Залізний Гаррі – профессиональный инструментарий для монтажа и обслуживания кабельных систем!

Распространяясь по оптическому волокну сигнал сталкивается с различными неоднородностями, приводящими к его затуханию а также отражению части сигнала в обратном направлении. Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала можно разделить на:

  • Френелевское отражение
  • Релеевское рассеяние
  • Внутреннее поглощение
  • Макро изгибы

Френелевское отражение оптических волокон

Для понимания сути френелевского отражения и макро изгиба, рассмотрим понятие эффекта полного внутреннего отражения сигнала в оптическом волокне. 

Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в световоде оптического волокна

Рисунок 1 – угол падения света к нормали на границу раздела сердцевины и оболочки оптического волокна меньше граничного

Как мы знаем, сердцевина и оболочка оптического волокна имеют различные показатели преломления. Это достигается путем внесения в сердцевину дополнительных примесей на этапе производства оптического волокна. Благодаря такой конструкции оптического волокна, излучение, падающее из сердцевины с большим показателем преломления (большей плотности) на границу раздела с оболочкой (средой с меньшим коэффициентом преломления) отражается обратно в сердцевину, теряя при этом минимум энергии. Вместе с тем, если угол падения света к нормали такой как показано на рисунке 1 или менее, то уходит за пределы сердцевины значительно больше света, чем отражается от границы. В результате – оптический сигнал быстро затухает и такой эффект не позволяет передавать информацию на большие расстояния.

угол падения света к нормали на границу раздела сердцевины и оболочки оптического волокна равен граничному

Рисунок 2 – угол падения света к нормали на границу раздела сердцевины и оболочки оптического волокна равен граничному

В случае увеличения угла падения света к нормали (рисунок 2), свет преломляется и начинает распространяться по границе раздела сердцевины и оболочки оптического волокна. В этом случае также оптический сигнал претерпевает повышенное затухание, вследствие чего передача информации затрудняется

угол падения света к нормали на границу раздела сердцевины и оболочки оптического волокна больше граничного

Рисунок 3 – угол падения света к нормали на границу раздела сердцевины и оболочки оптического волокна больше граничного

Эффект полного внутреннего отражения наблюдается при падении света с более плотной среды на границу раздела с менее плотной при угле падения к нормали больше граничного. Это и показано на рисунке 3.

Для более наглядного сравнения, обратите внимание на рисунок 4, который демонстрирует модель оптического волокна и распространяющихся по нему сигналов с различными углами падения на границу раздела сред.

модель оптического волокна

Рисунок 4 – модель оптического волокна

Практические случаи, в которых не соблюдается эффект полного внутреннего отражения подробно описаны в статьях:

Потери и отражения сигнала в оптическом волокне обусловлены также релеевским рассеянием и внутренним поглощением в сердцевине ОВ. Рассмотрим детально эти процессы.

Релеевское рассеяние в оптическом волокне

Релеевское рассеяние в оптическом волокне

Рисунок 5 – релеевское рассеяние

Как видно на рисунке 5, оптическое излучение, распространяясь по волокну сталкивается с неоднородностями, вследствие чего рассеивается во все стороны. 

Неоднородности в сердцевине ОВ вызваны внесением в ее состав примесей на этапе производства. Более подробно этот процесс описан в статье “Производство оптических волокон. Основные этапы технологического процесса”

Часть рассеянного сигнала начинает двигаться в обратную сторону, попадая снова в передатчик. Этот эффект позволяет определить местоположение неотражающих событий (сварных соединений и макро изгибов) рефлектометрическим методом. 

Принцип работы оптического рефлектометра описан в отдельной статье.

Большая часть рассеянного сигнала уже не попадает в приемник, повышая тем самым уровень потерь, см. рис. 6

поглощение мощности оптического сигнала в волокне

Рисунок 6 – поглощение мощности оптического сигнала в волокне

По большому счету, эффекты релеевского рассеяния и внутреннего поглощения неразрывно связаны друг с другом, однако это не одно и то же, потому как поглощение мощности сигнала происходит не только в местах рассеяния.

На рисунке 6 показаны примерные значения погонного затухания оптического сигнала в волокне на разных длинах волн. Реальные значения могут немного отличаться от указанных на рисунке. Вместе с тем, для более простого запоминания рекомендуется использовать эти значения.

Например погонное затухание А на длине волны 1310нм может быть: 0,32; 0,33; 0,34; 0,35. Погонное значение потерь на длине волны 1550нм обычно равняется: 0,19; 0,20; 0,21; 0,22. Единица измерения погонного затухания, как Вы наверное уже заметили – дБ/км, т.е. это затухание на одном километре оптического волокна.

Вебинар на тему: “Механизмы возникновения потерь и отражений сигнала в оптическом волокне”

 

Смотрите также:

 


Залізний Гаррі
вул. Старосільська 1У, 2 під'їзд, 2 поверх 02125 Київ
+38 044 503-08-48 +38 044 503-08-45 [email protected] от 100 грн. Залізний Гаррі