Розрахунок параметрів оптичного волокна. Лабораторна робота з Основи телекомунікаційних систем. Робота № 500785

Перехід до торгівельного партнера Binance

Розрахунок параметрів оптичного волокна

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Інститут комп’ютерних технологій, автоматики та метрології

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра захисту інформації

Інформація про роботу

Рік:

2010

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

Основи телекомунікаційних систем

Група:

УІ-31

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» ІКТА кафедра ЗІ З В І Т до лабораторної роботи №4 з навчальної дисципліни: «Основи телекомунікаційних систем» на тему: «Розрахунок параметрів оптичного волокна» Виконав: ст. гр. УІ-31 Прийняв: Львів – 2010 Мета роботи – ознайомитися з будовою оптичного волокна. Дослідити параметри одномодових та багатомодових кабелів зв’язку, вивчити методику розрахунку параметрів оптичних волокон. ЗАВДАННЯ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ Домашня підготовка до роботи Вивчити будову оптико-волокна. Вивчити основні переваги та недоліки оптичних систем. Знати різницю між одномодовим та багатомодовим волокном. Вивчити методику розрахунку показника заломлення, числової паретури тощо. Освоїти розрахунок PDV для мережі заданої конфігурації. Освоїти розрахунок міжмодової та матеріальної дисперсії. Виконання заданого варіанту розрахунку параметрів оптичного волокна При розрахунку заданого варіанту розрахунку параметрів оптичного волокна: Вивчити основні формули розрахунків параметрів оптичного волокна. Вивчити основні властивості оптичного волокна, а також причини втрати сигналу у оптичному волокні. Отримати варіант для обчислення параметрів оптичного волокна у викладача. На основі отриманих даних обчислити такі параметри як: радіус сердцевини, співвідношення коефіціенту заломлення, числову апертуру, нормовану частоту, нормовану постійного розповсюдження,кількість мод в оптичному волокні, діаметр модвого поля, довжину хвилі відсічення, міжмодову дисепрсію, матеріальну дисперсію . ВОЛЗ є волоконно-оптичною системою, що складається з елементів кабельної техніки, призначених для передачі оптичного сигналу по оптоволоконному кабелю. Точніше це вид зв'язку, при якому інформація передається по оптичному діелектричному хвилеводу, відомим під назвою «оптичне волокно». Оптичне волокно в даний час вважається найдосконалішим фізичним середовищем для передачі інформації, а також найдосконалішим фізичним середовищем для передачі великих потоків інформації на значні відстані завдяки унікальним можливостям пропускної спроможності і загасанню в ньому. Розрахунок основних параметрів ОВ. Радіус сердцевини a Числова апертура Нормована частота Нормована постійна розповсюдження де - модова постійна розповсюдження(kn1<β<kn2); - хвилеве число. Кількість мод (з урахуванням всіх вироджених мод) у разі ступінчастого ППП визначається виразом вигляду: де Діаметра модового поля рівно dМП=2W0с де W0 - радіус поля моди Довжину хвилі відсічення у волокні Міжмодова дисперсія , де - нормалізована частота. , Якщо =2,405 або менше, то розповсюджується тільки одна мода, якщо ж більше, то розповсюдяться багато мод. Матеріальна дисперсія , де с — швидкість світла у вакуумі, а - швидкість досліджуваної хвилі в данному матеріалі. Основні переваги ОВ Волокно виготовляється з кремнію, основу якого складає двоокис кремнію, широко поширеного, а тому недорогого матеріалу, на відміну від міді. Оптичне волокно має діаметр близько 100 мкм, тобто дуже компактно і дрібно, що робить його перспективним для використання в різних областях науки і техніки. Скляне волокно – не метал, при реалізації системи зв'язку автоматично досягається гальванічна розв'язка сегментів. Застосовуючи особливий пластик, в промисловості виготовляють самонесучі підвісні кабелі, що не містять металу і тим самим безпечні в електричному відношенні. Такі кабелі можна вмонтовувати на щоглах існуючих ліній електропередач, як окремо, так і вбудовувати у фазовий дріт, економлячи засоби на прокладку кабелю. Системи зв'язку на основі оптичних волокон стійкі до електромагнітних перешкод. Важлива властивість оптичного волокна – довговічність. Час життя волокна, тобто збереження ним властивостей в певних межах, зразковий більше 25 років, що дозволяє прокласти волоконно-оптичний кабель один раз і в міру необхідності перешивати пропускну спроможність кабелю шляхом заміни передавачів і приймачів на більш швидкодіючі. Шляхи розвитку і дослідження оптичного волокна На сьогоднішній день волоконна оптика використовуюється дуже інтенсивно у сучасному світі, та є достатньо простою і досконалою технологією. Провадження світла вздовж тонкої силиконової волосини згідно закону заломлення, що вперше продемострував Даніель Колладон та Джакіз Бабінет на початку 1840-их років у Парижі, робить дану галузь індустрії можливою. Практичні застосування, такі як прицільне внутрішнє освітлення під час стоматологічних процедур, появилися на початку ХХ століття. Передача зображень по трубках була продемострована незалежно радіоекспериментатором Кларенс Ханселом та телевізійним першепроходцем Джоном Логі Бейрдом у 1920 роках. Цей ефект вперше був застосований для внутрішнього медичного обстеження Гайнріком Ламмом на протязі наступної декади. У 1952 році фізик Нерайндер Сайнг Капані провів експеремент, що призвів до винаходу оптичного волоска. Сучасне оптоволокно, де скляна волосина поміщена у прозору оболонку із метою приведення коефіцієнту відбиття до практичного рівня використання, появивилося на світ пізніше. Після цього всі розробки сконцентрувалися на жмутах оптичних волосків пристосованих для передачі зображення. Перший оптичний напівгнучкий гастроскоп був запатентований у 1956 році Безілем Айзек Хиршовицим, Сі Уілбер Пітерзом, та Лоренцом І Куртізом, які були дослідниками Університету Мічігану. У процесі розробки гастроскопу, Куртіз застосував скляний волосок в оболонці впреше. Перші зразки оптоволокна покладалися на повітря та непрактичні олії і віск, як оболонку із низьким показником заломлення. Ціла низка інших застосувань по передачі зображень появилися незабаром. Використання оптоволокна для телекомунікаційних цілей було впреше винайдено у Західній Європі на прикінці 19-ого та на початку 20-ого століття, на зразок діагностики лікарем шлунку пацієнта та зв'язку у межах короткого радіусу. Особливо примітно, що передача забражень оптоволосками набула популярності на початку 21 століття по причині збільшення попиту у медичній та телевізіній галузях. Також гомонілося, що японський вчений від Тохоку Університету Юн-ічі Нішазава запропонував вжиток оптичного волокна у сфері зв' язку ще у 1963 році, як відзначалося у книжці надрукованій 2004 року в Індії. Нішазава винайшов інші технології, що сприяли вдосконаленню оптоволоконих комунікацій у більшій степені. Він пізніше відкрив оптичні градієнтні волоски, як канал передачі світла від напівпровідникового лазера. Вирішальний момент стався десь 1965 року, коли Чарльз К. Коу та Джордж А. Гокхем від британської компанії Стандарт Телефонс енд Кейблс вперше просунули ідею зменшення затухання в оптоволокні до показника нижчого від 20 dB/km, таким чином ввівши оптичні кабелі у зону практичного застосування як телекомунікаційних мідіа. Вони стверджували, що затухання швидше спричнинялося домішками, здатними бути вилученеми у волокні доступному в цей час, аніж фундаментальним фізичним законом розсіювання. Вони правильно та послідовно теоритизували про зміну властивостей світла у середовищі оптичного волоска, та підсказали вірні матеріали для його виробництва — кварцове скло із високим показником чистоти. Це відкриття привело Коу до отримання Нобелівської Премії в області фізики у 2009 році. Принциповий рівень затухання у 20 dB/km був досягнутий вперше в 1970 році дослідниками Робертом Д. Морером, Дональдом Кеком, Пітером С. Шульцом, та Франком Зімаром, що працювали в американській скловарні Корнік Глес Уорк. Тепер це підприємство називається Корнік Інкорпорейтед. Вони продемострували волосок із рівнем затухання у 17 dB/km, у якому кварцове скло утримувало домішки титану. Де-кількома роками поспіль вони створили оптоволокно з рівнем затухання у 4 dB/km, використовуючи діоксид германію за основу домішки. Настільки низьке затухання придало імпульсу телекомунікаціям із використанням оптичного волокна, та зробило Інтернет доступним. У 1981 році Дженерал Електрик випустив сплавлнеий злиток кварцу, що був здатним витягнутися у нитку довжиною 40 km. Затухання у сучасному оптоволоконому кабелі значно менше ніж у мідному електричному, що спонукнуло розвиток ліній телекомунікаційних передач довжиною 70-150 км. Оптоволоконий підсилювач із домішками ербіуму, який зменшив вартість оптоволоконих систем великої довжини шляхом зменшення або, навіть дуже часто, цілковитого вилучення із схеми оптико-електронних повторювачів, був розроблений Девідом Н. Пейном із Університету Саусхамтона та Емануелем Дезервіром із Бел Лабс у 1986 році. Чим більше досконале волокно експлуатується повсякчас із використанням скла для серцевини та оболонки, тим стійкіше воно до процесів старіння. А винайшов його Герхард Берніз у 1973 році, що був задіяний німецьким підприємством Скот Глес. У 1991 році із перспективного щойно проявившогося технологічного напрямку фотонних кристалів, було започатковано розробку одноіменних волосків, що проводили світло завдяки дифракційним явищам на періодичній структурі матеріалу швидше, ніж шляхом повного внутрішнього відбиття. Перше фотонне кристалічне волокно стало комерційно доступним у 2000 році. Таке оптоволокно є більш потужним ніж звичайне, та його світлопровідні частотні властивості можуть бути контрольовані за потребою із метою покращення ефективності певних застосувань. Розрахунок. 9.Діаметр серцевини 2а=44мкм, показники переломлення n1=1,53, n2=1,49, довжина хвилі λ=0,85мкм.(β-вибрати довільне в межах ). Ступінчасте ППП. Радіус сердцевини a=22мкм Числова апертура Нормована частота Нормована постійна розповсюдження , Кількість мод (з урахуванням всіх вироджених мод) у разі ступінчастого ППП визначається виразом вигляду: Діаметра модового поля рівно dМП=2 де W0 - радіус поля моди Довжину хвилі відсічення у волокні Міжмодова дисперсія , де - нормалізована частота. , Якщо =2,405 або менше, то розповсюджується тільки одна мода, якщо ж більше, то розповсюдяться багато мод. Матеріальна дисперсія , де с — швидкість світла у вакуумі, а - швидкість досліджуваної хвилі в данному матеріалі.

Лабораторна робота Основи телекомунікаційних систем

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись