Моделі і методика побудови волоконно-оптичної системи передачі даних (стр. 4 из 5)
-інерційністю випромінювача;
-інерційністю фотодетектора;
-дисперсією оптичного волокна.
Для виключення впливу дисперсії, що спричиняє розширення оптичних імпульсів, на якість передачі інформації потрібне виконання умови
В£ 0,25/s,
де В – швидкість передачі, біт/с; s – середньоквадратичне розширення імпульсу в кабелі довжиною L км, с. З цього випливає умова обмеження довжини регенераційної дільниці, км
Lр£0,25/s0В
де s0 – середньоквадратичне розширення імпульсу в кабелі довжиною 1 км, с/км.
Середньоквадратичне розширення імпульсу визначається
,де tмм – міжмодова дисперсія, tхр – хроматична дисперсія, tхв – хвилеводна дисперсія, tмат – матеріальна дисперсія.
Для ВС із ступінчастим профілем показника заломлення міжмодова дисперсія дорівнює
,та для ВС із градієнтним профілем показника заломлення
,де L – довжина лінії, км;
; с – швидкість світла.Хроматична дисперсія дорівнює
,де
– хвилеводна дисперсія, 
– матеріальна дисперсія; В(λ) – питома хвилеводна дисперсія; М(λ) – питома матеріальна дисперсія; Δλ – ширина спектра випромінювача,нм. Залежність питомих хвилеводної та матеріальної дисперсій від довжини хвилі оптичної носійної наведені на рис.Б.1 ( додаток Б).Багатомодові ВС характеризуються шириною смуги пропускання за рівнем – 3дБ, який нормується на довжину лінії 1 км
та широкосмуговістю, що дорівнює добутку ширини смуги пропускання на відстань
.Дисперсія – це погонний параметр, який вимірюється в секундах, нормується на довжину лінії, що дорівнює 1 км. Чим менше мод розповсюджується у ВС, тим менше міжмодова дисперсія.
Межа одномодового режиму ВС визначається
,де а – радіус ВС,
– довжина хвилі оптичної носійної. Кількість хвиль, які розповсюджується у багатомодовому східчастому ВС дорівнює 
, а в градієнтному – 
.З одержаних розрахунків довжини регенераційної дільниці та вибирається менше значення.
Розрахунок швидкодії системи
Швидкодія системи визначається інерційністю електронних компонентів та розширенням імпульсів в оптичному кабелі. Швидкодія системи (нс) дорівнює.
де tВ – швидкодія випромінювача (або передавального модуля), нс, визначається тривалістю переднього фронту імпульсу; tФД – швидкодія фотодетектора.
Тривалість фронту імпульсу ПОМ tВ визначається інерційністю джерелавипромінювання та елементів схеми його накачування. Приблизно tВ дорівнює
,де fmax – максимальна частота модуляції джерела випромінювання.
Швидкодія фотодетектора приблизно дорівнює
,де fгр – гранична частота модуляції випромінювання, що приймається фотодетектором.
Швидкодія системи не повинна перевищувати припустимого значення, що визначається видом сигналу (табл. 3).
Таблиця 3 – Припустима швидкодія ВОСП
| Вид сигналу | Швидкодія системи |
| Цифровий сигнал без повернення до нуля | 0,7/В |
| Цифровий сигнал з поверненням до нуля | 0,35/В |
Примітка: В – швидкість передачі, біт/с.
ДОДАТОК А
Одиниці вимірювання та фізичні константи
Таблиця A.1 – Одиниці вимірювання
| Одиниця | Символ | Параметр | Одиниця | Символ | Параметр |
| Метр | м | Довжина | Ампер | A | Струм |
| Кілограм | кг | Маса | Градус Кельвіна | °К | Температура |
| Секунда | с | Час | Градус Цельсія | °С | Температура |
| Кулон | Кл | Заряд | Фарада | Ф | Ємність |
| Джоуль | Дж | Енергія | Ом | Ом | Опір |
| Ват | Вт | Потужність | Вольт | В | Напруга |
| Герц | Гц | Частота | Ньютон | Н | Сила |
Таблиця A.2 – Фізичні константи
| Назва | Значення | Символ |
| Швидкість світлаПостійна ПланкаЗаряд електронаПостійна Больцмана | 3 · 108 м/с6,626 · 10-34 Дж с-1,6 · 10-19 Кл1,38 · 10-23 Дж / °К | сh-q k |
Таблиця A.3 – Префікси
| Префікс | Символ | Ступінь | Префікс | Символ | Ступінь |
| Тера | Т | 1012 | Мілі | м | 10-3 |
| Гіга | Г | 109 | Мікро | мк | 10-6 |
| Мега | М | 106 | Нано | н | 10-9 |
| Кіло | К | 103 | Піко | п | 10-12 |
| Санті | С | 102 | Фемто | ф | 10-15 |
ДОДАТОК Б
ПАСИВНІ ЕЛЕМЕНТИ ВОСП
Таблиця Б.1 – Рекомендації ITU відносно оптичних кабелів
| Найменування | Рекомендація | |||||
| G.651 | G.652 | G.653 | G.654 | |||
| Тип волокна | Багатомодове, градієнтне | Одномодове | Одномодове, зі зміщенням дисперсії | Одномодове (з загасанням, мінімізованим на довжину хвилі 1550 нм) | ||
| Діапазон довжин хвиль оптичної носійної λ, нм | 850 або 1300 | 1300 або 1550 | 1550 або 1300 | 1550 | ||
| Характеристики волокон | ||||||
| Діаметр серцевини, мкм | 50  6% | - | - | - | ||
| Діаметр модової плями, мкм | - | (9…10) 10% | (7…8,3) 10% | ≈10,5 10% | ||
| Діаметр оболонки | 125 2,4% | 125 2,4% | 125 2,4% | 125 2,4% | ||
| Похибка концентрич-ності | 6% | до 1 мкм | до 1 мкм | до 1 мкм | ||
| Некруглість серцевини | 6% | - | - | - | ||
| Некруглість оболонки | 2% | 2% | 2% | 2% | ||
| Числова апертура | 0,18…0,24 | - | - | - | ||
| Коефіцієнт загасання для довжин хвиль, дБ/км | ||||||
| 850 нм | менше 4 | - | - | - | ||
| 1300 нм | менше 2 | менше 1,0 | менше 1,0 | - | ||
| 1550 нм | - | менше 0,5 | менше 0,5 | вивчається | ||
| Питома хроматична дисперсія для довжин хвиль, пс/нм∙км | ||||||
| 850 нм | менше 120 | - | - | - | ||
| 1300 нм | менше 6 | 3,5; 6 | вивчається | - | ||
| 1550 нм | - | 20 | 3,5 | 20 | ||
а) 
б)
Рисунок Б.1 – а) спектральна характеристика загасання кварцового ВС; б) спектральна залежність питомих дисперсій: 1 – матеріальної; 2 – хвилеводної
Таблиця Б.3 – Параметри роз’ємних оптичних з’єднувачів
| Тип з’єднувача | Тип ОВ, матеріал штекера | Внесені витрати, дБ | Зворотні втрати, дБ | Кількість з’єднань –роз’єднань | |
| РС / РС | ОМ / БМ | 0,3 | 40 | 1000 | |
ST | БМ | Кераміка | 0,3 | 40 | 1000 |
| Неірж. сталь | 0,6 | - | 1000 | ||
| Пластик | 0,7 | 250 | |||
| SC | ОМ / БМ | 0,3 | 40 | 1000 | |
| VIC | ОМ | 0,3 | 35 | 500 | |
| (FDDI) | БМ | 0,5 | 38 | 500 | |
| СПЛАЙС | ОМ / БМ | 0,2 | 40 | - | |
Примітка: ОМ і БМ – одномодове та багатомодове ОВ відповідно. Сплайс – нероз’ємний механічний з’єднувач.
Таблиця Б.4 – Показники заломлення деяких середовищ
| Середовище | Показник заломлення |
| Повітря | 1 |
| Кварц | 1,4 ... 1,5 |
| Германій | 4,09 |
| Арсенід галію | 3,65 |
| Кремній | 3,46 |
ДОДАТОК В