2020-04-20
101
Розрахунок первинних параметрів оптичного волокна
Одномодове оптичне волокно (ООВ) є направляючою системою для поширення електромагнітних хвиль. Для їхнього поширення по світловоду використовується відоме явище повного внутрішнього відображення на границі двох діелектричних середовищ n1 і n2, де n1 − середовище поширення хвилі НЕ11, обмежена середовищем n2, при цьому n1<n2/1/.
Середовищем поширення й обмеження є кварцове скло з різною концентрацією легуючих добавок для одержання різних показників переломлення (ПП) n1 і n2, n1 =1,46 і n2 = 1,457.
Визначимо відносне значення ПП:
По оптоволокну ефективно передаються тільки промені, укладені усередині тілесного кута 
, величина якого обумовлена кутом повного внутрішнього відображення. Цей тілесний кут характеризується числовою апертурою:
де 
- апертурний кут падіння лучачи,
= arcsin 0,093 = 5,336°
Для ООВ діаметр сердечника вибирається таким, щоб забезпечити умови поширення тільки однієї моди НЕ 11. У цьому випадку, з умови одномодовости, нормована частота:
|
|
|
,
де d = 10 мкм - діаметр серцевини ОВ;
=1,3 мкм - довжина хвилі оптичного випромінювання.
Одномодова передача реалізується на гібридній хвилі НЕ11 ця хвиля нульове значення кореня функції Бесселя Pnm=0,000, отже, вона не має критичної частоти і може поширюватися при будь-якій частоті. Всі інші хвилі мають кінцеве значення, і вони не поширюються на частотах нижче критичної. Інтервал значень Рnm, при яких поширюється лише один тип хвилі НЕ11 знаходиться в межах 0<Pnm<2,25. Тому при виборі діаметра серцевини ОВ и виборі частоти передачі виходимо з цієї умови Pnm=l,883.
Визначимо критичну частоту, при якій поширюється лише один тип хвилі НЕ 11:
, Гц
де з = 3 ∙ 108 м/с - швидкість світла.
(Гц)
Визначимо також довжину хвилі:
(мкм)
Таким чином, по даній направляючій системі поширюється лише одна хвиля НЕ11 при 
про = 1,298 мкм.
