Разделы

Потери вследствие макроизгибов волокна

Потери на макроизгибы обусловлены изменением геометрии луча при изгибах оптического кабеля. Рассмотрим появление таких потерь на примере световода со ступенчатым профилем показателя преломления (рис. 1.11).

Рис. 1.11 Возникновение потерь на изгибах кабеля

На изгибе луч образует угол падения <1, а следовательно, нарушается условие полного внутреннего отражения (<c). Такой луч преломляется и рассеивается в окружающем пространстве (оболочке).

В многомодовых градиентных световодах моды высших порядков, распространяющиеся вблизи границы сердечник-оболочка, имеют малые значения угла падения 1, поэтому при сворачивании такого световода в круг в первую очередь теряются именно эти моды.

Затухание за счет макроизгибов рассчитывается по формуле

,

где - коэффициент, определяющий вид профиля показателя преломления; 2а - диаметр сердечника световода; R - радиус изгиба.

Изгибы одномодовых волокон вызывают непрерывную утечку мощности из моды. Эти непрерывные потери рассчитываются по формуле

,

где - длина волны, соответствующая значению нормированной частоты .

Потери от микроизгибов возникают в результате случайных отклонений волокна от его прямолинейного состояния (рис. 1.12). Размах таких отклонений составляет менее 1 мкм, а протяженность - менее миллиметра. Подобные случайные отклонения могут появляться в процессе наложения защитного покрытия и изготовления из стекловолокон кабеля, в результате температурных расширений и сжатий непосредственно волокна и защитных покрытий.

Рис. 1.12 Микроизгибы в оптических волокнах

Микроизгибы в многомодовых волокнах приводят к переходу части энергии с одних мод на другие. Потери на микроизгибы в таких волокнах не зависят от длины волны и рассчитываются по формуле

,

где k - коэффициент, зависящий от амплитуды и длины микроизгибов; а - радиус сердечника стекловолокна; b - диаметр оболочки.

В одномодовых волокнах в отличие от многомодовых потери вследствие микроизгибов зависят от длины волны. Если потери вследствие микроизгибов для многомодового волокна с диаметром сердечника 50 мкм и = 1,0% составляют , то потери для одномодового волокна рассчитываются по формуле

,

где - радиус поля моды.

На первый взгляд кажется, что с увеличением длины волны затухание на микроизгибы уменьшается. Однако происходит увеличение потерь, так как с увеличением длины волны растет радиус поля моды:

, где

С точки зрения электродинамики, тот же процесс можно объяснить в других терминах. Поле распространяемого излучения, концентрируясь в сердцевине, частично выходит в оболочку (поэтому диаметр модового поля всегда немного больше, чем диаметр сердцевины), затухая по экспоненциальному закону. В месте изгиба волокна эта периферийная часть моды распространяется с фазовой скоростью, превышающей скорость света в среде оболочки и, в конце концов, излучается.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Разработка фильтра для доплеровского измерителя скорости и угла сноса
Доплеровский измеритель скорости и угла сноса (ДИСС) представляет собой радиолокационную станцию, предназначенную для автоматического непрерывного измерения и индикации составляющ ...

Расчет характеристик сигналов и каналов связи
Связь - это постоянно развивающаяся отрасль техники. Все более увеличивающееся информационное пространство человечества требует эффективных средств коммуникации, именно поэтому развитие связи и переда ...

Проектирование электронного блока в типовом корпусе
Для обеспечения нормального функционирования электронных устройств, прежде всего, необходимы источники энергии, которые называют источниками питания. Для этой цели в большинстве случаев ...

Копирайт 2019 : www.ordinarytech.ru