Переходное затухание и защищенность от взаимных помех в оптических кабелях

Поле, проникающее через оптическую оболочку и действующее вне световода, воздействует на соседние световоды и является источником переходных помех. Зная напряженность поля, создаваемого влияющим световодом, можно определить напряженность переходного поля помех, возникающего в соседнем световоде.

Так как соседний световод имеет аналогичную оптическую оболочку, помехи в нем будут испытывать принципиально такое же затухание, как и во влияющем световоде. Однако разница будет в последовательности прохождения лучей различных сред. Во влияющем световоде эта последовательность выражается в виде , а в световоде, подверженном влиянию, – . Если для первого световода коэффициент ослабления помех равен , то для второго – .

Кроме того, следует ввести параметр , характеризующий оптическую связь между световодами. Он может быть выражен через отношение угла излучения к полной окружности и зависит от расстояния между световодами и их диаметров: , где , d – диаметр световода; r – расстояние между центрами влияющего и подверженного влиянию световодов.

Тогда .

При выводе формул для расчета уровня переходных помех необходимо также учесть апертурный угол и соответственно числовую апертуру: .

Учитывая, что напряженность поля вдоль линии меняется по экспоненциальному закону ( ), для элементарного участка линии dz, находящегося на расстоянии z от начала, можно записать следующее выражение для переходных помех, создаваемых в соседнем световоде:

.

Помехи распространяются к началу и концу второго световода, подверженного влиянию.

На линии длиной для ближнего конца имеем

.

Здесь характеризует распространение переходных помех к началу второго световода.

На линии длиной для дальнего конца имеем

.

Здесь характеризует распространение переходных помех к концу второго световода.

Если волоконные световоды обладают одинаковыми параметрами , то получим

.

Для дальнего конца при возникает неопределенность , решая которую, можно установить, что она соответствует . Тогда

.

Обычно в линиях связи взаимное влияние характеризуется параметром А – переходным затуханием в логарифмических единицах, дБ. При этом переходное затухание на ближнем конце

.

Переходное затухание на дальнем конце

Соответственно защищенность от помех

.

На рис. 41 показана зависимость переходного затухания от толщины оболочки. Из рисунка видно, что с увеличением толщины оболочки резко уменьшается излучение и растет переходное затухание.

Рис. 41. Зависимость переходного затухания от толщины оболочки

При тонких оболочках переходное затухание составляет всего 30–60 дБ, что приводит к заметным взаимным помехам между волокнами. В реальных оптических кабелях переходное затухание составляет 70–100 дБ и выше.

На рис. 42 приведена частотная зависимость переходного затухания.

Рис. 42. Зависимость переходного затухания от частоты

Возрастание переходного затухания с увеличением частоты имеет закономерное физическое объяснение: с ростом частоты электромагнитное поле все больше концентрируется в сердечнике световода и меньше проникает в оболочку и окружающее пространство, в результате взаимное влияние уменьшается, а переходное затухание растет. При частотах меньше критической f₀ поле излучается в окружающее пространство, и эффективная передача по световоду невозможна.

С увеличением расстояния между световодами переходное затухание возрастает по логарифмическому закону. Чем меньше апертурный угол, тем более полого распространяется луч и выше переходное затухание оптического кабеля.

В оптическом кабеле обычно под общей наружной оболочкой размещается большое число волоконных световодов. Поэтому необходимо учитывать также влияние соседних окружающих волокон.

Следует иметь в виду, что приведенные формулы справедливы для прямолинейных световодов регулярных конструкций. Имеющиеся в реальных условиях неоднородности могут существенно увеличить взаимные помехи и снизить переходное затухание.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: