Вибір траси Одеса – Ізмаїл

     Розрахуємо  показник заломлення для сердечника по формулі (2.1) на довжині хвилі мкм:

     Для виготовлення оболонки виберемо кварцове скло з легуючою   добавкою (домішком) окису бору з [6]

     Рецептура скла оболонки наступна: .

     Для цієї рецептури коефіцієнти ряду Селмейера будуть дорівнювати:  

           .    

     Розрахуємо  показник заломлення для оболонки по формулі (2.1) на довжині хвилі мкм: 

   

     У результаті одержуємо:

- сердечник з діаметром мкм і показником заломлення .

- оболонку діаметром мкм і показником заломлення .

     Розрахуємо  значення відносної різниці показників заломлення [1] Δ по формулі 2.2.  

                       ,                 (2.2)

     тоді, 

     ∆ =            

                                                         

     Від значення NА залежить ефективність вводу випромінювання джерела в оптичному волокні, величини втрат на мікро вигинах, дисперсії і імпульсів.

     Числова апертура визначає максимальний тілесний кут входження променів у серцевину  волокна, який дорівнює 2Q_Kp.

     Розрахуємо  числову апертуру [1]: 

      ,                       (2.3)

     тодi,     

                   

     NA=            

                                                 

     Для визначення числа мод, які розповсюджуються в ОВ, визначимо нормовану частоту  за формулою [1]: 

                                              ,     (2.4)

                                                                                                   

     де: λ – довжина хвилі, мкм. λ =1,55 мкм

          2а=7 мкм -  діаметр серцевини ОВ.      

     Тоді, 

       

     Цей параметр визначає режим роботи ОВ. Якщо при ступеневому ППЗ виконується умова, що 0< ν <2,405, то режим роботи одномодовий, якщо ν > 2,405 – багатомодовий. Таким чином, режим роботи одномодовий.

     Розрахуємо  критичну частоту, при якій розповсюджується лише один тип хвиль [2]: 

                                                     ,                (2.5) 

     де  Р_пм, - корінь функції Бесселя, дорівнює – 2,405.

     Отримаємо,  

       Гц.                

                     

     Знайдемо  також довжину хвилі відсічки по виразу [2]:      

                                                                                

                                           .     (2.6) 

     λ₀ = мкм. 

     2.1.2 Розрахунок  параметрів передавання волокна 

     Визначимо загасання сигналу ОВ. Втрати сигналу  в ОВ обумовлені власними втратами і додатковими, виникаючими в  результаті виробництва оптичного  волокна, зборки оптичного кабелю, і  прокладки ОК.

     Отже [1]: 

      ,                                                   (2.7) 

     де: – сумарні власні втрати в ОВ, дБ/км;

          – додаткові втрати в ОВ, дБ/км.

     Сумарні власні втрати в ОВ визначаються, в  основному виді [1]: 

      ,                                         (2.8) 

     де  втрати на релеєвське розсіювання, дБ/км.

     Релеєвські втрати можуть бути визначенні для ООВ по формулі: 

       .                                                 (2.9) 

     Втрати  в матеріалі (дБ/км) зв’язані з втратами на поляризацію можуть бути визначені за виразом [1]: 

      _.                                         (2.10)

     Втрати  сигналів, зв’язані з поглинанням  в інфрачервоній області спектру  (дБ/км), обумовлені хвостами резонансних поглинань іонів (атомів). Вони визначаються за виразом [4]: 

                                          _.                                        (2.11) 

     Втрати в ОВ виявляються також і на гідроксильному залишку води ОН, значення яких рівні [1]:

       
 

                                     .

     Таким чином, втрати на релеєвське розсіювання дорівнюють (2.9):  

       дБ/км. 

     Втрати  в матеріалі за (2.10) дорівнюють: 

       дБ/км. 

     Втрати  сигналів, зв’язані з поглинанням  в інфрачервоній області за (2.11): 

      дБ/км.         

     Втрати  на гідроксильному залишку води ОН  складають: 

       дБ/км. 

     Отже, за формулою (2.8), отримаємо: 

      дБ/км. 

     Додаткові втрати, зв’язані с конструктивними  особливостями оптичного кабелю, а також з їхньою прокладкою. Експериментально встановлено, що додаткові втрати приблизно складають 40 % від власних втрат і розраховуються за формулою [1]: 

      _,                                                (2.12) 

      дБ/км. 

     Загальні  втрати розраховуються за формулою (2.7): 

       дБ/км. 

     Виконані  вище розрахунки показали, що для обраного нами оптичного волокна сумарні  втрати на довжині хвилі 1,55 мкм складуть 0,293 дБ/км, що задовольняє рекомендації G.652 ITU-T, по якій загальні витрати дорівнюють 0,3 дБ/км.

     Поряд з загасанням α найважливішим параметром волоконно-оптичних систем передачі  є смуга частот модуляції оптичної несучої  ∆F, що пропускається оптичним волокном. Вона визначає обсяг інформації, яку можна пропустити по оптичному кабелю.

     Дисперсія виникає по двом причинам: некогерентності джерела випромінювання й існування великого числа мод (типів коливання) у випромінюванні. Дисперсія викликана першою причиною, називається хроматичною (частотною) вона поділяється на два види – матеріальну та хвилеводну (внутрішньомодову). Матеріальна дисперсія зумовлена залежністю показника заломлення оптичного волокна від довжини хвилі.

     Дисперсія, викликана другою причиною, називається  модовою (міжмодовою). Вона обумовлена наявністю в випромінюванні великого числа мод, кожна з яких поширюється зі своєю швидкістю. При одномодовому режимі роботи модова дисперсія дорівнює нулю. Чим менше значення дисперсії, тим більший потік інформації можна передати по волокну. В ООВ результуюча дисперсія σ визначається за формулою: 

      ,                                          (2.13)                                 

     де: – матеріальна дисперсія;

          – хвилеводна дисперсія.

     Вираз (2.13) для визначення можна представити у вигляді: 

      ,                                      (2.14) 

     де  , – питомі матеріальна і хвилеводна дисперсії оптичного волокна, відповідно;

       – середньоквадратична ширина  спектральної лінії джерела випромінювання.

     Згідно  з паспортними даними використовуваної апаратури ширина спектральної лінії нм. Розрахуємо питому хвилеводну дисперсію за формулою [1]: 

      ,                                           (2.15) 

      

 де: – радіус серцевини ОВ, мкм;

          - показник заломлення серцевини ОВ.

     Тоді  отримаємо: 

       = пс/(км·нм). 

     Розрахуємо  питому дисперсію матеріалу ОВ по методу кінцевих різниць[1]: 
 

                  ,                                   (2.16) 

     де:     - перша похідна показника заломлення.

     Розрахуємо  першу похідну показника заломлення за формулою: 

                                         ,                                        (2.17) 

     отримаємо:

                 

      .

         пс/(км·нм). 

     Тепер розрахуємо загальну питому хроматичну дисперсію за формулою (2.14): 

       пс/(км·нм) . 

     Виконані  вище розрахунки показали, що для обраного нами оптичного волокна хроматична дисперсія на довжині хвилі 1,55 мкм складає 3,86 пс/(км·нм), що задовольняє рекомендації G.652. 

     2.2 Розрахунок довжини  ділянки регенерації  

     2.2.1  Розрахунок довжини регенераційної ділянки по загасанню 

     Довжина регенераційної ділянки ВОСП обмежується  двома факторами затуханням і уширенням імпульсів в лінійному тракті. При проектуванні необхідно виконати два розрахунки і в якості довжини ділянки регенерації вибрати найменше із отриманих значень.

     Енергетичний  потенціал апаратури ВОСП рівний різниці рівнів потужності оптичного  сигналу на передачі (дБм) і прийомі (дБм), при якому забезпечується задана якість передачі інформації: 

      .                                 (2.18) 

     де: – енергетичний потенціал ВОСП, дБм;

          , – рівень потужності оптичного сигналу на виході джерела випромінювання та на вході приймального оптичного модуля при якому коефіцієнт помилок або ймовірність помилок одиничного регенератора не перевищує заданого значення, дБм.

     Для вибраної апаратури  ВОСП ЕП має значення: 

     ЕП = -0,5-(-39) = 38,5 дБ. 

     Оптична потужність на приймальному боці залежить від наступних факторів: