Критическая частота и длина волны волоконного световода
При передаче электромагнитной энергии по волокну основная ее часть распространяется внутри сердцевины, часть же проникает в оболочку, где экспоненциально затухает. Степень уменьшения напряженности поля определяется волновым числом оболочки g. При больших значениях волнoвого числа (высоких частотах) поле концентрируется внутри сердцевины. С уменьшением g2 поле перераспределяется в пространстве вне сердцевины и при g2 = 0 выходит из волокна (излучается). Частота, при которой это происходит, называется частотой отсечки, или критической частотой.
Критическая частота определяется при g2=0 и имеет вид:
где V – нормированная (характеристическая) частота волокна.
Характеристическая частота представляет собой обобщенный параметр, включающий диаметр сердцевины, длину волны и коэффициенты преломления сердцевины и оболочки:
Таким образом, каждая мода имеет характеристическую частоту, которая определяет ее область существования. Тип мод определяется также параметром V = Рmn (n характеризует число изменений поля по периметру световода, a m − по диаметру).
B таблице 4.1 приведены значения V для некоторых типов волн.
Таблица 4.1 − Типы волн в оптическом волокне
| n | Значение V = Pnm при m, равном | Тип волны | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 0 | 2.405 | 5.520 | 8.654 | E0m, H0m |
| 1 | 0.000 | 3,832 | 7.016 | HEnm |
| 1 | 3.832 | 7.016 | 10.173 | HEnm |
Из таблицы 4.1 видно, что только одна несимметричная мода НE11 имеет V = 0, а следовательно, эта волна не имеет критической частоты и может распространяться при любой частоте и диаметре сердцевины.
|
|
|
Выбирая параметры световода (λ, d, n1, n2) таким образом, чтобы следующие высшие моды c более высокими частотами отсечки не могли распространяться, можно получить режим распространения только одной (основной) моды НЕ11.
Таким образом, при 0<<V<2,405 наблюдается одномодовый режим распространения.
Рабочая частота и диаметр сердцевины световода при одномодовом режиме выбираются из условий
Практически одномодовый режим достигается при применении волокон c d≈λ. Для увеличения d надо стремиться к уменьшению разницы между показателями преломления сердцевины и оболочки (n1≈n2).
C увеличением диаметра сердцевины и уменьшением длины волны число мод возрастает и устанавливается многомодовый режим передачи.
B настоящее время принято при работе на длинах волн λ=(0,8... 1,6) мкм применять световоды c диаметром сердцевины d = (4...10) мкм для одномодовой передачи и для многомодовой передачи волокна c диаметром сердцевины 50 мкм и 62,5 мкм.
Единицы измерения оптической мощности
При расчете параметров линейно-кабельных сооружений оптической линии связи из-за экспоненциальной зависимости мощности сигнала от расстояния удобно пользоваться логарифмическими единицами, переход к которым позволяет свести основные расчеты мощностей сигналов к операциям сложения и вычитания.
|
|
|
B качестве нулевого уровня в технике оптической связи принято значение Р0 1 мВт, которое примерно соответствует максимальной мощности излучения типичного полупроводникового лазера и светодиода, a под уровнем мощности, дБм (децибелмилливатт), понимается величина
где Рс − мощность оптического сигнала, Вт.
Таким образом, мощность оптического сигнала 1 мВт соответствует уровню 0 дБм, и т.д. При передаче сигнала по волоконнооптической линии часть мощности теряется в оптическом волокне, количественно потери мощности характеризуются важнейшим параметром световода − затуханием. Затухание определяет дальность передачи по оптическому кабелю и его эффективность.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 936; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!