Направляемые волны

Вся энергия сосредоточена в сердцевине , меньше возбуждаются когда > Излучаемые волны возникают при углах ввода в толщину меньшую угла отражения

Энергия уже вначале линии излучателя в пространство и не распространяется вдоль световода

Вытекающие волны

Вытекающие волны - промежуточное положение между НВ и ИВ

О ни образованы за счет косых лучей

ИВ и ВВ – паразитные волны

Меридиальным лучам соответствуют и Источник расположен по оси световода

Косым - и Источник расположен вне оси световода или имеется сложный источник, то появляются как меридиальные так и косые лучи.

Затухание световодов

Световоды характеризуются двумя основными параметрами затухания и дисперсией.

Затухание приводит к уменьшению длины регенерационного участка.

Дисперсия приводит к ограничению сигнала и уменьшению регенеративного участка.

кабельные, вызванные скруткой, а также деформацией и изгибами защитной оболочки

-собственные потери в световоде

а)

- коэффициент, обусловленный потерями поглощения в световоде.

-коэффициент, обусловленный рассеяниями на мельчайших частичках в световодной структуре.

- коэффициент обусловленный примесями ( ) , т.е зависят от чистоты стекла

Примеси ионы металлов : никель, Fe, кобальт и др.

связано с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно увеличивается с увеличением частоты и существенно зависит от свойств материала световода

дБ/км

λ –длина волны

обусловлен комплексным характером , который связан с следующим соотношением:

(2)

, где -потери

- вся мощность, тогда

, где ; ; ;

Используя формулы: ;

Получим:

Используя (2) получим:

Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волнового световода, размеры которых меньше λ и тепловой флуктуацией показателя преломления

Эти потери называются Рэлеевскими : , где =(1…1,5) дБ/км (для кварца)

Они определяют нижний предел потерь.

б)непостоянство диаметра поперечного сечения

,где

-радиус изгиба

-радиус сердцевины волокна

Дополнительные затухания за счет излучения при микроизгибах

h - высота изгиба

b - диаметр волновода

N- число микро изгибов

Еще присутствуют потери дополнительные за счет проникновения поля в оболочку и защитное покрытие .

Установлено: - собственное затухание составляет на км 3 дБ, то за счет дополнительных кабельных потерь оно составляет (4…4) дБ на км

, дБ/км

λ, мкм	α, дБ/км	ℓp,км
0,85	3…5	10
1,3	0,7…1	30
1,55	0,5	50

ℓp-длина регенеративного участка

,мкм

Дисперсия и пропускная способность световодов

Пропускная способность ∆F является важным параметром ВОС передачи

Она определяет полосу частот, и соответственно объем информации, который можно передать по ОК

В идеале возможно по cветоводу передать огромное число каналов на большое расстояние, а фактически имеются значительные ограничения

На приемном конце сигнал искажен. Это явление связано с дисперсией и обусловлено различными скоростями распространения в световоде отдельных составляющих спектра

Источников света и частотной зависимостью показателя преломления

Дисперсия τ -это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала , приводящее к уширению импульса на приеме.

и берутся на уровне 0.5

, например, если τ=20нс/км, ∆F=50Мгц км

τ уменьшается ∆F а также ℓp , т.к. чем длиннее линия, тем больше проявляется дисперсия и больше уширение импульса.

Пропускная способность ОК существенно зависит от типов и свойств волоконных световодов ( одномодовые, многомодовые, градиентные) , а так же от типа излучателя (лазера , световода)

Дисперсия возникает по двум причинам

а) некогерентность источников излучения

б)появление спектра ∆λ и существование большого числа мод N

называется хроматическая (частотная) , она длится на: материальную и волноводную (внутремодовую)

материальная

волноводная

Модовая дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью

В ступенчатых световодах при многодовой передаче доминирует модовая дисперсия, достигающая значений (20…50) нс/км.

В одномодовых ступенчатых световодах отсутствует модовая дисперсия. Здесь проявляется волноводная и материальная дисперсии , но они почти равны по абсолютной величине и противоположны по фазе в широком спектральном диапазоне.

Сравнивая дисперсионные характеристики можно сказать следующее :

Лучшие дисперсионные свойства у одномодовых световодов

Хорошие данные также у градиентных световодов с плавным изменением n

Н аиболее редко дисперсия проявляется ступенчатых многомодовых световодов

Для второго луча путь вроде бы длиннее, но n меньше для него ион приходит в одно и то же время на приемный конец. ;

Дисперсионные свойства тракта передачи зависят также от источника излучения.

При лазерных источниках, благодаря узкой полосе излучаемых частот , дисперсия сказывается несущественно.

В некогерентных передачах – световодах .. излучения существенно шире и дисперсия проявляется довольно значительно . Общая дисперсия определяется формулой:

Для многомодовых световодов основным является

Для одномодовых

Уширение импульсов τ на длине ℓ с учетом источников излучения может быть определено по формулам

-относительная ширина спектра излучения

Соответственно пропускная способность градиентного световода в 2/∆ раз выше , чем ступенчатого при одинаковом значении ∆.

тогда различие пропускной способности указанных световодов может достигать 20…50.

∆F существующих конструкций ОК колеблется от 30 до 1000 МГц км

В одномодовых световодах ∆F достигает от 0.5 до 1 ГГц.

Дисперсия приводит как к ограничению пропускной способности ОК, так и к снижению ℓр; ∆Fи ℓр взаимосвязаны.

Соотношение между ∆F и ℓр для коротких линий выражается формулой :

В длинных линиях ℓ>8 км.

,

так как если кабельная промышленность выпускает кабель ℓ=1км с ∆F = 50 МГц, то на участке линии длиной ℓx=10км МГц

В цифровых системах передачи информации под дальностью связи следует понимать длину регенерационного участка

В существующих системах цифровой передачи по ОК ℓр=()10…20) км при λ=0,85 мкм, а в перспективных при λ=(1,3…1,5)мкм ℓр=(50…100км)

Таким образом увеличение ℓр приведет к уменьшению ∆F и уменьшению пропускной способности системы и в свою очередь увеличение ∆F редко ограничивает дальность передачи по кабелю.

Следует иметь в виду, что пропускная способность и .. ограничивается не только дисперсией , но и затуханием световодов.