Практическое занятие №11

3.3. Расчет параметров оптических кабелей

Решение задач

Задача 3. Определить число мод, распространяющихся в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01-4, при n₂=1,490, Δ=0,01. На сколько изменится число мод при изменении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы?

Решение.

Для решения этой задачи определим конструктивные параметры оптического волокна используемого в данном кабеле. Из [2] находим, что в кабеле типа ОКК-50-01-4 используется градиентное оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки =50÷3 мкм. Передача сигналов осуществляется на длине волны λ=1,3мкм. Для дальнейшего решения воспользуемся формулой (3.25).

В начале определим значение коэффициента преломления n₁. Для этого воспользуемся формулой (3.3):

Число мод, распространяющихся в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01-4, определим из формулы (3.25):

Определим, на сколько изменится число мод при изменении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы. Из [2] следует, что диаметр сердцевины может меняться в пределах 50±3 мкм. Поэтому минимальное число мод будет равно:

Максимальное число мод будет равно:

Таким образом число мод может меняться на 39.

Ответ: N₁=164 мод, N₂=145мод, N₃=184мод, ΔN=39мод.

Задача 4. Определить, во сколько раз отличается величина нормированной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от нормированной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-10-01 при n₁=1.510, Δ=0,01.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.6). Предварительно определим из [2] конструктивные параметры оптических волокон используемых в кабелях типа ОКК-50-01 и ОКК-10-01. В кабеле типа ОКК-50-01 используется градиентное оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125мкм и диаметром сердцевины = 50 мкм. В кабеле типа ОКК-10-01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125мкм и диаметром сердцевины = 10 мкм. Передача сигналов осуществляется на длине волны λ=1,3мкм.

В начале определим значение коэффициента преломления n₂. Для этого воспользуемся формулой (3.3):

Величину нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-50-01 определим из формулы (3.6):

Определим величину нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-10-01:

Таким образом, нормированная частота оптического волокна кабеля типа ОКК-10-01 меньше нормированной частоты оптического волокна кабеля типа ОКК-50-01 в 5 раз.

Задача 5. Определим, на сколько отличается величина числовой апертуры в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от числовой апертуры в оптическом волокне оптического кабеля типа ОМЗКГ-10-1. В обоих типа оптических волокон Δ=0,01; для ОВ в кабеле ОКК-50-01 n₁=1,505, для ОВ в кабеле ОМЗКГ-10-1 n₁=1,510.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.26). Вначале определим значение коэффициента преломления n₂ для ОВ оптического кабеля типа ОМЗКГ -10-1. Для этого воспользуемся формулой (3.3):

Для ОВ оптического кабеля типа ОКК-50-01 значение коэффициента преломления n₂ также определим из формулы (3.3):

Найдем значение числовой апертуры в ОВ оптического кабеля типа ОКК-50-01:

NA=sinθ_А=

Значение числовой апертуры в ОВ оптического кабеля типа ОМЗКГ-10-1 будет равно:

NA=sinθ_А=

Ответ:ΔNA=0,0003.

Задача 6. На сколько изменится критическая частота в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛ-01 при изменении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы? Значения параметров ОВ- n₂ = 1,49, Δ=0,01, тип волны НЕ₁₂.

Решение.

Предварительно определим конструктивные параметры оптического волокна, используемого в данном кабеле. Из [2] находим, что в кабеле типа ОКЛ-01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки =125±3 мкм и диаметром сердцевины (модового поля) = 8,5±1мкм. Передача сигналов осуществляется на длине волны λ=1.55мкм.

Величину параметра Р_mn находим из табл. 3.3. Значение коэффициента преломления n₁ определим из формулы (3.3):

Для нахождения величины критической частоты воспользуемся формулой (3.21):

Гц

Определим, на сколько изменится критическая частота при изменении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы. Из [2] следует, что диаметр сердцевины может меняться в пределах 8,5±1 мкм. Минимальное значение критической частоты будет равно:

Гц

Максимальное значение критической частоты будет равно:

Гц

Таким образом, значение критической частоты может меняться на 0,48·10¹⁴ Гц.

Ответ: Δf₀=0,48·10¹⁴ Гц.

Задача 7. На сколько изменится критическая длина волны в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛ-01, если изменился передаваемый тип волны и вместо Е₀₁ передается НЕ₂₁? Значения параметров ОВ –n₁=1.504, Δ=0.01.

Решение.

Для решения используем найденные в 4-й задаче конструктивные параметры ОВ оптического кабеля типа ОКК-10-01. В кабеле типа ОКК-10-01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125 мкм и диаметром сердцевины = 10 мкм.

Величины параметров Р_mn для двух типов волн находим из табл.3.3. Значение коэффициента преломления n₂ определяем из формулы (3.3):

Определим величину критической длины волны для типа волны Е₀₁ по формуле (3.22):

мкм

Найдем величину критической длины волны для типа волны НЕ₂₁:

Следовательно, значение критической длины волны изменится на 0,03 мкм.

Ответ: Δλ₀=0,03 мкм.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Определить число мод, распространяющихся в оптическом волокне оптического кабеля типа ОК-50-2-5-4, при n₂=1,5, На сколько измениться число мод при увеличении диаметра сердцевины ОВ в пределах нормы?

Задача 2. Определить, во сколько раз отличаются величина нормированной частоты в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от нормированной частоты оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛБ-01-0,3 при n₁=1,5,

Задача 3. Определить, на сколько отличается величина числовой апертуры оптическом волокне оптического кабеля типа ОКК-50-01 от числовой апертуры оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛБ-01-0,3. В обоих типах оптических волокон ; для ОВ в кабеле ОКК-50-01 n₁=1,503, для ОВ в кабеле ОКЛБ-01-0,3 n₁=1,508.

Задача 4. Насколько измениться критическая частота в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛС-01 при увеличении диаметра сердцевины в пределах нормы? Значения параметров ОВ - n₂=1,48, , тип волны НЕ_21.

Задача 5. На сколько измениться критическая частота в оптическом волокне оптического кабеля типа ОКЛС-01, если изменился передаваемый тип волны и вместо Е₀₁ передается ЕН₁₁? значения параметров ОВ - n₁=1,5,

Практическое занятие №12