відмінності групових швидкостей мод світлові імпульси розширюються, і це явище називається межмодовой дисперсією. p> У одномодовом волокні існує тільки одна мода поширення, тому таке волокно характеризується постійним розподілом поля в поперечному перерізі, в ньому відсутня межмодовая дисперсія, і воно може передавати випромінювання з дуже широкою смугою модуляції, обмеженої тільки іншими видами дисперсії.
Згасання оптичного волокна
У міру поширення світла в оптичної середовищі він слабшає, що носить назву загасання середовища - загасання ОВ. Загасання залежить від довжини хвилі випромінювання, що вводиться у волокно. У Нині передача сигналів по волокну здійснюється в трьох діапазонах: 850 нм, 1300 нм, 1550 нм, так як саме в цих діапазонах кварц має підвищену прозорість. Загасання (рис. 3.1) зазвичай вимірюється в дБ/км і визначається втратами на поглинання і на розсіяння випромінювання в оптичному волокні:
- релєєвськоє розсіяння;
- розсіяння на дефектах волокна;
- власне поглинання кварцового скла;
- домішкове поглинання;
- поглинання на мікро і макроізгібах.
В
Рис. 3.1. Загасання. p> Ступінь втрат визначається коефіцієнтом загасання , який в загальному вигляді дорівнює:
(3.1.1)
де - коефіцієнт загасання, обумовлений втратами на поглинання світлової енергії. Власне поглинання кварцового скла визначається поглинанням фотонів при якому енергія фотона переходить в енергію електронів або в коливальну енергію решітки. Спектр власного електронного поглинання кварцового скла лежить в ультрафіолетової області (<0,4 мкм). Спектр поглинання решітки лежить в інфрачервоній області (> 7 мкм). Оскільки структура кварцового скла аморфна, смуги поглинання мають розмиті межі, а їх В«хвостиВ» заходять у видиму область спектру. У другому і третьому вікнах прозорості в ді8 =] апазоне довжин хвиль 1,3-1,6 мкм втрати, викликані власним поглинанням, мають порядок 0,03 дБ/км.
- коефіцієнт загасання, обумовлений релєєвського розсіюванням на неоднорідностях матеріалу ОВ, розміри яких значно менше довжини світлової хвилі, і тепловими флуктуаціями показника заломлення. Цей вид розсіювання визначає теоретичну кордон, нижче якої загасання не може бути зменшено і в сучасних ОВ є основним джерелом втрат в робочих областях спектра. Релєєвськоє розсіювання викликається розсіюванням на неоднорідностях показника заломлення, що виникли в розплавленому кварці у зв'язку з локальними термодинамічними флуктуаціями концентрації молекул (щільності) кварцу через їх хаотичного руху в розплавленому стані. При затвердінні волокна неоднорідності, що виникли в розплавленої фазі, застигають у структурі кварцового скла. Коливання щільності призводять до випадковим флуктуацій показника заломлення в масштабі, меншому, ніж довжина світлової хвилі. p> - коефіцієнт загасання, викликаний присутніми в ВВ домішками, що приводять до додаткового поглинання оптичної потужності, це іони металів (Fe, Cu, Ni, Mn, Cr), викликають поглинання в діапазоні довжин хвиль 0,6-1,6 мкм, і гідроксильні групи (ОН), через які з'являються резонансні сплески загасання на довжинах хвиль 0,75 мкм, 0, 97 мкм і 1,39 мкм.
- додаткові втрати, зумовлені деформацією ОВ в процесі виготовлення кабелю, викликаної скручуванням, вигином, відхиленням від прямолінійного розташування і термомеханічними впливами, мають місце при накладенні оболонок і покриттів на серцевину волокна при виготовленні ОК (їх називають кабельними). ​​
- коефіцієнт загасання, залежить від довжини хвилі оптичного випромінювання і за рахунок поглинання в інфрачервоній області зростаючий в показовою ступеня з ростом довжини хвилі.
В даний час в техніці зв'язку в основному застосовуються кварцові ОВ, область ефективного використання яких знаходиться в діапазоні довжин хвиль до 2 мкм . На більш довгих хвилях в Як матеріал для волокна використовуються галоїдні, халькогенідні і фторидні скла. У порівнянні з кварцовими волокнами вони мають більшої прозорістю і забезпечують зниження втрат на кілька порядків. З появою ОВ з нових матеріалів стає реальним створення ВОЛЗ без ретрансляторів. p> Згасання оптичного хвилеводу враховується при розрахунку енергетичного бюджету. p> Загасання оптоволоконної лінії з урахуванням втрат на рознімних з'єднаннях і сростках (нероз'ємних з'єднаннях) визначається за формулою:
(3.1.2)
де і - значення втрат на зростку і роз'ємі відповідно, іВ - Кількість зростків і роз'ємних з'єднань протягом оптоволоконної лінії довжиною L , - кілометріческій коефіцієнт загасання оптичного волокна, вимірюваний в дБ/км.
Тоді енергетичний бюджет розраховується за формулою:
(3.1.3)
де і - потужність джерела оптичного випромінювання та чутливість фотоприймача в дБ відповідно; і - експлуатаційний запас для апаратури і для кабелю, (...
