Расчет зависимости потерь оптического волокна от погрешностей изготовления

Министерство образования и науки РФ

Томский Государственный Университет Систем Управления Радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра Сверхвысокочастотной и Квантовой Радиоэлектроники (СВЧиКР)

Расчет зависимости потерь оптического волокна от погрешностей изготовления

Выполнил студент гр. 159:

Дё И.В.

Задание 1

Исходные данные

Согласно заданию, было взято многомодовое оптическое волокно фирмы corning, с диаметром сердцевины 62.5 мкм.

Рис. 1

Рис. 2

1.1 Рассогласование апертур передающего и принимающего волокон

Если числовая апертура передающего ОВ больше числовой апертуры принимающего, то возникнут потери мощности оптического сигнала из-за различных числовых апертур. Потери можно вычислить по формуле

Где ∆NA- изменение апертуры за счет погрешности изготовления

NA = 0,275

∆NA изменяется от 0 до 0,015

Рисунок 3 Потери мощности за счет рассогласования апертур

.2 Различие диаметров сердцевин соединяемых волокон

Потери, возникаемые из-за различия соединяемых волокон определяются по формуле:

Где ∆D - изменение диаметра волокна за счет погрешности изготовления

D = 62.5мкм

∆D изменяется от 0 до 2,5 мкм

Рисунок 4 Потери мощности за счет различия диаметров сердцевин волокон

.3 Потери при радиальном смещении волокон

Потери при радиальном смещении волокон определяются по формуле

Где L- радиальное смещение

D = 62.5 мкм

L изменяется от 0 до 1.5 мкм

Рисунок 5 Потери при радиальном смещении волокон

1.4 Потери при угловом смещении волокон

Потери при угловом смещении волокон определяются по формуле:

Где Ө- величина углового смещения

NA = 0,275

Величину углового смещения определим из допуска на апертуру по формуле:

Ө=arcsin(∆NA)

Ө= arcsin(0.015)=0.86

Рисунок 6 Потери при угловом смещении волокон

1.5 Потери при осевом смещении волокон

Потери мощности при осевом смещении волокон определяются по формуле:

Где S- величина осевого смещения

NA = 0,275

n=1.496 На длине волны 850 нм

n=1.491 На длине волны 1310 нм

Рисунок 7 Потери при осевом смещении волокон

Выводы: Были рассчитаны различные виды потерь, которые могут возникнуть при погрешностях в соединении волокна. Cамые большие потери происходят при угловом смещении волокон.

Задание 2

Исходные данные

Согласно заданию, было взято оптоволокно ITU-T G.657 фирмы Corning

Рис. 8

2.1 Рассогласование апертур передающего и принимающего волокон

Потери мощности оптического сигнала из-за различия числовых апертур соединяемых ОВ происходят, если числовая апертура передающего ОВ больше числовой апертуры принимающего, и вычисляются по формуле:

Где ∆NA- изменение апертуры за счет погрешности изготовления

Величину апертуры вычислим исходя из остальных данных

Следовательно

Где V -нормированная частота.

d- диаметр модового пятна на длине волны 1550нм

λ = 1310 нм

∆NA=0,005

Рисунок 2.1 Потери за счет рассогласования апертур

2.2 Различие диаметров сердцевин соединяемых волокон

Эти потери определяются по формуле:

Где ∆D- изменение диаметра волокна за счет погрешности изготовления

D = 8,6 мкм

∆D изменяется от 0 до 0,4 мкм

Рисунок 2.2 Потери за счет различия диаметров сердцевин волокон

2.3 Потери при радиальном смещении волокон

Потери при радиальном смещении волокон определяются по формуле

Где L- радиальное смещение

D = 8,6 мкм

L изменяется от 0 до 0.4мкм

Рисунок 2.3 Потери при радиальном смещении волокон

2.4 Потери при угловом смещении волокон

Потери при угловом смещении волокон определяются по формуле:

Где Ө- величина углового смещения

NA = 0,117

Величину углового смещения определим из допуска на апертуру по формуле:

Ө=arcsin(∆NA)

Ө= arcsin(0.005)=0.286

Рисунок 2.4 Потери при угловом смещении волокон

.5 Потери при осевом смещении волокон.

Потери при осевом смещении волокон определяются по формуле:

Где S- величина осевого смещения

NA = 0,117

n=1.4675 На длине волны 1310 нм

волокно оптический сигнал апертура

Рисунок 2.5 Потери при осевом смещении волокон

Выводы: Были рассчитаны различные виды потерь, которые могут возникнуть при погрешностях в соединении волокна.