Сәуле өту режимі

Талшықтағы сәуленің таралуы келесі суретте көрсетілген (сурет). Сәуле жарық өткізгішті бойлай таралуы үшін ол талшықтың осіне бойынша өстерi бұрышпен кiруi керек, яғни ойдағы кiретiн конусқа тию қажет. Бұл сыни бұрыштың синусы NA жарық өткiзгiш сандық апертурасы деп аталады.

Сурет 5. Талшыққа жарықтың енуі 1 –кіру конусы 2 – остік мод 3 – төменгі тәртіпті мод 4 – жоғарғы тәртіпті мод 5 – сыни бұрыш  

Көпмодалы талшықты (кең жолақты талшықта) өзектің және қабықтың сыну көрсеткіштері 1-1,5 пайызға (мысалы 1,515: 1,50) айырмашылығы бар. Сонымен қатар апертура NA-0,2-0,3, және жарық өткізгіш енетін бұрыш остен 12-18° асырмайды. Бірмодалы талшықта сыну көрсеткіштері бұдан да төмен (1,505:1,50), апертура NA-0,122 және бұрыш остен 7°-қа аспайды. Апертура көп болған сайын талшықтағы сәуле жеңілдене түседі, бірақ сонымен қатар модалық дисперсия үлкейіп, өткізу жолағы тарылады.

Сандық апертура оптикалық каналдардың барлық каналдарымен-жарық өткізгіш, деректемелер, сәуле шығарудың қабылдағыштарымен сипатталады.

Былайша айтқанша талшықтағы сигналдар Максвелл теңдеулерімен есептеледі. Көпшілік жағдайда жақын геометриялық оптикамен қолдануға мүмкіндік бар. Сигналдың таралуын геометриялық оптика позициясымен қарастыратын болсақ бұрыштар бойымен енетін сәулелер түрлi траекториялармен таралады (сурет).

Сурет-6. Жарық өткізгіштегі толқындардың таралуы: а –бірмодалы, б – көпмодалы сатылы профильмен, в – көп модалы градиент профилімен[6] 1 - сыну көрсеткiштiң профильі; 2 - кiру импульсы; 3 - шығу импульсы.  

Оптикалық талшықтар негізгі типтері. Сәулелік жол дөңгелек немесе төртбұрышты диэлектрлік (стержень) болып табылады, диэлектрлік жабылғымен (қабықпен) қоршалған өзекше деп аталады. Сәулежолды және де жабу түріндегі екінші жабылғымен қоршайды, ол талшықтың механикалық қорғаушысы; жаб сонымен қатар іштен түсетін немесе талшық сыртынан келетін жарықты жұтқыш қызметін атқарады. Сондай-ақ ол талшық өзекшесінен (қабықтың) жабылғының сыртқы шекарасынан толық шағылысу жасамайтын жарық сәулелерінің кез келген зиянды интерференциясын басып тастайды, олар жабумен жұтылады.

Талшықтардың негізгі үш түрі бар: сатылы сыну коэффициенті бар көпмодалы, сыну коэффициентінің жайлап өзгеруі бр көпмодалы және бір модалылар.

Сатылы сыну коэффициенті бар көпмодалы сәулежол өзекше мен жабылғы арасындағы шекарада сыну коэффициентінің шұғыл өзгерісі болуымен сипатталады.

Сыну коэффициентінің жайлап өзгерісі бар көпмодалы сәулежол талшық оптикалық өсіне қарай бағытта сәуленің үздіксіз ауытқуы түріндегі жарық таралуы болуымен сипатталады.

Жарық кішкене ГШ бар облыстарда тезірек таралады, ал бұл таралу уақытының айырмасының төмендеуіне яғни дисперсиясына әкеледі. Дисперсия минималді болады, егер профиль пішіні параболикалыққа жақындаса.

Бірмодалы сәулежолдардың жиіліктер жолағының шектік енуі және таралудың белгілі сипаттамалары бар. Ол аса көлемді ақпаратты алыс қашықтықтарға таратуға идеалды түрде жарайды. Бірмодалы сәулежолдардың сыну көрсеткіштері әртүрлі болады.

Сипаттамалары: l = 0,85 мкм NA=0,1-ге тең болғанда өшудің 1 дБ/км-ге тең шектік мәні бар. Жиіліктер жолағы 40 ГГц×км-ге тең және материалдағы дисперсиямен және сәулежолдық дисперсиямен шектеледі.

Қолдану коды бойынша оптикалық жымдастыру классификациясына сәйкес оптикалық күшейткіштері бар көпканалды ТОТЖ-рі келесі типтегі бірмодалы талшықтары бар оптикалық кабельдермен жұмыс істе алады:

- МСЭ-Т G.625 (SMF-single mode fiber) нұсқауына сәйкес стандартты талшық;

- МСЭ-Т G.653 (DSSMF-dispersion shifted single mode fiber) нұсқауына сәйкес 1,55 мкм тасқын ұзындықтарына ығысқан дисперсиясы бар талшық;

- МСЭ-Т G.655 (NZ DSSMF-non-zero dispersion shifted single mode fiber) нұсқауына сәйкес нөлдік емес ығысқан дисперсиясы бар талшық.

1,55 мкм терезедегі өшуі бойынша түгел талшықтың үш типі де шамамен бірдей, бірақ хроматикалық дисперсиясы сипаттамаларымен ерекшеленеді. Бір арнасы ТОТЖ-лер үшін SMF-қа қарағанда DSSMF-ті қолдану кең жолақтылық бойынша регенерация учаскесінің ұзындығы айтарлықтай үлкейтуге мүмкіндік береді, өйткені DSSMF үшін нөлдік дисперсия толқын ұзындығы l0 1,55 мкм жұмыс диапазоны ортасына жылжыған. Бірақ та оптикалық күшейткіштері бар көпарналы. ТОТЖ үшін нәтиже теріс болып шығады, өйткені осы жағдайда болатын сызықты емес эффектілер әсері l0/5/ толықн. Ұзындығы төңірегінде шұғыл өседі.

Жоғары өткізгіштік қабілеті бар ТОТЖ үшін SMF-ді қолдану (бір арналы үшін ³ 10Гб/с және көпарналы ТОТЖ үшін ³ 40Гб/с) регенерация учаскесі толқын ұзындығы шұғыл төменеуінен іс жүзінде мүмкін болмайды. Сондықтан жоғарғы өткізгіштік қабілеті бар көпканалды ТОТЖ үшін талшықтық үшін типін - NZDSSMF-ні қолданған қолайлы, DSSMF-мен салыстырғанда оның ерекшелігі 1,55 мкм терезеде l0 толқын ұзындықтары жұмыс диапазонының шегінен шығарылған, бірақ SMF-пен салыстырғанда 1,55 мкм терезесінде дисперсияның әжептәуір төменгі мәніне ие. [3]

Дата добавления: 2015-09-06