1. Геометрические и оптические параметры оптических волокон

1. Геометрические параметры

Конструктивно оптическое волокло (рис.1.1) представляет собой цилинд­рическую кварцевую нить, состоящую из трех концентрических слоев сердце­вины, оболочки и защитного покрытия.

Рис. 1.1. Конструкция ОВ: 1 - сердцевина; 2 - отражающая оболочка; 3 - защитное покрытие

Основными геометрическими параметрами ОВ являются:

• диаметры сердцевины, оболочки, защитного покрытия;

• некруглость (эллиптичность) сердцевины, оболочки;

• неконцентричность сердцевины и оболочки.

Некруглость сердцевины ОВ (рис. 1.2) - это разность максимального и минимального диаметров сердцевины, деленной на номинальный диаметр сердцевины:

(1.1)

где Н_с - некруглость сердцевины, %; d_макс, d_мин - максимальный и минимальный диаметр сердцевины; d_H - номинальный диаметр сердцевины, мкм.

а) б)

Рис. 1.2. Неоднородности в ОВ:

а - некруглость, б - неконцентричность сердцевины и оболочки

Некруглость оболочки ОВ определяется аналогично. Следует отметить, что некруглость сердцевины определяется только в многомодовых волокнах, а некруглость оболочки - в многомодовых и одномодовых волокнах.

Неконцентричность сердцевины относительно оболочки - это расстояние между центрами оболочки и сердцевины ОВ (рис.1.2, б)- определяется выра­жением

Н_с/о = Ц_о - Ц_с , (1.2)

где Н_с/о - неконцентричность сердцевины относительно оболочки, мкм; Ц_с -координата центра сердцевины, мкм; Ц_о - координата центра оболочки, мкм.

Выбор конструктивных параметров ОВ, в частности, диаметров сердце­вины и оболочки, определяется на основе комплексного решения целого ряда факторов и закономерностей. В соответствии с рекомендациями ITU-T для многомодовых кварцевых ОВ соотношение диаметров оболочки и сердцевины принимаются равными 2,5, а численные значения диаметров сердцевины и обо­лочки составляют соответственно 50 и 125 мкм. Размеры ОВ записываются в виде отношения d_c/d₀ (например, 50/125). Помимо основного типоразмера 50/125 в системах связи также используются многомодовые ОВ с типоразмера­ми 62,5/125. В настоящее время размеры ОВ и их допустимые отклонения от номинальных значений стандартизованы (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Допустимые отклонения размеров MOB

Параметр	Многомодовое волокно
	50/125	62,5/125
Диаметр сердцевины, мкм Эллиптичность сердцевины, % Диаметр оболочки, мкм Эллиптичность оболочки, %	50 ±3 ≤6 125 ±3 ≤2	62,5 ± 3 ≤6 125 ±2 ≤2

Диаметр одномодовых ОВ выбирается из тех же соображении, что и для многомодовых. Диаметр сердцевины одномодовых ОВ обычно составляет 7-9 мкм, диаметр поверх оболочки для унификации сохраняется равным 125 мкм. От­клонение от номинального значения, как и в случае многомодового ОВ, не должно превышать ±2,4%, а некруглость - 2%. Однако следует отметить, что нормируемым параметром в ООВ является не диаметр сердцевины, а диаметр поля моды, который характеризует потери при вводе света в волокно и зависит от длины волны (табл. 1.2).

Фактически диаметр поля моды на 10-12% больше диаметра сердцевины и составляет 8-11 мкм.

Таблица 1.2

Конструктивные размеры стандартного ООВ

Диаметр модового поля, мкм	9,3 ±0,5 (1310 нм)
Эксцентричность модового поля, мкм	≤1,0
Диаметр оболочки, мкм	125 ±2
Эллиптичность оболочки, %	≤2