Меры по уменьшению взаимного влияния между оптическими волокнами

Для уменьшения эффекта излучения энергии и снижения взаимных помех в волоконно-оптических кабелях проводятся следующие защитные мероприятия.

1. Увеличение толщины оболочки и применение покрытия из поглощающего материала, которое одновременно выполняет роль механической защиты волоконного световода.

2. При конструировании трехслойного волоконного световода сердечник–оболочка–покрытие необходимо соблюдать следующее соотношение между показателями преломления: n₁> n₂> n₃. В этом случае ослабевают вытекающие волны и уменьшаются взаимные переходные помехи. В качестве покрытия целесообразно использовать пористый материал с малым значением n₃.

3. Поскольку взаимные влияния волоконных световодов зависят от их взаимного расположения (чем ближе расположены световоды и плотней соприкасаются между собой, тем больше влияния), то стремятся по возможности удалить волокна друг от друга.

4. При расчете взаимных влияний в оптических кабелях исходят из того, что при повивной и гексаганальной скрутках внутренние световоды испытывают влияние всех окружающих световодов, в то время как световоды, расположенные во внешнем повиве, – в основном лишь трех соседних световодов.

5. Исполнение максимальной однородности световодного тракта.

Контрольные вопросы

1. Назовите природу появления взаимных влияний между оптическими волокнами.

2. Как нерегулярности в световоде влияют на переход энергии между оптическими волокнами?

3. Как зависит коэффициент ослабления помех от частоты?

4. Как зависит коэффициент ослабления помех от толщины оболочки?

5. Что такое переходное затухание?

6. Как зависит переходное затухание в оптическом кабеле от частоты и толщины светоотражающей оболочки?

7. Назовите мероприятия по уменьшению взаимного влияния между оптическими волокнами.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СИГНАЛОВ ПО ОПТИЧЕСКОМУ КАБЕЛЮ

Общие положения

Передача сигналов по оптическому кабелю имеет свои особенности, которые связаны со способом передачи оптических сигналов, а также с тем, что распространение излучения по световоду является многомодовым (многолучевым).

Предварительно рассмотрим, что представляет собой оптический сигнал, распространяющийся по кабелю. Если электрический сигнал u(t) модулирует излучатель, например, изменяет ток накачки полупроводникового лазера в соответствии с изменением u(t), изменяется мощность излучения лазера. Следовательно, по кабелю распространяется сигнал:

p(t) = ku(t),

где p(t) – мощность оптического сигнала; k – коэффициент пропорциональности.

При этом полагаем, что излучатель не вносит никаких искажений. Если бы оптический кабель и фотоприемник не вносили никаких искажений, то на его выходе (после фотоприемника) возникал бы сигнал той же формы, что и на входе u(t).

Так, если входной сигнал представляет собой синусоидальное напряжение где – частота, модулирующая излучатель, то при указанных выше допущениях на выходе кабеля также присутствовал бы синусоидальный электрический сигнал (фазовый сдвиг не принимаем во внимание). В действительности возникают неизбежные искажения.

При передаче синусоидального сигнала мощность излучения будет меняться по закону

, (15.1)

где Р₀ – мощность излучения при отсутствии модуляции; М – глубина модуляции.

Здесь мощность оптического излучения определена как эффективное значение мощности за период оптической частоты и пропорциональна квадрату напряженности (Н – магнитного или Е – электрического поля). Если перенос излучения осуществляется только одной модой, получим выражение, описывающее изменение во времени поля излучения (например, электрического) в таком виде:

, (15.2)

где – оптическая частота; Е_m – амплитуда напряженности поля Е.

Таким образом, при принятом способе передачи оптических сигналов, т. е. модуляции мощности оптического излучения, сигнал, распространяющийся по кабелю, содержит не одну частоту модуляции, а спектр частот.

Если бы по закону модулирующего сигнала изменялась не огибающая мощность излучения, а электрическое поле, в рассматриваемом случае это изменение описывалось бы выражением

.

Спектр этого сигнала, как известно, содержит только три составляющие на частотах . Спектр же, определяемый выражением (15.2), содержит бесконечное число частот хотя и быстро убывающих амплитуд. Отсюда следует, что при модуляции оптической мощности спектр передаваемого сигнала обогащается, что дает свой вклад в искажение сигнала. Следует отметить, что при М = 1 спектр содержит только две составляющие на частотах . Так как в реальных световодах существует большое число мод, то спектральный состав распространяющегося по оптическому кабелю сигнала оказывается более сложным, чем излучаемого.

В связи с тем, что обычно оперируют с выражением для огибающих, а частоты модуляции , то указанное обобщение спектра незначительно сказывается на условии распространения сигналов, однако учитывать это обстоятельство необходимо, особенно при измерениях характеристик передачи оптического кабеля.

Другой особенностью передачи сигналов по ОК является многомодовое распространение. Независимо от закона, описывающего профиль показателя преломления сердечника световода, можно в самом общем случае указать те факторы, которые определяют распространение и искажение оптических сигналов:

 различие коэффициентов распространения на данной частоте для разных мод;

 нелинейную зависимость от частоты коэффициента распространения для данной моды;

 дисперсию в материале, т. е. зависимость показателя преломления от частоты.

Все эти факторы приводят к различиям скоростей распространения модовых составляющих сигналов в зависимости от i-го порядка моды и частоты . Совокупное действие этих факторов определяет характеристики передачи оптического кабеля (частотные, временные), а также интегральные и частные параметры искажений (дисперсия импульсов, среднеквадратические и линейные значения ширины полосы частот и т. д.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: