Механическое воздействие

В процессе изготовления, строительства и эксплуатации ВОЛС оптические волокна подвергаются растяжением, изгибам, кручениям, вибрационным нагрузкам, ударам, сжатиям и прочим воздействиям как статического, так и динамического характера. В отличии от кабелей с медными жилами, механические воздействия на оптические кабели имеют большое значение, так как они могут приводить к значительному затуханию сигнала, а также к разрушению оптического волокна. Исследуя механические воздействия на ОК, будем рассматривать только нарушение оптических свойств кабеля, не беря во внимание механическое повреждение волокна, ведущее к его разрушению. На рисунке 3.3 приведены экспериментальные зависимости коэффициента километрического затухания различных типов ОВ в зависимости от радиуса изгиба, продольного растяжения, поперечного сжатия и угла осевого закручивания.

Проанализировав данный рисунок видно, что механические нагрузки приводят к существенному возрастанию коэффициента затухания полимерных и многокомпонентных волокон. Кварцевые волокна более стойки к механическим воздействиям, особенно продольного характера.

Причиной, приводящей к появлению дополнительных затуханий, является искривление оси волокна и границы «сердечник-оболочка». Данные искривления могут приводить к отражению мод высокого порядка под углами, не допускающими дальнейших отражений. Изгибы изменяют углы падения и отражения света внутри волокна настолько, что часть его, заключенная в модах высокого порядка, может покидать волокно. При этом следует различать детерминированные изгибы оси световода: макроизгибы, возникающие при скручивании волокон в сердечнике кабеля и при прокладке ОК во время строительства линии связи, и случайные хаотические изгибы небольшого радиуса (микроизгибы), связанные с изготовлением волокна, нанесением на него защитного покрытия и изготовлением кабеля. В обоих случаях изменяются условия распространения световых волн в световоде, что приводит к появлению дополнительых затуханий.

Для оценки потерь на изгибе радиуса R в многомодовом световоде можно воспользоваться формулой [3.2]:

[3.2]

или приближенной формулой [3.3] для градиентного световода:

[3.3]

или приближенной формулой [3.4] для световода со ступенчатым профилем показателя преломления:

, [3.4]

где - диаметр сердцевины световода,

- относительное значение показателя преломления.

С помощью формулы [3.3], [3.4] и используя исходные данные в расчетах на ЭВМ (приложение 1) построим график зависимости дополнительного затухания от радиуса изгиба.

Как видно из графика, затухание резко возрастает при уменьшении радиуса изгиба.

Следует отметить, что в волокнах со ступенчатым профилем преломления зависимость затухания от радиуса изгиба проявляется в большей степени, чем в градиентном световоде. Это объясняется различием в распространении мод в ступенчатых и градиентных световодах. В большинстве случаев изгибы с радиусом кривизны

,

приводят к большому значению затухания. Здесь - радиус сердцевины ОВ, NA - числовая апертура световода. Поэтому радиус изгиба световода в кабеле должен быть значительно больше радиуса сердцевины световода.

По действующим техническим нормам ОК в целом допускает изгиб с радиусом R=20*2*r, где r - радиус ОК.

Микроизгибы представляют собой мелкие (сравнимые с длиной волны) локальные нарушения прямолинейности оси волокна или смещение границы «сердцевина-оболочка» в поперечных направлениях на участке микроизгиба. На микроизгибах происходит взаимодействие направляющих волн между собой, а также взаимодействие направляющих волн с волнами оболочки и излучения. Это взаимодействие приводит к обмену электромагнитной энергией между перечисленными типами волн. Направляемые волны будут терять часть энергии из-за его перехода к оболочковым волнам и волнам излучения, что и приводит к возникновению дополнительного затухания. Величину коэффициента затухания на микроизгибе можно вычислить по формуле [3.5]:

[3.5]

где - высота (радиус) микроизгиба;

Похожые стьтьи по экономике

Информационно–измерительная система распределенного действия для контроля измерения веса
Информационная техника имеет колоссальное и непрерывно возрастающее значение в жизни человечества. Она решает огромный круг задач, связанных, главным образом, со сбором, обработкой, передачей, хранени ...

Широкополосный генератор радиошума
Не секрет, что технический прогресс неуклонно идет вперед. В настоящее время стало все сложнее обеспечивать конфиденциальность разговоров. На рынке появились различные устройства подслуш ...

Процесс замены датчика на емкости Е-6
Производственная практика имеет целью Изучение: структуры организации и управления деятельностью подразделения; -вопросов планирования и финансирования разработок, охраны интеллектуальной собственнос ...