Пн - Чт с 10-00 до 18-00
Пт с 10-00 до 15-00

Влияния деформаций на пропускание оптического волокна

При прокладке ВОЛС и в процессе изготовления волокна неизбежно возникают различного рода изгибы волокна, что приводит к дополнительным потерям мощности излучения в волокне. Изгибы можно разделить на микро- и макроизгибы. Микроизгибы представляют собой мелкие локальные нарушения прямолинейности волокна, вызванные конструктивно-технологическими неоднородностями, возникающими при изготовлении волокна, а также при прокладке и изготовлении кабеля. Макроизгибы волокна появляются в процессе их скрутки по длине кабеля и при намотке на барабан. Потери обусловлены вытеканием или излучением направляемых мод и становятся недопустимо большими при уменьшении радиуса кривизны изгиба до критических значений. Критический радиус изгиба волокна приближенно рассчитывается по формуле:

где n1, n2- показатели преломления сердцевины и оболочки, l -длина волны применяемого излучения.

Величина потерь в значительной мере зависит от толщины оболочки и защитного покрытия. Для исследования влияния деформаций на пропускание оптического волокна и разветвителя разработана установка изображенная на рис. 3.4. Установка состоит из исследуемого волокна -1, волоконного разветвителя -2, цифрового измерителя оптической мощности -3, набора цилиндрических стержней разных радиусов -4 и излучателя -5. Применяемый излучатель типа МПО-1 - суперлюминесцентный диод, испускает излучение с длиной волны 0.85 m м. В качестве приемника был использован цифровой измеритель оптической мощности - ОМЗ-65. В эксперименте исследовали многомодовое волокно типа кварц-кварц с диаметром сердцевины 50 m м и диаметром оболочки 125 m м и разветвитель сваренный из этого же волокна по методике описанной выше. Волокно имеет ступенчатый профиль показателя преломления и числовую апертуру NA=0,2.

Рис.1.

Установка для экспериментального исследования влияния деформаций на пропускание оптического волокна и волоконного разветвителя.

  1. - исследуемый световод
  2. - волоконный разветвитель
  3. - измеритель оптической мощности
  4. - стержень
  5. - излучатель
При исследовании вначале определяли пропускание волокна в нормальном состоянии. Затем наматывали один виток на штырь и опять измеряли пропускную способность волокна. И так далее до 10 витков. В табл. 1 представлены результаты измерений для простого волокна: мощность излучения в мкВт в зависимости от числа витков при разных радиусах.

Табл.1.

Æ Dштр.

Число витков

(mm)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

12

52,0

50,3

49,9

49,5

49,1

48,9

48,7

48,5

48,2

48,1

47,9

10

51,7

49,7

49,2

48,8

48,3

47,9

47,7

47,3

46,8

46,0

46,3

8

51,6

49,2

48,2

47,8

46,9

46,6

46,3

46,3

45,8

45,0

44,8

6

51,6

48,2

47,1

46,6

46,3

45,9

45,6

45,4

45,0

44,7

44,3

5

51,5

46,6

45,9

45,6

44,8

44,3

43,9

43,9

43,1

42,6

42,3

4

51,4

45,4

44,0

43,8

43,0

42,3

41,8

41,5

40,9

40,6

39,6

3

51,5

44,0

42,6

41,3

40,6

40,6

39,9

39,8

39,3

38,2

37,6

2

51,5

42,7

40,8

39,0

38,8

37,8

37,1

36,8

36,1

35,7

35,5

На рис. 2 и 3 представлены графики зависимости мощности излучения в световоде от радиуса стержня R и числа витков N.

рис. 2. Зависимость пропускания от числа витков волноводапри постоянных радиусах стержней.

рис. 3. Зависимость пропускани я волокна от радиуса стержня при постоянном числе витков.

Из рис. 2 видно, что затухание непрерывно возрастает с уменьшением радиуса и увеличением числа витков, что согласуется с теорией. Необходимо отметить, что с ростом числа витков не наблюдается насыщение затухания, что свидетельствует о том, что равновесное распределение мод не достигается. Кроме того, такое поведение зависимостей говорит о большем числе мод в световоде. Так же были получены зависимости влияния деформаций на пропускание разветвителя. Результаты приведены в табл. 2 и на графиках на рис. 4 и 5.

рис. 4. Зависимость пропускания одной из ветвей разветвителя от числа витков при постоянных радиусах стержней.

рис. 5. Зависимость пропускания одной из ветвей разветвителя от радиуса стержня при постоянном числе витков.

Как видно из графиков в отличие от изгибов обычного волокна наблюдаются различные скачки мощности излучения в ветвях разветвителя. С изменением диаметра и числа витков мощность может сначала уменьшаться, затем увеличиваться, а потом опять уменьшаться, то есть имеет не монотонный характер. Это можно качественно объяснить тем, что место сварки является своего рода фильтром мод. Точно или количественно описать такой немонотонный характер зависимостей невозможно при использовании стандартных способов. Расстояние же от места сварки до разветвителя слишком мало для установления равновесного распределения мод. На выходах разветвителя мощность излучения зависит от модового состава пришедшего излучения. Так как число и состав мод при изгибах сильно меняется, меняется и мощность на выходе разветвителя. Поэтому получились такие зависимости влияния деформаций на пропускание волоконного разветвителя.

05.05.2020