5.6. Определение длины участка регенерации

При распространении по волокну сигналы испытывают затухание и де­формацию (растяжение). Чтобы определить расстояние, на которое сигнал мо­жет распространяться без установки усилителей и регенераторов, необходимо учитывать оба эти обстоятельства. На рис. 35 показан график, иллюстрирующий метод определения длины регенерационного участка. В про­межуточных точках магистрали устанавливаются не просто усилители, увеличивающие ампли­туду сигнала, а в ряде точек происходит ещё восстановление первоначальной прямоугольной формы импульсов, поэтому пункты установки этой аппаратуры называются необслу-живаемыми регенерационными пунктами (НРП). Для определения длины регенерационного участка на одном графике строится кривая затухания а в зависимо­сти от длины линии (α = αl), которая представляет собой прямую линию (рис. 35) и кривая ширины полосы пропускания F в зависимости от длины . Затем по допустимым значениям затухание а_доп и скорости передачи F_доп определяется длины участка регенерации. Из двух полученных значений выбирается меньшее. На практике длина 1_а участка по затуханию опре­деляется из выражения

Рис. 35

где: n - энергетический потенциал, который определяется типом источника излучения и приемника, n ≈ 50 дБ;

_nс - потери на стыках строительных длин;

_рс - потери в разъемных соединениях;

1_сd - строительная длина оптического кабеля, 1_сd ≈ 2  8 км;

α - затухание волокна.

Контрольные вопросы к лекции № 5

1. В каком диапазоне электромагнитных волн работают волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)?

2. Что такое апертура оптического волокна?

3. Виды оптических волокон (ОВ). Профили показателя прелом­ления различных видов ОВ.

4. Распространение света по ступенчатому и градиентному волок­нам (лучевая интерпретация). Скорость распространения.

5. Дисперсия в оптическом волокне, её виды и причины.

6. Ширина полосы пропускания оптического кабеля. Что от нее зависит?

7. Затухание сигнала в ОВ. Виды затухания и его причины.

8. Окна прозрачности ОВ.

9. Затухание на изгибах. Затухание на стыках,

10. Определение длины участка регенерации.

Лекция 6. Волновое уравнение для оптическо­го волокна и его решение.

6.1. Понятие о моде

До сих пор, рассматривая распространение света в волокне, мы чаще об­ращались к лучевой интерпретации явлений. Между тем свет имеет и ярко вы­раженные волновые свойства. Рассмотрим случай, когда угол падения света в волокне φ= 90°, т.е. распространение происходит параллельно оси волокна. В волокне устанавливается некоторая конфигурация поля, например, как показано на рис. 36, для волны типа Е.

Рис. 36

Электрическое поле имеет продольные составляющие, а магнитное поле - поперечные (окружности). Точно также может существовать волна типа Н, у которой магнитное поле имеет продольные составляющие, а электрическое поле - поперечное. Могут существовать волны смешанного типа ЕН (гибридные). Тип волны, характеризуемый определенной пространственной и временной структурой, называется модой. При распространении света в волокне устанав­ливается определенный набор мод, зависящий от диаметра волокна, длины волны и апертуры. При нарушении геометрии волокна происходит перестройка мод и перераспределение энергии между модами. Необходимо отметить, что для то­го, чтобы мода распространялась по волокну, как вдоль диаметра, так и по ок­ружности волокна должно помещаться целое число полуволн. В противном случае мода распадается и ее энергия переходит к другим модам. Такая волна быстро интерферирует и исчезает. Исходя из лучевой теории можно предпола­гать, что все лучи, входящие в волокно под углом к оси, меньшим апертурного, могут распространяться и по волокну. Волновое рассмотрение показывает, что волны должны удовлетворять условию размещения максимумов и минимумов волны вдоль диаметра и по окружности световода.

Если точечный источник излучения расположен на оси световода, то име­ются только меридиональные лучи, которым соответствуют симметричные электрические Е_от и магнитные Н_от волны. По окружности волокна нет изменений величины поля (индекс О), а все изменения происходят по диаметру. Ес­ли же источник расположен вне оси, то появляются как меридиональные, так и косые лучи, не проходящие через ось волокна и свойственные им гибридные волы НЕ и ЕН.