Оценка параметров оптического волокна, Выбор рабочей длины волны - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
Выбор рабочей длины волны
Форма и длительность оптических импульсов. Оптические импульсы характеризуются зависимостью:
P(t)=P0F(t)
Длительность импульсов характеризуют полной длительностью TFWHM (TFWHM - это время, в течение которого мощность импульса постоянно превышает половину от максимального значения.) по уровню половины максимальной мощности (full width at half-maximum). Мера длительности импульса - корень из временной дисперсии импульса уф. Сама временная дисперсия у2ф.:
Где - энергия импульса и координата центра импульса, которую можно считать временем прибытия импульса, а угловые скобки означают операцию усреднения по времени.
Импульсы стандартной формы. При теоретическом анализе работы систем связи часто используются импульсы стандартной формы, перечисленные ниже. Гауссов импульс F(t)=exp(-t2/T20),
TFWHM=2(ln2)1/2T0=1,665T0=2,35уф. Импульс в форме гиперболического секанса
Супергауссов импульс
При m = 1 форма этого импульса представляет собой обычный гауссовский импульс. С увеличением m передний и задний фронты супергауссовского импульса становятся все более крутыми. Если определить длительность переднего фронта TN как время, в течение которого мощность импульса возрастает от 10 до 90% от пиковой мощности, то получим TN=(ln9)To/2m=1,1To/m.
Это выражение позволяет оценить m из измерения T0 и TN. Как видно из формулы, увеличение m приводит к росту крутизны фронта. При неограниченном увеличении m супергауссовский импульс переходит в прямоугольный импульс.
Прямоугольный импульс
Электрическое поле оптических импульсов. Зависимость мощности от времени не полностью описывает оптический импульс, распространяющийся в одномодовом волокне. Оптический импульс представляет собой всплеск электромагнитного излучения конечной длительности, распространяющийся вдоль оси z. Для его полного описания надо задать изменение во времени электрического поля E(t, x,y) в некотором сечении волокна. Относительное распределение поля внутри одномодового ОВ в поперечном сечении часто можно считать постоянным и для многих типов ОВ известным. В этом случае импульс полностью описывается зависимостью напряженности электрического поля во времени E(t), поскольку
E(t, x,y)=e(x, y)A(x, y)E(t)
Где e(x, y), A(x, y) характеризуют моду ОВ.
Электрическое поле E(t) короткого оптического импульса колеблется с угловой частотой щ0, соответствующей центральной световой длине волны импульса л0. Используется комплексное представление поля E(t), действительная часть равна электрическому полю:
Отделим член, быстро осциллирующий на несущей частоте, от более медленно меняющейся компоненты, которая называется комплексной амплитудой поля:
Комплексная амплитуда представлена в виде произведения действительной амплитуды на фазовый множитель:
Интенсивность оптического импульса связана с мощностью выражением
Где - эффективная площадь сечения оптического волокна.
Спектр оптических импульсов Спектр оптических импульсов можно вычислить, используя преобразование Фурье. Введем комплексную функцию
Энергетический спектр сигнала определяется квадратом модуля функции
Критические длины волн и частоты. Световоды имеют частоту отсечки (критическую частоту f0), и по ним возможна передача лишь волн длиной меньше диаметра сердцевины световода (<d).
Суммируя значения поперечных состовляющих g сердцевины и оболочки, получаем:
G12+g22=k12 - k22=k0(n12 - n22), (1.2.1)
Где k0=2 pi/=2 pi f/c; g12=k12 - b2 - поперечная составляющая волнового числа сердцевины; k1=2 pi/ - волновое число сердцевины; b - коэффициент распространения в световоде.
Для определения f0 надо принять g2=0, т. к. при значениях g2>0 поле концентрируется в сердцевине световода, а при g2=0 оно выходит из сердцевины и процесс распространения по световоду прекращается. Тогда:
G12=k0(n12 - n22), (1.2.2) f0= pi(n12 - n22)1/2
Умножив числитель и знаменатель на радиус сердцевины r1,получим:
F0=g1 c r1/pi d(n12 - n22)1/2 , (1.2.4)
Где d - диаметр сердцевины волокна
0=v1/f0=(n12 - n22)1/2
Где g1=Pnm - параметр, характеризующий тип волны (моду). Значения Pnm для различных типов волн 0 можно найти в специализированной литературе по ОК. Из формулы видно, что чем толще сердцевина световода и чем больше отличаются n1 и n2 , тем больше критическая длина волны и ниже f0.
F0 для различных типов волн Pnm и диаметра сердцевины d приведены в таблице 2.5 ( n1=1.51 и n2=1.50 ).
Таблица 2.5 Критические частоты
При определенной л наступает режим, когда q=0 градусов, волна падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей волны, и энергия вдоль световода не распространяется. Это соответствует случаю критической длины волны 0 =d. Поэтому по ОВ возможна передача лишь волн длиной меньше диаметра световода ( <d ).
Рисунок 2.13 - Распространение волны в волоконном световоде для частот: а - очень высоких; б - менее высоких; в - критических
Нормированная частота. Важнейшим обобщенным параметром ОВ, используемым для оценки его свойств, является нормированная частота V:
V=((g1 a)2 - (g2 a)2)1/2=((k12 - b2)+(b2 - k22))2=(k12- k22)1/2=2 pi a(n12 - n22)1/2/
Где a - радиус сердцевины оболочки; n1 - показатель преломления сердцевины; n2 - то же, оболочки
В таблице 2.6 приведены значения нормированной частоты V при различных радиусах сердцевины волокна a, длины волн (n1=1,51).
Таблица 2.6 Нормированная частота
Значение нормированной частоты отсечки соответствует точке пересечения каждой кривой с осью V. В этом случае b/k=n2 поле излучается из световода и процесс распространения прекращается. Нормированная частота находится в пределах 0 <V < 2,405 или V=2 pi a(n12 - n22)1/2<2,405. Из формулы видно, что чем меньше разность dn=n1 - n2, тем при большем радиусе световода обеспечивается одномодовый режим. Так если n1=1,46, то при dn=0,01 радиус a=2,24, а при dn=0.003 получим a<4,09. То есть в последнем случае одномодовая передача реализуется при диаметре сердцевины d=8,2, что соответствует для длины волны 1,3 нм диаметру 10,7 мкм.
Определение профиля показателя преломления. Определим профиль показателя преломления, в зависимости от вида сети (таблица 2.7), в нашем случае магистральная сеть.
Таблица 2.7
Далее произведем выбор типа ОВ в соответствии с таблицей 5.5.
Таблица 2.8
Похожие статьи
-
Выбор типа источника излучения и фотоприемника, их параметры Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: л...
-
В ЦВОСП можно выделить линейный оптический тракт, который может работать на одной длине волны оптического излучения (рис. 3.11, а) или на нескольких...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
Определение энергетического потенциала системы. Энергетический потенциал - определяется как допустимые оптические потери оптического тракта или ЭКУ между...
-
Расчет коэффициента затухания оптического волокна. Расчет коэффициента затухания выполняется на л центральной оптического канала, предварительно...
-
Состав и назначение квантово-электронного модуля (КЭМ). Для повышения надежности и снижения требований к условиям эксплуатации и монтажа источники и...
-
Оценка оптических несущих. Целью данного пункта является определения промежуточных частот и расстояния между соседними каналами. Рассмотрим подробно 3-е...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Выбор оборудования WDM Обзор аппаратуры фирм, выпускающих оборудование DWDM. Tехнология DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) обеспечивает...
-
Параметры передачи оптических волокон - Параметры оптических волокон
К параметрам передачи ОВ относятся: * коэффициент затухания; * дисперсия ООВ; * ширина полосы пропускания МОВ. Коэффициент затухании оптического сигнала....
-
Для сетей доступа разработаны оптические волновые коммутаторы и маршрутизаторы. Основой этих устройств являются волновые конверторы: л-конверторы,...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
Эта технология в зарубежной литературе получила название "wavelength division multiplexing" (WDM). В середине 1990-х годов благодаря широкому внедрению...
-
Геометрические и оптические параметры оптических волокон - Параметры оптических волокон
Основными геометрическими параметрами ОВ являются: диаметр сердцевины; диаметр оболочки; диаметр защитного покрытия; некруглость (эллиптичность)...
-
В эксперименте требовалось определить стабильность оптического излучения приемо-передающего модуля при изменении температуры окружающей среды....
-
Цифровым оптическим линейным трактом (ЦОЛТ) называется тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется цифровым электрическим...
-
В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России...
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Ввиду того, что сравнить экономический расчет не представляется возможным. Оценку данной системы передачи можно дать лишь на стадии промышленного...
-
Анализ путей решения поставленной задачи Постановка задачи следующая: необходимо в несколько раз повысить пропускную способность магистральной ВОЛС...
-
Волоконно-оптические линии связи, используемые для передачи информации, не должны ухудшать характеристики электрических сигналов, то есть должны...
-
Конструктивно эрбиевый усилитель может быть выполнен в каркасном варианте. За основу каркаса прибора, в результате маркетинговых исследований, были...
-
Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью...
-
Второй эксперимент проводился аналогично первому, только фиксировалось допустимое вносимое затухание в линию в зависимости от скорости передаваемой...
-
Анализируя исходные данные технического задания: скорость передачи 10 Гбит/с и л=1550 нм, можно сделать вывод, что система передачи подходит под уровень...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
-
В общем виде ограничивающим фактором при выборе длины участка регенерации может быть как затухание, так и дисперсия. Затухание Приводит к ослаблению...
-
При проектировании волоконно-оптических линий связи предполагается использование цифровых систем передачи синхронной цифровой иерархии SDH. Передача...
-
Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ В соответствии со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится...
-
В смету затрат на выполнение разработки включаются все работы, выполняемые дипломником самостоятельно, а также работниками НИИ и контрагентами. Это дает...
-
Процесс научно - исследовательской работы (НИР) состоит из многих стадий и этапов, выполняемых разными исполнителями, поэтому он должен быть четко...
-
При выборе сетевой магистрали, необходимо принимать во внимание следующие моменты: 1) соответствие стандартам -- совместная работу и взаимозаменяемость...
-
Заключение - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
Целью данной выпускной работы явилась разработка методики проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи повышенной пропускной...
-
Для начала рассмотрим плезиохронную иерархию (PDH), она явилась предпосылкой к появлению синхронной цифровой иерархии (SDH): 1) Принята в США и Канаде. В...
-
Введение - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации
В настоящее время системы связи стали одной из основ развития общества. Рост потребностей в передаче информации привлек к тому что в конце 1990-х годов...
-
К основным характеристикам ВОЛС относятся: заданное качество передачи информации, характеризуемое вероятностью (коэффициентом) ошибки, длина...
-
Структура построения ВОСПИ в этом случае соответствует варианту: лазерный излучатель одномодовой ВОК. При этой структуре возникновения искажений...
-
Кинематика пропускающих и отражательных ГОЭ - Компоненты оптических систем обработки информации
Голограммные оптические элементы (ГОЭ), выполненные в виде объемных пропускающих либо отражательных голограмм, могут использоваться в различных...
-
Электрически короткой Будем считать линию, у которой погонная длина L будет существенно меньше минимальной длины волны в спектре сигнала. L << Min...
-
Методы измерения передаточных и оптических характеристик приведены в табл. 2. Таблица 2. Методы измерения передаточных и оптических характеристик...
Оценка параметров оптического волокна, Выбор рабочей длины волны - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации