3.4 Расчет затухания в оптических кабелях

Решение задач

Задача 8. Определить на сколько изменятся собственные потери в оптическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а в первом окне прозрачности. Параметры оптического волокна: n₂=1,490, =0,01, tg =10^-11.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулами (3.8), (3.9), (3.29) и методическими указаниями. Предварительно определим значение коэффициента преломления n₁. Для этого воспользуемся формулой (3.3):

n₁= .

Потери энергии на поглощение при работе на длине волны 1,55 мкм (третье окно прозрачности) определим из выражения (3.8):

дБ/км.

Потери энергии на поглощение при работе на длине волны 0,85 мкм (первое окно прозрачности) будут равны соответственно:

дБ/км.

Потери энергии на рассеяние при работе в третьем окне прозрачности определим из выражения (3.9):

дБ/км.

Потери энергии на рассеяние при работе на длине волны 0,85 мкм (первое окно прозрачности) будут равны соответственно:

дБ/км.

Собственные потери в третьем окне прозрачности находим из выражения (3.29):

α_c=α_п+α_р= 0,26+0,14= 0,4 дБ/км.

Собственные потери в первом окне прозрачности будут равны соответственно:

α_c=α_п+α_р= 0,48+1,53= 2,01 дБ/км.

Следовательно, при изменении передачи сигналов из третьего окна прозрачности в первое собственные потери возрастут на 1,61 дБ/км.

Ответ: дБ/км.

Задача 9. Определить, какое дополнительное затухание следует ожидать в кварцевом оптическом волокне, если по нему хотят передать сигналы с длинами волн 2, 2,5 и 3 мкм.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.31), оценивающей потери в кварцевых волоконных световодах в инфракрасной области спектра. Исходя из методических указаний, для дальнейших расчетов выберем следующие коэффициенты: C=0,9 и k=0,8۰10^-6 м.

При передаче сигнала на длине волны 2 мкм следует ожидать дополнительное затухание в инфракрасной области области спектра величиной:

дБ/км.

При передаче сигнала на длине волны 2,5 мкм следует ожидать дополнительное затухание в инфракрасной области спектра величиной:

дБ/км.

При передаче сигнала на длине волны 3 мкм следует ожидать дополнительное затухание в инфракрасной области спектра величиной:

дБ/км.

Ответ: =0,603 дБ/км, =0,654 дБ/км, =0,689 дБ/км.

Задача 10. Определить, какое дополнительное затухание следует ожидать в кварцевом оптическом волокне, если при изготовлении кабеля ОКК – 50 – 01 – 4 возникли дополнительные микроизгибы. Параметры оптического волокна и микроизгибов: Δ=0,0053, N_H=100, y_H=0,0025мм, E₀=6,9·10^{8 ,} E_с=6,2·10¹⁰ .

Решение.

Для решения этой задачи определим конструктивные параметры оптического волокна, используемого в данном кабеле. Из находим, что в кабеле типа ОКК – 50 – 01 - 4 используется градиентное оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки = 125 мкм и диаметром сердцевины =50 мкм. Для дальнейшего решения воспользуемся методическими указаниями и формулой (3.33).

α’₃=k₃N_ну²_{н =}0,9۰100۰2,5² дБ/км.

Ответ: α’₃=0,29 дБ/км.

Задача 11. При сращивании строительных длин оптического кабеля ОКК – 10 – 01 в одном из волокон произошло радиальное смещение торцов на 1 мкм. Определить возникшие при этом дополнительные потери.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.34). Предварительно определим из конструктивные параметры оптического волокна, используемого в кабеле ОКК – 10 – 01. В кабеле типа ОКК – 10 – 01 используется одномодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки =125 мкм и диаметром сердцевины =10 мкм.

Дополнительные потери при радиальном смещении на 1 мкм будут равны:

A_δ=10lg =10lg дБ.

Ответ: A_δ= 0,46 дБ.

12. При соединении световодного соединительного шнура в кроссовом оптическом шкафу к линейному оптическому кабелю ОКК – 50 – 01 произошло угловое смещение торцов волокна на 3⁰. Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна: =0,01; n₁=1,505.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.35). Предварительно определим апертурный угол оптического волокна. Воспользуемся результатами расчета числовой апертуры ОВ в ОКК – 50 – 01 в задаче №5:

NA=sin = = =0,212.

Найдем апертурный угол, как arcsin(NA):

arcsinx=x+ ==0,212+ рад = 12,3⁰.

Дополнительные потери в месте соединения оптического волокна при угловом смещении на 3⁰ будут равны:

A_θ=10lg = 10lg дБ.

Ответ: A_θ=1,21 дБ.

Задача 13. С течением времени в разъемном соединителе станционного оптического кабеля ОКС – 50 – 01 произошло осевое смещение торцов одного оптического волокна на 25 мкм. Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна: Δ=0,01; n₂=1,49.

Решение.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой (3.36). Из находим, что в кабеле типа ОКС – 50 – 01 используется многомодовое оптическое волокно с диаметром отражающей оболочки d₂=125мкм и диаметром сердцевины d₁=50 мкм .

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

n₁= .

Следующим этапом определим апертурный угол оптического волокна. Используя описанную ранее методику, найдем значение числовой апертуры в ОВ оптического кабеля типа ОКС – 50 – 01:

NA=sin = = =0,212.

Найдем апертурный угол, как arcsin(NA):

=arcsin x=x+ = =0,212+ рад = 12,3⁰.

Дополнительные потери при осевом смещении торцов оптического волокна на 25мкм будут равны:

A_s=10lg =10lg =0,24 дБ.

Ответ: A_s=0,24 дБ.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Определить, на сколько изменяться собственные потери в оптическом волокне, если передача сигналов будет осуществляться не в третьем, а во втором окне прозрачности. Параметры оптического волокна: n₂=1,495, .

Задача 2. Определить, какое дополнительное затухание следует ожидать в оптических волокнах оптического кабеля типа ОКЛС-01, если по нему хотя передать сигналы с длинами волн 1,8, 2,3 и 2,9 мкм.

Задача 3. Определить, какое дополнительное затухание следует ожидать в кварцевом оптическом волокне, если при изготовлении кабеля ОК-50-2-3-8 возникли дополнительные микроизгибы. Параметры оптического волокна и микроизгибов:

Задача 4. При сращивании строительных длин оптического кабеля ОК-50-2-3-8 в одном из волокон произошло радиальное смещение торцов на 5 мкм. Определить возникшие при этом дополнительные потери.

Задача 5.При соединении световодного соединительного шнура в кроссовом оптическом шкафу к линейному оптическому кабелю ОК-50-2-3-8, произошло угловое смещение торцов волокна на 8⁰ . Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна .

Задача 6. С течением в разъемном соединителе станционного оптического кабеля ОКС-50-01 произошло осевое смещение торцов одного оптического волокна на 15 мкм и угловое смещение торцов волокна на 11⁰ . Определить возникшие при этом дополнительные потери. Параметры оптического волокна .