СЛАЙД 6

На слайде показано схематическое распределение интенсивности основной моды в прямом ОВ, которое симметрично относительно оси ОВ. В изогнутом ОВ происходит сдвиг поля основной моды в сторону растянутого участка ОВ. При этом возникают моды излучения и дополнительные изгибные потери.

СЛАЙД 6 (Рефлектограммы потерь в SM волокне на трех длинах волн)

Из рисунка видно, что в изогнутом волокне потери увеличиваются с увеличением длины волны. Объясняется это тем, что при этом увеличивается диаметр моды и все большая часть мощности моды излучается в оболочку волокна. Этот факт используется в рефлектометрии для поиска мест изгиба волокон.

Диаметр моды и, соответственно, относительные мощности, распространяющиеся в сердцевине и оболочке волокна, зависят не только от длины волны.

СЛАЙД 7 (Качественное представление сдвигов поля основной моды, обусловленных одиночным изгибом)

На рисунке представлено схематическое изображение сдвигов поля основной моды, обусловленных одиночным изгибом (а); двумя изгибами с противоположными радиусами кривизны (б) и различными радиусами изгиба (в).

Кроме потерь на излучение, связанных с изгибом волокон, существуют переходные потери, обусловленные резким изменением радиуса кривизны изгиба, как это показано на рисунке в сечении АА^’.

Причиной потерь здесь является рассогласование потерь, и поэтому падающее поле возбуждает не только локальные моды, но и моды излучения, которые и определяют переходные потери.

СЛАЙД 8 (Волокно G:657)

В таблице приведены характеристики волокна G:657, которое нечувствительно у изгибам

СДАЙД 9(Расчет коэффициента затухания)

Для расчета потерь мощности, связанных с частичным излучением поля на изгибе, можно использовать приближенную модель волокна, согласно которой изогнутое волокно представляется токовой антенной бесконечно малой толщины, излучающей в неограниченную среду с показателем преломления, равным показателю преломления оболочки.

В рамках приближения слабонаправляющего волновода излученная мощность не зависит от состояния поляризации волны, при условии R _с >> a. Для этого случая полная излученная из изогнутого волокна мощность будет равна:

, (3.12)

где ; величина I_c задается выражением:

. (3.13)

Доля мощности, излученная из петли длиной 2π R_c, определяется отношением полной излученной мощности к начальной мощности моды:

(3.14)

Из (3.13-3.14) следует, что часть мощности, теряемая на единице длины, или коэффициент затухания мощности γ (Нп/м):

. (3.15)

Доминирующей в этом выражении является экспоненциальная зависимость коэффициента затухания от отношения радиуса изгиба к радиусу сердцевины волокна, т.к. при R_c >> a коэффициент затухания очень мал и относительно «нечувствителен» к остальным множителям выражения

Поскольку химический состав сердцевины и оболочки данного волокна нам не был известен, мы предположили, что оболочка изготовлена из чистого кварца, а сердцевина легирована примесями, увеличивающими показатель преломления. Состав стекла оболочки выбирался, исходя из известной высоты профиля.

Необходимый для проведения расчетов радиус сердцевины волокна a оценивался с использованием приближенного выражения для радиуса модового поля w:

(3.24)

где NA - числовая апертура, определяемая выражением (1.5). Поскольку диаметр модового поля w для каждого волокна известен, уравнение (3.24) можно решить относительно a численным методом.

Полученные для каждого из указанных в табл. 3.1 параметры сведены в табл. 3.2.

Для расчета зависимостей показателей преломления сердцевины и оболочки волокна от длины волны использовалось известное уравнение Селлмейера:

, (3.25)

где A_si и λ _si (i = 0, 1, 2) – коэффициенты Селлмейера

СЛАЙД 10 (Результаты расчета)

Проведенные расчеты показали, что потери в изогнутом участке волокна существенно зависят от его конструкции. Например, было замечено, что они уменьшаются при увеличении высоты профиля. В таблице представлены результаты расчета коэффициента затухания изогнутого участка для волокон с чисто кварцевой оболочкой, диаметром сердцевины 4.5 мкм и различной величиной высоты профиля, которая достигалась использованием для сердцевины германиево-силикатных стекол с различной концентрацией легирующей примеси оксида германия.

Концентр. легир. примеси GeO2, %	3.1	3.5	4.1	5.8	7.0	7.9	13.5
Высота профиля на длине волны 1.55 мкм	0.0032	0.0038	0.0043	0.0061	0.0078	0.0083	0.0149
Коэфф. затух. изогн. участ. (дБ/м) на дл. волны 1.55 мкм с радиусом	3 мм	12593.1	6140.0	2500.2	48.4	0.31	0.044	7.6×10^-15
4 мм	5539.6	1971.8	558.1	2.47	2.6×10^-3	1.9×10^-4	0.0
5 мм	2516.7	654.0	128.7	0.13	2.2×10^-5	8.2×10^-7	0.0
6 мм	1167.0	221.4	30.28	0.007	2.0×10^-7	3.7×10^-9	0.0

Из таблицы видно, что изгибные потери быстро убывают с ростом высоты профиля. Однако увеличение высоты профиля приводит к ухудшению других параметров волокна, например, к уменьшению диаметра модового поля.

СЛАЙД 11 (Итоги)

В диссертации в результате проведенных теоретических и расчетных исследований, направленных на решение поднятой проблемы:

· рассмотрены конструкции и параметры различных типов оптических волокон, применяемых в современных ВОЛС;

· описаны причины появления изгибов оптических волокон;

· предложена методика расчета зависимостей коэффициента затухания изогнутого участка волокна от радиуса изгиба и длины волны;

выполнены практические расчеты изгибных потерь

Дата добавления: 2015-08-17