8020

Дослідження конструкцій оптичних кабелів і волокон

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Дослідження конструкцій оптичних кабелів і волокон. Мета роботи Вивчення конструкцій оптичних кабелів зв`язку і оптичних волокон, ознайомлення з властивостями кабельних матеріаліів. Конструкції і принципи роботи оптичних волокон..

Украинкский

2013-02-01

695.5 KB

8 чел.

Дослідження конструкцій оптичних кабелів і волокон.

Мета роботи

Вивчення конструкцій оптичних кабелів зв`язку і оптичних волокон,

ознайомлення з властивостями кабельних матеріаліів.

Конструкції і принципи роботи оптичних волокон.

    Подібно тому, як в електронних кабелях зв`язку середовищем розповсюдження сигналу є пара ізольованих металічних провідників в оптичних кабелях  зв`язку середовищем розповсюдження сигналу є оптичне волокно.

    Оптичне волокно – це тонка скляна нитка діаметром порядком 100мкм (0,1мм), інколи матеріалом волокна є прозорий полімер. Скляні волокна більш крихкі, ніж полімерні, але можуть бути виконані з значно меншим затуханням, тому у кабелях зв`язку використовуються, як правило, скловолокна.

    Як правило, в якості скла використовують плавлений квварц (діоксид кремнію SO2) високої степені очистки. Багатокомпоненти

(нітрокальцеві, боро-силікатні і т.д.) скла мають меншу чистоту і вносять у сигнал, що передається, великі втрати.

    Промодульований сигналом потік електромагнітноїенергії вводиться з джерела випромінювання в волокно і далв розповсюджується, затримуючись всередині останнього.

    При цьому каналізуюча дія приводить до зміни величини діелектричної проникності матеріалу в поперечному перерезі волокна. Оскільки волокна використовуються для передачі хвиль оптичного діапазоу, то замість відносної діелектричної проникності

як правило користуються зв`язаним з ним і використовуваним в оптиці коеф. заломлення , який для немагнітних матеріалів, що мають відносну проникність =1, рівний .

  Зміна коеф. заломлення матеріала волокна досягається за рахунок добавок до чистого кварца певних домішок. Найчастіше для цього використовують диоксид кремнію SO2, що зменшує величину . Дозуванням присадки добиваються потрібно величини коеф. заломлення, яка в світловодах знаходиться в межах 1,45-1,5.

 Загальна будова оптичного волокна ілюструється кресленням (рис.1)  

                  Поперечний переріз оптичного волокна

                                           Рис.1     

   Власне діелектричний хвилевід складають серцевина і оболонка які виконані із легованого присадками кварцу. Основна доля енергії сигналу,що передається, зосереджена в серцевині, що має коеф. заломлення 1. Оболонка, що має меншу величину коеф. заломлення 2, забезпечує утримання енергії всередині серцевини , тому вній передається мала доля потужності сигналу.

  

Рис. 2

 Поперечий переріз і профілі коеф. заломлення оптичних волокон

а- багатомодове ступінчате волокно;

б- багатомодове градієнтне волокно;

в- одно модове волокно.   

  Променеве представлення процесів в волокні базується на положенні, що група хвиль, що мають однаковий фазовий коеф. розповсюдження можуть бути поставлні у відповідність з плоскою хвилею, що розповсюджується під певним кутом до осі хвилеводу. Значення кута таке, що групву швидкість цих хвиль і резольтуюча швидкість плоскої хвилі повинна бути однаковою. Таким чином суккупність розповсюдження мод можна представити сукупністю променів.

    

Променевва модель розповсюдження хвиль в оптичних волокнах.

Рис.3

 Як видно з рис.3а, промені, що йдуть по серцевині багатомодового ступінчатого волокна, відбиваються відмежі з оболонкою. При достатньо малих аксіальних кутах ( великі кути падіння ) має місцеповне внутрішнє відбивання, тобто передача без втрат. Хвилі НЕ11 відповідає промінь, що майже співпадає з віссю волокна. Чим вище порядок моди, тим більий аксіальний кут поменя. Куту повного внутрішнього відбивання відповідає група хвиль, що знаходяться в режимі відсічки: вищі моди по волокну не розповсюджуються, оскільки промені зазнають заломленя виходять із серцевини.

 В градієнтному волокні кофіцієнт заломлення змінюється по радіусу не стрибком, а плавно. Тому і траєкторії променів йдуть не по ламаних, а по плавним кривим, як показано на рис. 3б. При одному й тому ж радіусі, а в градієнтному волокні існує менша кількість типів хвиль, і навпаки: градієнтне волокно має таку кількість направляючих хвиль, як ступінчате, якщо розмір його серцевини більше, чим у ступінчатого волокна в 2 раз. Оскільки пропорційне а (1), то це означає, що для градіієнтних волокон значення V треба збільшити в 1,414 раза. Наприклад , умовою одномодового режиму є V<3.50.

 ЗАВДАННЯ.

  1.  Ознайомитись з принципами роботи оптичних волокон і їх класифікацією.

  1.  Вивчити конструкції оптичних волокон, що використовуються воптичних кабелях зв`язку.

  1.  Вивчити принципи конструктивного вирішення оптичних кабелів зв`язку, ознайомитись з прикладами конструкцій оптичних кабелів і їх маркуванням.

  1.  Ознайомитись з видами кабельних матеріалів.

  1.  Ознайомитись з методикою механічного розрахунку оптичних кабелів.

Висновок: 

На даній лабораторній роботі ми ознайомилися з принципами роботи оптичних волокон і їх класифікацією. Вивчили конструкції оптичних волокон, що використовуються в оптичних кабелях зв`язку. Вивчили принципи конструктивного вирішення оптичних кабелів зв`язку, ознайомилися з прикладами конструкцій оптичних кабелів і їх маркуванням. Ознайомилися з видами кабельних матеріалів та з методикою механічного розрахунку оптичних кабелів.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80588. Течения в Мировом океане 667 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению течений в Мировом океане. Показаны основные силы, вызывающие движение в океане. Представлены сведения о математическом решении направления и скорости плотностных и дрейфовых течений.
80589. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ 1.77 MB
  Объектом изучения физической географии материков и океанов являются природные территориальные комплексы (ландшафты) Земли (ПТК), планетарные закономерности и морфоструктурные особенности их возникновения, развития и изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека.
80590. Экологические проблемы Крыма 593 KB
  Решение экологических проблем, по-видимому, вряд ли возможно при развитии чисто рыночных отношений. Индустриально развитые страны после безуспешных попыток найти решение экологических проблем на путях развития рыночной экономики были вынуждены расширить и ужесточить государственное вмешательство...
80591. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДНЫХ РЕГИОНОВ МИРА 362.5 KB
  Различают несколько групп хозяйственно-культурных типов: Первобытные охотники собиратели и рыболовы среди которых различают: собирателей и охотников жаркого пояса собирателей и рыболовов морских побережий и бассейнов больших рек охотников и рыболовов холодного пояса...
80592. Приливы в Мировом океане 315.43 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению приливов в Мировом океане. В нем собраны и систематизированы любопытные сведения о приливах – их громадной роли в истории человечества, их месте в современной жизни и что можно ожидать от них в будущем.
80593. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ 204.22 KB
  Сложен метаморфическими породами докембрия и нижнего палеозоя. Восточная часть архипелага - платформа, покрытая чехлом осадочных пород палеозоя и мезозоя; западная сформировалась в эпоху каледонского орогенеза.
80596. Колебания уровня и волны в Мировом океане 637 KB
  Колебания уровня вследствие неравномерности в процессе поступления (осадки, речной сток) или расхода воды (испарение) также могут быть весьма значительными. Так, сильные ливневые осадки могут вызвать кратковременные резкие подъемы уровня.