від основної групи дітей. Пояснюють факти правила прогнозують наслідки які базуються на отриманих даних Які слова матері...
52744. Інтерактивні уроки історії в навчальному процесі 583 KB
  Втретіх виховується почуття колективізму відповідальності взаємодопомоги поваги до чужої думки бо інколи завдання які розглядаються на таких уроках можуть мати декілька альтернативних варіантів відповіді. Першим завданням як правило є кросворд або чайнворд. На виконання даної роботи відводиться певний час тому за раніше виконане завдання при наявності всіх правильних відповідей присуджується додаткове очко. Зазвичай учень який відповідає призначається вчителем тому навіть слабкі чи не підготовлені до цього уроку школярі...
52745. ІНТЕГРАЦІЙНІ ПРОЦЕСИ НА УРОКАХ СВІТОВОЇ ЛІТЕРАТУРИ 552.5 KB
  Інтеграційні процеси на уроках світової літератури. Автор досвіду ставив мету у даній роботі систематизувати та описати методологію впровадження інтеграційних процесів на уроках світової літератури. Практичне бачення інтеграційних процесів на уроках світової літератури автор відобразив схемами.
52746. Інноваційні технології у формуванні комунікативної компетенції учнів на уроках німецької мови як другої іноземної 378 KB
  В Інноваційні технології у формуванні комунікативної компетенції учнів на уроках німецької мови як другої іноземної У школі не повинні мати місце зайва теоретизація вербальне заучування граматичних положень та правил. Стрімкі зміни що відбуваються в українському суспільстві осучаснення освітньої системи досягнення в галузі практики викладання іноземної мови поставили перед кожним педагогом необхідність оновлення змісту і методів навчання іноземної мови. Це зумовило вибір теми педагогічного дослідження: Інноваційні технології у формуванні...
52747. Люди перестають мислити, коли перестають читати. Інтерактивне навчання 3.76 MB
  На сучасному етапі навчання літератури значну роль відведено вихованню вдумливого читача людини з розвиненим критичним мисленням здатної оцінювати себе і навколишній світ що не можливо без формування базових якостей особистості розвитку її активного начала. Над проблемою Критичне мислення як засіб розвитку творчої особистості учня в процесі соціалізації працюю з 2007 року. У дзеркалі соціології читання відображає наші цінності та погляди стереотипи свідомості та алгоритми мислення реакцію на своє оновлення та духовне...