первоначальном проектировании. Если система неисправна и на фото-детектср не поступает достаточная мощность, поиск неисправности включает определение среди вышеуказанных параметров не соответствующего норме. Необходимо также проверить источник света.

Дефект источника света может привести к полному отсутствию мощности на фотодетекторе. Потери на ввод излучения происходят в месте сопряжения источника света с волокном. Обычно в одноволо-конных системах связи к излучающей области источника присоединяют короткий отрезок волокна (называемый «поросячьим хвостиком»). Любое рассогласование между излучающей областью и сердцевиной этого отрезка приводит к потерям на ввод излучения. Если площадь серде-вины меньше, чем излучающая площадь источника, возникнут дополнительные потери. По приближенной оценке величина этих потерь равна площади сердцевины, деленной на излучающую площадь источника.

Другим фактором, влияющим на потери на ввод излучения, является способность самого волокна собирать свет. Приемный полуугол сходимости для волокна показан на рис. 10.6. Важным параметром явля-

СВегповые лучи Вне

Рис. 10.6. Полуугол конуса ввода получают на основе чнслоеой апертуры волокна. Свет, проектируемый в приемный конус, распространяется по сердцевине, тогда как лучи, поступающие вне конуса, отражаются в оболочку и со временем теряются

ется числовая апертура (ЧА), которая определяет полуугол 6 приемного конуса волокна. Свет, поступивший под углом, лежащим в пределах этого конуса, распространяется по волокну. Свет, поступающий под большим углом, распространяется в оболочке и теряется. Математически числовая апертура определяется как

Для волокон со ступенчатым изменением показателя преломления она равна

конуса Ввода

4A = sine.

Когда числовая апертура равна 0,25, полуугол б приемного конуса равен

0 = sin-1 (0,25) = 14,5°. Чтобы оценить потери на ввод излучения, обусловленные числовой апертурой, необходимо знать профиль излучения источника. Этот вопрос рассмотрим позже. Отражение света от входного конца волокна также приводит к небольшим потерям на ввод излучения. Обычно они составляют приблизительно 0,2 дБ. Потери на приемной стороне волокна обычно не столь серьезны, как на передающей. Как правило, общие потери на выходе не превышают 1 дБ.

Потери между входом и выходом системы обусловлены ослаблением сигнала в волокне, а также потерями в соединителях и на стыках. Ослабление в волокне возникает в результате рассеивания, отражения света от примесей в материале волокна и его поглощения. Ослабление зависит от длины волны (рис. 10.7). Длину волны источника следует выбирать так, чтобы ослабление было минимальным.

7р0 000 900 1000 1100

Длина Волны,чы

Рис. 10.7. Ослабление сигнала в волокне существенно зависит от длины волны, следовательно, получение хороших общих характеристик системы требует согласования источника и волокна

10.5. ИСТОЧНИКИ И ПРИЕМНИКИ

Помимо затухания в волокне наибольший вклад в потери системы вносит ввод излучения. Ранее мы определили их как:

потери иа неперехвачешюе излучение (НИ), возникающие в результате рассогласования между площадью светового пятна источника {в плоскости конца волокна) н площадью сердцевины волокна;

потери в числовой апертуре;

потери на отражение.

Если излучающая площадь источника больше площади сердцевины волокна, весь свет нельзя ввести в волокно. Проблема остается и в том случае, если источник меньше сердцевины (рис. 10.8). Любой зазор между элементами дает возможность свету не попасть в сердцевину и потеряться. Приближенно эти потери можно выразить как

Потери НИ с* 10 log

Где дс площадь сердцевины волокна; Аа - площадь проекции оптического пятна источника на плоскость торца волокна.

Потери зависят от углового профиля излучения источника. Все источники имеют быстро расходящиеся лучи. Следовательно, зазор между излучающей поверхностью н торцом волокна не должен превышать рас-

Источник излучения

Оптическое пятно

Рис. 10.8. В случае отдаления светоизлу-чающей поверхности от конца сердцевины волокна возникают потери за счет невве-денного излучения. Эти потери можно свести к минимуму, используя диодный

источник без колпачка нли источник с «поросячьим хвостиком», установленным изготовителем

Корпус источника

стояние, приблизительно равное 2-4 диаметрам сердцевины (примерно 50 мкм).

10.5.1. ПРОФИЛЬ ВОЗБУЖДЕНИЯ

При рассмотрении потерь, обусловленных числовой апертурой, необходимо учитывать профиль возбуждения. Значительные потери света возникают в результате несоответствия между относительно малым приемным углом сходимости волокна (10-14") и широкой расходимостью излучения как светонзлучающих, так и лазерных диодов (рис. 10.9).

Потери за счет числовой апертуры можно оценить, зная профиль . излучения источника. Обычно изготовители изображают характеристику направленности источника в полярных координатах (рис. 10.10). Профиль мощности излучения Р ламбертовского источника (рис. 10.10, а) описывается выражением

P = P0cosO,(10.9)

где Ра-интенсивность излучения, вдоль оси Ф=0. Для источников с уз кими лучами соответствующее соотношение имеет вид

Р = Р0(с<хФ)т.(10.10)

На рис. 10.10,6 приведено семейство кривых для различных значений / г.

Мощность излучения, вводимая в волокно, Рв определяется выражением

РВ = РП[1 - (cos6)m+1],(Ю. Г j

где Рп - полная энергия источника; 6 - приемный полуугол сходимости волокна. Отметим, что для ламбертовского источника, когда т=1, a 4A=sin6, уравнение (10.10) приводится к виду

Рв = Рп(ЧА)2.(10.12)