[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]

Физические процессы в оптическом волокне
Конструкция и типы оптических волокон

Оптическое волокно состоит из сердцевины, по которой распространяются световые волны и оболочки. Сердцевина служит для передачи световых волн. Назначение оболочки – создание лучших условий отражения на границе «сердцевина - оболочка» и защита от излучения энергии в окружающее пространство. Поверх оболочки 0В наложено первичное защитно - упрочняющее покрытие(ПЗУП) , которое повышает прочность волокна.

0В производится различными способами, обеспечивая передачу оптического излучения на различных длинах волн, выполняют различные задачи и имеют различные характеристики. Классифицируются они по ряду параметров:

  • материал из которого сделан 0В
  • по профилю показателя преломления
  • по числу распространяющихся мод.

    Для создания 0В в качестве материала может использоваться кварц, полимерное или многокомпонентное стекло.

    Оптические волны распространяются в 0В при выполнении условий n1 > n2. соотношение между n1 > n2, принято характеризовать разностью показателей преломления = (n1 > n2)/ n1. для большинства 0В = 0.01 ...0.001

    Показатель преломления оболочки имеет постоянное значение, а показатель преломления сердцевины может оставаться постоянным или изменяться вдоль радиуса по определенному закону. Изменение показателей преломления 0В вдоль радиуса называется профилем показателя преломления. В зависимости от профиля показателя 0В подразделяются на ступенчатые и градиентные. Волокно называется ступенчатым, если значение показателя преломления остается постоянным в пределах сердцевины 0В. У градиентного волокна профиль показателя преломления является монотонной убывающей функцией радиуса в пределах его сердцевины.


    Рис 1: профили показателя преломления

  • А- поперечное сечение
  • Б – градиентный профиль
  • В – ступенчатый

    Все ВОЛС делятся на две основные группы: многомодовые MMF и одномодовые SMF

    В ВОЛС наиболее широко используются следующие стандарты волокон (табл. 1)

  • Многомодовое градиентное волокно 50/125
  • Многомодовое градиентное волокно 62,5 / 125
  • Одномодовое ступенчатое волокно SF(волокно не с несмещенной дисперсией или стандартное волокно) 8-10/125
  • Одномодовое волокно со смещенной дисперсией DSF 8-10/125
  • Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF(по профилю показателя преломления это волокно схоже с предыдущим типом волокна)
    Табл 1. Стандарты оптических волокон и области их применения

    Табл. 1
    Многомодовое волокно
    Одномодовое волокно
    MMF 50/125 градиентное волокно MMF 62,5/125 градиентное волокно SF (NDSF) ступенчатое волокно DSF волокно со смещенной дисперсией NZDSF волокно с ненулевой смещенной дисперсией
    ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM) ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM) Протяженные сети (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM, магистрали SDH) сверх протяженные сети, супермагистрали(SDH, ATM) сверх протяженные сети супер магистрали(SDH, ATM), полностью оптические сети

    Как видно из рис. 2, ход лучей в разных волокнах, различен. В ступенчато многомодовом 0В лучи резко отражаются от границ «сердцевина-оболочка» (Рис. 2а). Так как пути следования разных лучей, различны, то они проходят к концу 0В со сдвигом во времени. Это приводит к искажению передаваемого сигнала(дисперсии).

    В градиентных 0В режим передачи излучения так же многомодовый, однако здесь лучи распространяются по волнообразным траекториям (рис 2б) распространяется только один луч, и, следовательно, искажения сигнала, вызванные разным временем распространения различных лучей, отсутствуют.


    Рис. 2 Распространение света по разным типам волокон

    a) многомодовое ступенчатое волокно
    б) многомодовое градиентное волокно
    в) одномодовое ступенчатое волокно

    Число мод зависит от соотношения диаметра сердцевины световода(d) и длинны волны(). Для одномодового режима передачи, необходим малый диаметр сердцевины 0В, соизмеримый с длинной волны, т.е. d =

    В поперечном сечении сердцевины световода, укладывается только одна волна N=1. диаметр сердцевины 00В может быть 5/10мкм. С увеличением d сердцевины, число передаваемых мод резко возрастает. В этом случае d > и в сердцевине укладывается большее число волн N > 1000. диаметр сердцевины МОВ может составлять 50/980 мкм.

    Количество мод в ОВ можно определить соотношением


    Где

    V – количество мод
    d – диаметр сердцевины ОВ
    – длинна волны
    n1 и n2 показатели преломления сердцевины и оболочки



    Контрольные вопросы


    1) поясните конструкцию ОВ
    2) какие существуют профили показателей преломлений и почему?
    3) Перечислите виды ОВ
    4) Поясните распространение световых лучей в градиентном и ступенчатом ОВ
    5) От чего зависит число мод, распространяемых по ОВ?



    [ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]

    Hosted by uCoz