6.1 Оптические характеристики кабеля.
Оптические характеристики кабеля полностью определяются типом применяемых оптических волокон. Волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными оптическими характеристиками (показателями преломления). Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии. Оболочка предназначена для создания лучших условий отражения на границе сердцевина-оболочка и защиты от излучения энергии в окружающее пространство. Снаружи располагается защитное покрытие для предохранения волокна от механических воздействий и нанесения расцветки.
Волоконные световоды характеризуются двумя важнейшими параметрами: затуханием и дисперсией.
Затухание предопределяет длину регенерационных участков. Дисперсия приводит к ограничению полосы передачи по световоду и уменьшению длины регенерационного участка.
Коэффициент затухания световодных трактов оптических кабелей (а) обусловлен собственными потерями в волоконных световодах (ас) и дополнительными потерями (кабельными), вызванными скруткой, а также деформацией и изгибами световодов при наложении покрытий и защитных оболочек в процессе изготовления ОК.
а=ап+ар + апр + ак;;
где: ап - потери поглощения;
ар- потери рассеяния;
апр, ак- кабельные потери .
Собственные потери световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения энергии в диэлектрике (aп) и потерь рассеяния ее на мельчайших частицах световодной структуры (ар).
Потери поглощения связаны с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода:
ап=8,69×
где п- показатель преломления 1;
tan- тангенс угла диэлектрических потерь.
Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Потери на рассеяние, называемое рэлеевским, определяются по формуле: Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, и тепловой флуктуацией показателя преломления. Потери на рассеяние, называемое рэлеевским, определяются по формуле:
;
где Кр-коэффициент рассеяния (для кварца = 0,8 мкм4 дБ/км).
Пропускная способность (∆F) является важнейшим параметром волоконно-оптических систем передачи определяющим полосу частот, пропускаемую световодом, ширину линейного тракта и соответственно объем информации, который можно передать по ОК. Ограничение пропускной способности ОК связано с явлением дисперсии (уширения импульса) и обусловлено различием скорости распространения в световоде отдельных составляющих спектра источника света и частотной зависимостью показателя преломления.
Дисперсия ( τ ) - это рассеяние во времени спектральных или модовых составляющих оптического сигнала, приводящее к уширению импульса на приеме:
τ=
где t - длительность импульса на уровне половины амплитуды. Дисперсия возникает из-за некогерентности источников излучения и появления спектра и существование большого числа мод.
Первая называется хроматической (частотной) дисперсией, которая делится на: материальную и волноводную (внутримодовую). Волновая дисперсия обусловлена процессами внутри моды и связана со световодной структурой моды. Она характеризуется зависимостью коэффициента распространения моды от длины волны. Материальная дисперсия обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны .
Модовая дисперсия обусловлена наличием большого числа мод, каждая из которых распространяется со своей скоростью.
Дисперсии проявляются по-разному в различных типах волоконных световодах.
В применяемых в данном проекте одномодовых световодах модовая дисперсия отсутствует. Здесь проявляется волноводная и материальная дисперсия, но они почти равны по абсолютной величине и противоположны по фазе в широком спектральном диапазоне. В силу этого происходит их взаимная компенсация. В одномодовых волокнах учитывается только хроматическая дисперсия.
В кабеле ОКГ используются одномодовые волокна со следующими характеристиками:
Предельное значение затухания на длине волны:
1310 нм - 0,36 дБ/км;
1550 нм - 0,22 дБ/км;
Хроматическая дисперсия на длине волны:
1310 нм - 3,5 пс/нм км;
1550 нм - 18 пс/нм км;
Зависимость затухания от температуры:
(от -60° С до +70°С) - 0,05 дБ/км;
Диаметр сердцевины/оболочки/внешнего покрытия - 10/125/250.