3.4 Талшық көрсеткіштерін есептеу және оптикалық кабель типін таңдау
Жолдық (жиілік) жабдық тарату ортасы ретінде бірмодалы талшықтар пайдаланылады. Сатылы сыну коэффициенті бар оптикалық талшық көрсеткіштері есебін жүргізейік.
Сатылы профилді сану көрсеткіші бар талшықтық сәулежолда бірмодалық режимі болуы үшін, нормаланған жиілік V 2,405-тен кіші немесе оған тең болуы қажет. V шамасы келесі формуладан анықталады:
(3.1)
мұнда а - әулежол зекшесі диаметрі;
λ - сәулелену толқын ұзындығы;
NA – талшықтық сәулежол сандық апертурасы; = 3,14.
Сандық аператураның физикалық түсінігі мынада, ол өсі сәулежол өсінде жататын сәулелер конусын көрсетеді. Осы конуста жатқан сәулежол қырына түскен барлық сәулелер, сәулежолмен бағытталатын болады. Сандық апература сәулежолдың маңызды сипаттамасы. Оны келесі формуладан табады:
(3.2)
мұнда nо – сәулежолға қарағанда сыртқы ортаның сыну коэффициенті;
-
сәулежол апертуралық бұрышы;
-
өзекше
мен жабылғының сыну көрсеткіштері
салыстырмалы айырмасы:
(3.3)
Бірмодалық сәулежолдар үшін ITU-T нұсқауларына сәйкес, оның шамасы = 0,0036, ал NA мәні 0,1-ден 0,12 аралығында жатуы тиіс.
Бірмодалы талшықтарды дайындап жасағанда өзекшенің ең көп тараған сыну көрсеткіші мәні n1=1,468 деп алынады.
Сандық апертураны анықтаймыз:
ITU-T нұсқауы бойынша бірмодалы талшықтың өзекшесі диаметрі 10-нан 12 мкм аралығында жатады, ал жабылғы диаметрі 125 мкм-ге тең.
Ең жиі кездесетін диаметр 10 мкм-ге тең. Нормалайтын жиілік мәнін .=1,55 мкм-де келесі формуладан анықтаймыз:
.
Сонымен сатылы профилді сынау көрсеткіші бар және параметрлері n1=1,468, =0,0036, NА=0,12, а =10 мкм, в = 125 мкм, жұмыс толқын ұзындығы =1,55 мкм талшықты оптикалық сәулежолда бірмодалы режим болады.
3.3 – сурет. ТОТЖ арнажолы схемасы
3.5 Талшықтың сәулежол дисперсиясын есептеу
Кез келген ТО сәулежол дисперсия деген параметрмен сипатталады. Дисперсия – сәулелену таралуы топтық жылдамдығының сәулелену көрсеткіштеріне тәуелділігі құбылысы, яғни сәулежол бойымен таралғандағы импульстың жайылуы құбылысы. Талшықтық сәулежол дисперсиясының үш түрін ажыратады: модааралық, материалдық және толқынжолдық. Модаралық дисперсия сәулежол ішінде бірнеше мода таралғанда пайда болады. Бірмодалы сәулежолдарда модаралық дисперсия жоқ. Материалдық дисперсия өзекше материалының сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына тәуелділігінен туындайды. Толқындық дисперсия таралу тұрақтысының толқын ұзындығына тәуелділігімен түйіндіріледі, өйткені сәуле шығару көзі қатаң түрде бір толқын ұзындығын сәулелендірмейді, әлдебір толқындар спектрін шығарады, ол сәуле көзінің спектралдық ені - мәнімен сипатталады.
Материалдық дисперсия мына формуладан анықталады:
МАТ = М, (3.4)
мұнда М - бал қойылған кварц үшін үлестік материалдық дисперсия коэффициенті (М = 0,3098);
- лазердің спектралдық ені ( = 0,5 нм);
.
Сатылы сәулежол үшін толқынжолдық дисперсия мына формуладан анықталады:
,
(3.5)
мұнда С – вакуумдегі жарық жылдамдығы (3-1 05 км/с).
Бір модалы талшықты - оптикалық сәулежолдың қосынды дисперсиясы материалдық және толқынжолдық дисперсиялары қосындысы болады:
,
(3.6)
.
Жалпы дисперсия көмегімен сәулежолдың өткізу жолағын F анықтауға болады:
,
.
(3.7)
Регенерация учаскесі ұзындығы екі фактордан анықталады: сәулежол дисперсиясымен және регенерация учаскесі өшуімен.
Сәулежол дисперсиялық сипаттамасы бойынша регенерация учаскесі ұзындығын анықтайық:
мұнда F - 1 км сәулежолдың өткізу жолағы ені;
Fx – регенерация учаскесі аяғындағы өткізу жолағы ені;
l - құрылыстық ұзындық (l= 6 км);
lx - регенерация учаскесі ұзындығы.
Әрі қарайғы есептеулер үшін Fx=155 МГц деп аламыз.
Регенерация учаскесі ұзындығын анықтайық:
.
(3.8)
Сәулежолының сатылы профильды сынуы бар ТО кабельді пайдаланғанда регенерация учаскесі ұзындығы дисперсиямен шектеледі.