Сборник задач по волоконнооптическим линиям связи учебнометодическое пособие по практическим занятиям по дисциплине Оптические направляющие среды и пассивные компоненты волоконнооптических линий связи
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Решение: 8 5 , 10 1 , 4 lg 10 d d lg 10 2 2 мп 1 мп 2 дБ 4 .3 Задачи для самостоятельной работы 4.3.1 Используя данные таблицы 3.1 (вариант 2), определить тип модуля компенсации дисперсии, который необходимо использовать, если скорость передачи будет равна 10Гбит/с. 4.3.2 Оценитьмаксимальную длину регенерационного участка в линии с SMF волокном (Rec. G. 652) длиной 60 км и модулем DK – 60 (cм. таблицу 4.2) для скорости передачи 10 Гбит/с (STM – 64). 7 Индивидуальное расчетное задание Исходные данные для расчета приведены в Приложениях 1 и 4 1. Расчет характеристик планарного волновода 1. Расчет числовой апертуры 2. Расчет нормированной частоты 3. Расчет критического угла скольжения и лучевого инварианта 4. Расчет длины пути между последовательными отражениями луча, оптической длины пути, полупериода траектории луча 5. Расчет количества отражений на единицу длины волновода, времени прохождения лучом 1м длины волновода 6. Расчет лучевой дисперсии, пространственного уширения импульса 7. Расчет максимальной толщины волноводного слоя, при которой соблюдается одномодовый режим 8. Изобразить графически профиль показателя преломления при заданном q 9. Изобразить (на одном графике) зависимость времени прохождения от лучевого инварианта для ступенчатого и градиентного волноводов 2. Расчет характеристик многомодового оптического волокна 1. Рассчитать показатели преломления сердцевины, оболочки для заданных λ 1 и λ 2 (используя формулу Селмейера). Построить график зависимости n 1 (λ) 2. Изобразить (на одном графике) ППП для ГМОВ при заданном q, а так же при q=2; q=∞; q= q opt 3. Расчет числовой апертуры 4. Расчет нормированной частоты и числа мод 5. Расчет величины межмодовой дисперсии для ОВ со ступ. и град. ППП 6. Расчет коэффициента широкополосности для СтМОВ и ГМОВ 7. Расчет коэффициента затухания 44 44 8. Построить на одном графике зависимости различных составляющих затухания от длины волны 9. Провести расчет зависимости затухания на макро - и микроизгибах. Построить графики 10. Провести расчет потерь на стыках разъемных соединений. Построить графики. 3. Расчет характеристик одномодового оптического волокна 1. Рассчитать показатели преломления сердцевины, оболочки для заданных λ 1 и λ 2 2. Расчет числовой апертуры 3. Расчет нормированной частоты и критической длины волны 4. Расчет максимального диаметра сердцевины, при котором соблюдается одномодовый режим 5. Определить, выйдет ли ОВ из одномодового режима при наличии погрешности изготовления диаметра сердцевины 6. Расчет эффективного диаметра поля моды и эффективной площади сечения 7. Построить график (нормированный) распределения энергии по сечению ОВ 8. Расчет коэффициента затухания на λ 1 и λ 2 9. Рассчитать коэффициенты материальной, волноводной и хроматической дисперсии 10. Определить длину волны нулевой дисперсии и вычислить наклон дисперсии в этой точке 11. Рассчитать минимальный уровень мощности, приводящий к нелинейным эффектам 12. Построить графики зависимости потерь от величины смещения на стыках разъемных соединений 13. Построить на одном графике зависимости коэффициентов дисперсии от длины волны 45 45 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1. Портнов Э.Л.Принципы построения первичных кабельных сетей и оптические кабельные линии связи: Учебное пособие для вузов. – М: Горячая линия- Телеком, 2009. - 544с.: ил. 2. Портнов Э.Л. Оптические кабели связи их монтаж и измерение. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-телеком, 2012. – 488 с.: ил. 3. Горлов Н.И., Микиденко А.В., Минина Е.А. Оптические линии связи и пассивные компоненты ВОСП. Учебное пособие. - Новосибирск: СибГУТИ, 2003. – 229 с. 4. Иоргачёв Д.В., Бондаренко О.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи. – М.: Эко-Трендз, 2002. – 282 с. 5. Воронцов А.С., Гурин О.И. и др. Оптические кабели связи российского производства. Справочник. - М.: Эко-Трендз, 2003. – 288 с.: ил. 6. Р. Фриман Волоконоо-оптические системы связи 3-е дополнительное издание Москва: Техносфера, 2006. -496с. 7. Ксенофонтов С.Н., Портнов Э.Л. Направляющие системы электросвязи. Сборник задач: Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-телеком, 2004. – 268 с.: ил. 8. Семенов А.Б. Волоконно-оптические подсистемы современных СКС / Семенов А.Б. – М.:Академия АйТи; ДМК Пресс, 2007. -632с.+88 цв.ил. Дополнительная литература 9. Р.Р. Убайдуллаев. Волоконно-оптические сети. М. ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000-277с.. 10. Гауэр Дж. Оптические системы связи. Пер с англ. под ред. А.И. Ларкина. – М.: Радио и связь 1988 – 504с. 11. Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи: Учебное пособие. 2-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2010. – 272 с.: ил. 12. Слепов Н.Н. Современный технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: радио и связь, 2000. – 468 с.: ил. 13. Прохоров Д.В. Атмосферные оптические линии связи// «Технологии и средства связи», 2004, №1, сс. 34-39. 14. Волоконно-оптические системы передачи: учебник для вузов / под редакцией В.А. Гомзина.-М.: Радио и связь, 1992- 416 с. 15. Самарский П.А. Основы структурированных кабельных систем / Самарский П.А.– М.: Компания АйТи; ДМК Пресс, 2005. -216+12с.:ил. 16. Волоконно-оптические системы передачи: вопросы оценки работоспособности / А.Х. Султанов, Р.Г. Усманов, И.А. Шарифгалиев, И.Л. Виноградова. – М.: Радио и связь,2005.373с. 17. Иванов А.Б. Волоконная оптика: Компоненты, системы передачи измерения. М. компания Сайрус Системс 1999г. 657с. 18. А.В. Листвин, В.Н.Листвин, Д.В. Швырков Оптические волокна для линии связи – М.: ЛЕСАРарт, 2003. 288с. ил. 19. К. Е. Заславский. Волоконно – оптические системы передачи со спектральным уплотнением ВОСП – DWDM. – Н–ск: СИБГУТИ, 2002. 20. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 1 – Теория передачи и влияния / Под редакцией В.А. Андреева. – 7-е изд., перераб. И доп. – М.: Горячая линии – Телеком, 2009. – 424 с.: ил. 21. Оптические телекоммуникационные системы. Учебник для вузов / Под редакцией В.Н. Гордиенко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2011. – 368 с.: ил. 46 46 Приложение 1 Коэффициенты Селмейера № варианта Состав стекла A 1 A 2 A 3 1 , мкм 2 , мкм 3 , мкм 1 13,5% GeO 2 86,5% SiO 2 0,73454395 0,42710828 0,82103399 0,08697693 0,11195191 10,846540 2 7,0% GeO 2 93,0% SiO 2 0,68698290 0,44479505 0,79073512 0,078087582 0,11551840 10,436628 3 4,1% GeO 2 95,9% SiO 2 0,68671749 0,43481505 0,89656582 0,072675189 0,11514351 10,002398 4 9,1% GeO 2 7,7% B 2 O 3 83,2% SiO 2 0,72393884 0,41129541 0,79292034 0,085826532 0,10705260 9,3772959 5 0,1% GeO 2 5,4% B 2 O 3 94,5% SiO 2 0,70420420 0,41289413 0,95238253 0,067974973 0,12147738 9,6436219 6 4,3% GeO 2 9,7% B 2 O 3 86,0% SiO 2 0,69681388 0,40865177 0,89374039 0,070555513 0,11765660 9,8754801 7 13,5% Be 2 O 3 86,5% SiO 2 0,707246220 0,39412616 0,63301929 0,080478054 0,10925792 7,8908063 8 3,1% GeO 2 96,9% SiO 2 0,7028554 0,4146307 0,8974540 0,0727723 0,1143085 9,896161 9 3,5% GeO 2 96,5% SiO 2 0,7042038 0,4160032 0,9074049 0,0514415 0,1291600 9,896156 10 5,8% GeO 2 94,2% SiO 2 0,7088876 0,4206803 0,8956551 0,0609053 0,1254514 9,896162 11 7,9% GeO 2 92,1% SiO 2 0,7136824 0,4254807 0,8964226 0,0617167 0,1270814 9,896161 12 3,0% B 2 O 3 97,0% SiO 2 0,6935408 0,4052977 0,9111432 0,0717021 0,1256396 9,896154 13 3,5% B 2 O 3 96,5% SiO 2 0,6929642 0,4047458 0,9154064 0,0604843 0,1239609 9,896152 14 3,3% GeO 2 9,2% B 2 O 3 87,5% SiO 2 0,6958807 0,4076588 0,940193 0,0665654 0,1211422 9,896140 15 2,2% GeO 2 3,3% B 2 O 3 94,5% SiO 2 0,6993390 0,4111269 0,9035275 0,0617482 0,1242404 9,896158 16 9,1% P 2 O 5 90,9% SiO 2 0,695790 0,452497 0,712513 0,061568 0,119921 8,656641 17 13,3% B 2 O 3 86,7% SiO 2 0,690618 0,401996 0,898817 0,061900 0,123662 9,098960 18 1,0% F 99,0% SiO 2 0,691116 0,399166 0,890423 0,068227 0,116460 9,993707 47 47 Приложение 2 Характеристики многомодовых ОВ в соответствии с Rec.G.651 Параметр Единица измерения 50/125 62,5/125 100\140 Геометрические характеристики Диаметр сердцевины мкм 50,0±3,0 50,0±2,5 62,5±3,0 62,5±2,5 100±4 Диаметр оболочки мкм 125,0±3,0 125,0±2,0 125,0±1,0 125,0±3,0 125,0±2,0 125,0±1,0 140±3 Погрешность концентричности сердцевины мкм ≤ 3,0 ≤ 3,0 ≤ 1,0 ≤ 3,0 ≤ 1,5 ≤ 3 Некруглость сердцевины % ≤ 5 ≤ 6 ≤ 5 ≤ 6 ≤ 5 Некруглость оболочки % ≤ 1 ≤ 2 ≤ 1 ≤ 2 ≤ 1 Диаметр покрытия мкм 245±10 245±5 500±25 245±10 245±5 500±25 245±10 500±25 Погрешность концентричности покрытия мкм ≤ 6 ≤ 12 ≤ 12,5 ≤ 19 ≤ 6 ≤ 12 ≤ 12 ≤ 19 н/д Передаточные характеристики Рабочий диапазон длин волн нм 850 1300 850 1300 850 1300 Числовая апертура 0,200±0,015 0,275±0,015 0,290±0,015 Коэффициент затухания на длине волны: 850 нм 1310 нм дБ/км ≤ 2,5 ≤ 0,8; ≤ 0,7 ≤ 3,0 ≤ 0,8; ≤ 0,7 ≤ 4,0 ≤ 1,5 Длина волны нулевой дисперсии нм 1295…1320 1297…1316 1300…1320 1320…1365 1332…1354 1332…1358 Наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии пс/нм 2 ·км ≤ 0,101 ≤ 0,11 ≤ 0,097 ≤ 0,11 ≤ 0,097 Локальные неоднородности затухания в Интервале рабочих длин волн 850 и 1310 нм дБ ≤ 0,2 ≤ 0,08 ≤ 0,2 ≤ 0,08 н/д Прирост коэффициента затухания на длине волны гидроксильного пика 1383 нм относительно коэффициента затухания на длине волны 1310 нм дБ/км ≤ 3,0 ≤ 1,5 ≤ 1,0 н/д Ширина полосы пропускания на длинах волн 850нм 1310 нм Мгц·км 300-600 400-600 160-200 200-800 100 100 Прирост коэффициента затухания из-за макроизгибов (100 витков диаметром 75 мм) на длинах волн 850 и 1310 нм дБ/км ≤ 0,5 ≤ 0,5 н/д Прирост коэффициента затухания при воздействии факторов окружающей среды на длинах волн 850 нм и 1310 нм: -температуры от -60 до +85 о С, -циклов от -10 до +85 о С при влажности 98%, -погружения в воду при +23 о С, -ускоренного старения при +85 о С дБ/км ≤0,1; ≤ 0,2 ≤0,1; ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 н/д н/д н/д н/д н/д н/д Рабочий интервал температур о С -60…+85 -60…+85 н/д Эффективный групповой показатель преломления на длинах волн: 850 нм 1310 нм отн. ед. 1,483; 1,490 1,479; 1,486 1,496 1,491 1,497 1,492 Механические характеристики Испытание при растяжении Гн/м 2 0,7 0,7 0,7 Параметр динамической усталости 18 20 20 н/д Усилие стягивания покрытия Н 2,2-4,4 4,0-7,0 4,0-7,0 н/д 48 48 Приложение 3 Характеристики одномодовых ОВ в соответствии с Rec.G.652 Параметр Единица измерения Corning Alcatel Геометрические характеристики Диаметр оболочки мкм 125,0±0,7 125,0±1,0 Некруглость оболочки % ≤ 0,7 ≤ 1 Диаметр покрытия мкм 245±5 242±5 Погрешность концентричности покрытия мкм ≤ 12 ≤ 12,4 Радиус собственной кривизны м ≥4,0 н/д Передаточные характеристики Рабочий диапазон длин волн нм 1285…1625 1285…1530 1530…1565 Диаметр модового поля на длине волны: 1310 нм 1550 нм мкм 9,2±0,4 10,4±0,5 9,1±0,3 10,2±0,8 Длина волны отсечки в кабеле нм ≤ 1260 ≤ 1260 Коэффициент затухания на опорной длине волны: 1310 нм 1550 нм 1625нм дБ/км ≤ 0,34 ≤ 0,20 ≤ 0,20 ≤ 0,34 ≤ 0,20 н/д Коэффициент затухания на длине волны гидроксильного пика 1383±3 нм дБ/км н/д ≤ 1,5 Коэффициент затухания на длине волны 1383 нм после водородного старения дБ/км ≤ 0,34 н/д Прирост коэффициента затухания в интервале рабочих длин волн относительно коэффициента затухания на опорной длине волны: 1285…1330 нм (1310 нм) 1530…1565 нм (1550 нм) дБ ≤ 0,03 ≤ 0,02 ≤ 0,03 ≤ 0,03 Длина волны нулевой дисперсии λ 0 нм 1302<λ 0 <1322 1300<λ 0 <1320 Наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии пс/нм 2 ·км ≤ 0,089 ≤ 0,092 Локальные неоднородности затухания в интервале рабочих длин волн 1310 и 1550 нм дБ ≤ 0,05 ≤ 0,05 Коэффициент поляризационной модовой дисперсии: -индивидуальные волокна -протяженная линия пс/ êì ≤ 0,2 ≤ 0,08 ≤ 0,2 ≤ 0,08 Коэффициент рэлеевского рассеяния на длине волны: 1310 нм 1550 нм дБ -77 -82 н/д н/д Прирост коэффициента затухания из-за макроизгибов (100 витков диаметром 32 мм) на длине волны 1550 нм дБ ≤ 0,5 ≤ 0,5 Прирост коэффициента затухания из-за макроизгибов (100 витков диаметром 75мм) на длине волны: 1310 нм 1550 нм 1625 нм дБ ≤ 0,05 (диаметр 50 мм) ≤ 0,05 (диаметр 50 мм) ≤ 0,05 (диаметр 60 мм) ≤0,10 ≤ 0,05 ≤ 0,05 н/д Прирост коэффициента затухания при воздействии факторов окружающей среды на длинах волн 850 нм и 1310 нм: -температуры от -60 до +85 о С, -циклов от -10 до +85 о С при влажности 98%, -погружения в воду при +23 о С, -ускоренного старения при +85 о С дБ/км ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 ≤ 0,05 Рабочий интервал температур о С -60…+85 -60…+85 Эффективный групповой показатель преломления на длинах волн: 1310 нм 1550 нм отн. ед. 1,4677 1,4682 1,469 1,470 Механические характеристики Испытание при растяжении Гн/м 2 0,7 0,7 Параметр динамической усталости отн. ед. ≥20 ≥20 Усилие стягивания покрытия Н 1,3…8,9 1,3…8,9 Приложение 4 Варианты индивидуальных заданий № варианта Планарный волновод Одномодовое ОВ Многомодовое ОВ Смещение n 2 λ, мкм d, мкм Δ q λ 1 , нм λ 2 , нм d, мкм D, мкм Δ, % погрешность изготовления δd, мкм Δλ LD , нм λ 1 , нм λ 2 , нм d, мкм D, мкм Δ, % θ, град D S D L 1 1,61 1,55 116 0,003 3,9 1275 1539 6 122 0,75 ±0,7 0,1 780 1330 50 125 1 0,2 0,03 0,50 2 1,57 1,32 60 0,004 2,9 1290 1547 7 123 0,36 ±0,5 0,2 784 1329 62,5 127 1,2 0,4 0,06 0,44 3 1,6 1,54 112 0,002 3,8 1305 1555 8 125 0,33 ±0,6 0,3 788 1327 50 123 1,5 0,7 0,08 0,42 4 1,56 1,31 52 0,003 2,8 1320 1563 9 127 0,75 ±0,7 0,4 792 1325 62,5 125 1,8 0,9 0,10 0,39 5 1,5 0,88 14 0,003 1,8 1335 1571 10 128 0,36 ±0,5 0,5 796 1322 50 127 2 1,1 0,11 0,36 6 1,59 1,53 110 0,002 3,7 1350 1579 8 122 0,33 ±0,6 0,6 800 1320 62,5 123 1 1,3 0,14 0,33 7 1,55 1,3 50 0,002 2,7 1365 1587 6 123 0,75 ±0,7 0,7 808 1316 50 125 1,2 1,6 0,17 0,31 8 1,49 0,84 10 0,002 1,7 1380 1595 7 125 0,36 ±0,5 0,8 812 1313 62,5 127 1,5 1,8 0,19 0,28 9 1,58 1,52 100 0,001 3,6 1395 1603 8 127 0,33 ±0,6 0,9 816 1303 50 123 1,8 2,0 0,22 0,25 10 1,54 1,29 44 0,001 2,6 1410 1611 6 125 0,75 ±0,7 1,0 850 1310 62,5 125 2 2,4 0,25 0,22 11 1,48 0,83 6 0,001 1,6 1425 1619 10 122 0,36 ±0,5 1,1 828 1303 50 127 1 2,7 0,28 0,19 12 1,57 1,51 90 0,001 3,5 1440 1627 6 123 0,33 ±0,6 1,2 830 1300 62,5 123 1,2 2,9 0,31 0,17 13 1,53 0,85 36 0,002 2,5 1455 1635 7 128 0,75 ±0,7 1,3 838 1296 50 125 1,5 3,0 0,33 0,14 14 1,61 1,5 86 0,002 3,4 1470 1643 8 127 0,36 ±0,5 1,5 840 1293 62,5 127 1,8 3,1 0,36 0,11 15 1,6 1,35 80 0,001 3,3 1485 1651 9 128 0,33 ±0,6 1,6 846 1290 50 123 2 3,3 0,39 0,10 16 1,59 1,34 68 0,005 3,2 1500 1659 10 122 0,75 ±0,7 1,7 820 1286 62,5 125 1 3,6 0,42 0,08 17 1,52 0,87 28 0,0045 2,2 1515 1667 6 123 0,36 ±0,5 1,8 856 1283 50 127 1,2 3,8 0,44 0,06 18 1,58 1,33 62 0,003 3,1 1530 1675 7 125 0,33 ±0,6 2,0 860 1280 62,5 123 1,5 4,0 0,50 0,03 Учебное издание В.И. Ефанов СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ЛИНИЯМ СВЯЗИ Учебно-методическое пособие по практическим занятиям по дисциплине «Оптические направляющие среды и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи» для студентов направлений подготовки Радиотехника – 210300, Телекоммуникации - 210400 Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. ----- Тираж 30 экз. Заказ -----. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники. 634050, Томск, пр. Ленина, 40. Тел. (3822) 533018 |