Лабораторная работа №1 по дисциплине: Направляющие системы электросвязи. Вариант №9

Лабораторная работа No1. Исследование собственных и дополнительных затуханий в оптических кабелях связи.
 1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель работы является проведение компьютерного эксперимента по исследованию собственных и дополнительных затуханий в оптических кабелях связи:
- собственных затуханий;
- затуханий в местах соединений оптических волокон;
- затуханий на микроизгибах и макроизгибах.

 2.ПРОГРАММА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
2.1 Расчет и построение таблицы зависимости затухания из-за поглощения энергии в
материале от длинны волны.
2.2 Моделирование и построение графика зависимости затухание из-за Релеевского
рассеяния от длинны волны.
2.3 Компьютерное моделирование и построение графика зависимости затухания от
длинны волны в инфракрасной области.
2.4 Моделирование и построение графика зависимости затуханий из-за различия
числовых апертур.
2.5 Расчет затухания из-за различия диаметров сердцевины оптического волокна.
2.6 Компьютерное моделирование затухания из-за углового смешения сердцевины
оптического волокна.
2.7 Моделирование затуханий из-за осевого смещения оптических волокон.
2.8 Расчет затуханий из-за радиального смешения оптических волокон.
2.9 Компьютерное моделирование затуханий на микроизгибах оптического волокна.
2.10 Моделирование затуханий на макроизгибах градиентного оптического волокна.

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ

В общем виде затухание оптического сигнала определяется соотношением:
     (1)
где – вносимое затухание, зависимое от длины волны ;
и – мощности оптического сигнала соответственно на выходе и входе оптического волокна (или его отрезка), выраженные в Вт, мВт или мкВт.

Собственные затухания поглощения в оптическом волокне вычисляются по формуле:
     (2)
где
n1 – показатель преломления материала сердцевины;
– тангенс угла диэлектрических потерь;
– длина волны, км.

Суммарные потери на Рэлеевское рассеяние зависят от длины волны по закону и количественно могут быть оценены по формуле:
     (3)
где
Кр – коэффициент рассеяния, для кварца равный 0,8 [(мкм4· дБ)/км];

Потери в инфракрасной области вычисляются по формуле:
    (4)
где
с и k – постоянные коэффициенты (для кварца k = (0,7 0,9)·10-6 м., с = 0,9).

Потери мощности оптического сигнала из-за различия числовых апертур соединяемых ОВ происходят в том случае, если числовая апертура передающего ОВ больше числовой апертуры принимающего. Эти потери вычисляются по следующей формуле:
     (5)
При < апертурные потери не возникают.

Когда диаметр сердцевины передающего ОВ больше диаметра сердцевины принимающего, имеют место потери, так как часть оптической мощности распро-страняется в оболочке принимающего ОВ. Эти потери определяются по формуле:
     (6)
При потери не возникают.

Потери при угловом , радиальном L и осевом S смещениях определяются соответственно формулами:
    (7)
     (8)
    (9)
где
NA – апертура волокна;
D – диаметр светонесущей части волокна;
L – радиальное смещение;
S – осевое смещение;
n0 – показатель преломления среды, заполняющей пространство стыка.

Дополнительные потери из-за микроизгибов обусловлены связью мод в местах деформаций ОВ, зависят от статистики этих хаотически распределенных деформаций по длине ОВ и оцениваются по формуле:
     (10)
где
h — высота (радиус) микроизгиба;
а — радиус сердцевины ОВ;
2b — диаметр ОВ по оболочке;
N — число микроизгибов. Для расчетов принимаем N =1.

Оценить дополнительные потери за счет макроизгибов градиентного волокна можно по формуле:
   (11)

Лабораторная работа 1 11.11.2020 12.11.2020 Зачет Уважаемый, лабораторная работа №1 зачтена. Горлов Николай Ильич