Дисперсия на участке волоконно-оптической линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО "Дальневосточный государственный университет путей сообщения"

Естественно-научный институт

Кафедра "Оптические системы связи"

Курсовая работа

Расчет дисперсии на участке волоконно-оптической линии связи

КР. 210401.65 11.00.941 - ПЗ

Исполнитель

студент А.О. Морозов

Руководитель М.Р. Прокопович

Хабаровск 2012

Содержание

Задание

Введение

1. Первая часть

1.1 Определение показателей преломления по формуле Селмейера

1.2 Определение зависимости второй производной сердечника от длины волны

1.3 Определение зависимости коэффициента материальной дисперсии от длины волны

Выводы

2. Вторая часть

2.1 Определение величины дисперсии и скорости передачи

Выводы

Заключение

Список литературы

Задание

Определить показатели преломления для заданных по варианту составов стекол и построить графики зависимости показателей преломления от длины волны в диапазоне 0,85 мкм - 1,65 мкм.

Рассчитать и построить графики зависимости второй производной показателя преломления сердечника от длины волны в диапазоне 0,85 мкм - 1,65 мкм, где в качестве материала сердечника выбрано стекло с большим показателем преломления

Найти зависимость коэффициента материальной дисперсии от длины волны и построить график этой зависимости.

Вычислить величину дисперсии

Вычислить максимальную скорость передачи информации.

Введение

Появление одномодовых оптических волокон (ОВ) связано с потребностью в увеличении полосы пропускания и дальности передачи сигнала привела к необходимости применения одномодового оптического волокна.

Важным параметром ОВ является дисперсия показателя преломления.

Межмодовая дисперсия в одномодовом волокне отсутствует, а ширина полосы пропускания ограничивается хроматической дисперсией.

Хроматическая дисперсия - это совместное влияние материальной и волноводной дисперсий. При длине волны порядка 1,3 мкм происходит их взаимная компенсация, что обеспечивает наивысшую пропускную способность. оптоволокно дисперсия преломление хроматический

Волноводная (внутримодовая) дисперсия обусловлена зависимостью групповой скорости моды от длины волны оптического излучения, что приводит к различию скоростей распространения частотных составляющих излучаемого спектра. Поэтому внутримодовая дисперсия, определяется профилем показателя преломления ОВ и пропорциональна ширине спектра излучения источника.

Материальная дисперсия в ОВ обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны. Различные длины волн движутся с различными скоростями по волокну. Дисперсия, связанная с этим явлением, называется материальной (молекулярной) дисперсией, поскольку зависит от физических свойств вещества волокна. Уровень дисперсии зависит от диапазона длин волн света, инжектируемого в волокно, а также от центральной рабочей длины волны источника.

1. Первая часть

1.1 Определение показателей преломления по формуле Селмейера

Состав стекла согласно 11 варианту: 3,14

Таблица 1. Коэффициенты ряда Селмейера для кварцевых стекол

Формула Селмейера характеризует спектральную зависимость показателя преломления стекол в диапазоне 0,6-2 мкм.

Подставив значения коэффициентов из таблицы 1, получим зависимости для 3 и 14 составов стекла:

С помощью программы Maple 14 построим графики зависимостей показателей преломления от длины волны в диапазоне 0,8 - 1,7 мкм.

Рис. 1 График зависимостей показателей преломления от длины волны в диапазоне 0,8 - 1,7 мкм

1.2 Определение зависимости второй производной сердечника от длины волны

В качестве материала сердечника выбираем стекло с большим показателем преломления, а оболочки - с меньшим показателем преломления.

Стекло №14 имеет больший показатель преломления указанном выше диапазоне длин волн, поэтому в качестве сердечника оптического волокна выбираем указанное стекло.

Используя программу Maple 14, возьмем вторую производную показателя преломления сердечника и построим график ее зависимости от длины волны в диапазоне 0,8 - 1,7 мкм.

Рис. 2 График зависимости второй производной показателя преломления сердечника от длины волны в диапазоне 0,8 - 1,7 мкм.

1.3 Определение зависимости коэффициента материальной дисперсии от длины волны

При разных составах легирующих примесей в ОВ имеет разные значения в зависимости от. Поэтому для определения используем выражение:

Для вычисления коэффициента материальной дисперсии приравняем эти два выражения и получим:

С помощью Maple 14 найдем зависимость и построим график:

Рис. 3 График зависимости коэффициента материальной дисперсии от

Выводы

В первой части курсовой работы было выбрано стекло для сердечника ОВ в результате сравнения построенных зависимостей показателя преломления от длины волны для данных стекол. Далее для выбранного стекла была рассчитана и показана на графике зависимость материальной дисперсии от длины волны.

2. Вторая часть

2.1 Определение величины дисперсии и скорости передачи

Таблица 2. Исходные данные

Коэффициент хроматической дисперсии определяется как произведение наклона на модуль разности длин волн нулевой дисперсии и заданной:

Вычислим хроматическую дисперсию. Хроматическая дисперсия является суммой материальной и волноводной дисперсий.

Выводы

Во второй части курсовой работы по исходным данным была рассчитана величина дисперсии: хроматическая и волноводная. Также, используя значение хроматической дисперсии, вычислили максимальную скорость передачи информации.

Заключение

В ходе данной курсовой работы мы познакомились с одномодовыми оптическими волокнами.

Они представляют собой цилиндр из легированного кварцевого стекла. В основе распространения света по сердечнику лежит принцип полного внутреннего отражения, который реализуется за счет того, что коэффициент преломления сердечника выше коэффициента преломления оболочки. В одномодовом волокне диаметр световодной жилы порядка 8-10мкм, то есть сравним с длиной световой волны. При такой геометрии в волокне может распространяться только одна мода.

Кроме того, мы определили такой важный параметр ОВ, как дисперсия. Дисперсия в одномодовом ОВ - это рассеяние во времени спектральных составляющих оптического сигнала.

Материальная дисперсия - обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны.

Волноводная дисперсия - обусловлена процессами внутри моды и характеризуется зависимостью скорости распространения моды от длины волны.

Одномодовые источники излучения в несколько раз дороже многомодовых. В одномодовое волокно труднее ввести излучение из-за малых размеров световодной жилы, по этой причине одномодовые волокна сложно сращивать с малыми потерями.

Поскольку светодиод или лазер излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространению по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. Дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.

Список литературы

1. Прокопович М.Р. Расчет дисперсии на участке волоконно-оптической линии связи: Методические указания по курсовому проектированию. - Хабаровск: ДВГУПС, 2008г.

Размещено на Allbest.ru