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

79004. Неклассическая модель научного знания. Философский и общенаучный смысл теории относительности. Парадоксы неклассической науки 36.5 KB
  Философский и общенаучный смысл теории относительности. Эти события привели к кризису ньютоновской парадигмы классической физической теории господствовавшей в XVII первой половине XIX в. Кризис разрешился революцией в физике породившей: теорию относительности частную или специальную – СТО и общую ОТО; квантовую механику нерелятивистскую и релятивистскую квантовую теорию поля; Эти теории ознаменовали переход от классической к неклассической науке. Создание теории относительности.
79005. Постнеклассическая наука, её ценностно-целевые ориентиры. Парадигма нелинейного мира 35.5 KB
  Парадигма нелинейного мира. В контексте различных и даже противоречивых концепций можно говорить о новой научной картине мира создаваемой постнеклассической наукой Процесс ее построения еще не завершен но основные контуры уже очевидны. Исходные философские идеи новой науки: единство мира заключается в том что на всех уровнях организации действуют общие законы; системное видение в противовес механическому пониманию мира; синтез детерминизма многовариантности и случайности; отказ от концепции редукционизма: нахождение изоморфных законов в...
79007. Особенности научного знания. Наука и другие формы миропостижения (философия, искусство, религия) 48.5 KB
  Ответ на вопрос о том что исследуется раскрывает природу предмета науки а ответ на вопрос о том как осуществляется исследование раскрывает метод исследования. Философия же в отличие от науки выносит универсальные суждения и стремится открыть законы всего мирового целого. В отличие от науки ценностная компонента знания неустранима из философии. Это с одной стороны натурфилософия как попытка строить универсальные картины мира без опоры на данные науки а с другой позитивизм призывающий философию отказаться от обсуждения...
79008. Роль науки в образовании и формировании современного человека 30.5 KB
  Роль науки в образовании распространяется на все компоненты образовательного процесса цели средства результаты принципы формы и методы. Образовательный процесс выступает в качестве исходной территории на которой происходит встреча индивида и науки а также его подготовка к жизнедеятельности в данном обществе формирование зрелой личности. В этой связи достаточно часты обращения к античной идее пайдейя обозначающей процесс формирования индивида включающий в себя три составляющие: воспитанность образованность и культура....
79009. Структура эмпирического и теоретического знания 47 KB
  Теоретический уровень научного познания как и эмпирический имеет ряд подуровней среди которых можно выделить следующие по степени общности: а аксиомы теоретические законы; б частные теоретические законы описывающие структуру свойства и поведение идеализированных объектов; в частные единичные высказывания утверждающие нечто о конкретных во времени и пространстве состояниях свойствах и отношениях некоторых идеализированных объектов Абстрагирование и идеализация – начало теоретического познания. Научные законы – регулярные...
79010. Эксперимент и наблюдение 38.5 KB
  Наблюдение и эксперимент в научном познании виды эксперимента. Существуют три основных метода опосредственного получения нового знания – операциональный экспериментальный и логикоматематический. Эмпирическая процедура может выступать как средство выявления точного и однозначного физического смысла тех или иных ключевых понятий для чего в их определения должен входить метод позволяющий в каждом конкретном случае на основе эксперимента решить правильно ли применение этого понятия в данной познавательной ситуации или нет. При...
79011. Гипотеза и теория 29.5 KB
  К числу основных из них относятся проблема гипотеза теория и закон выступающие вместе с тем как формы узловые моменты построения и развития знания на теоретическом его уровне. Гипотеза научное допущение или предположение истинное значение которого не определено. Гипотеза это предположение о существовании какойто вещи явления свойства связи отношения и т. Научная гипотеза должна отвечать ряду требований главные из которых: соответствие фактам которые эта гипотеза собирается объяснить; внутренняя непротиворечивость; проверяемость;...