Физические основы передачи информации по ВОЛС (стр. 1 )

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

ёдов

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ВОЛС

Методические указания по выполнению лабораторных работ

для студентов очной формы обучения

на базе среднего (полного) общего образования по направлению

210400.62 «Телекоммуникации» (бакалавр техники и технологии)

специальностей: 210402.65 «Средства связи с подвижными объектами»

210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы»

210405.65 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение»

210406.65 «Сети связи и системы коммутации»

Екатеринбург

2011

УДК 621.391

ББК 32.889

Рецензент: к. т.н., доцент кафедры Многоканальной электрической связи»

И.

Физические основы передачи информации по ВОЛС: Методические указания по выполнению лабораторных работ / ёдов. – Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2011. - 40 c.

Методические указания предназначены для студентов, изучающих дисциплину «Физические основы передачи информации по ВОЛС» и содержат перечень литературы и вопросы для подготовки к работе, методические указания по выполнению.

Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» в качестве методических указаний по выполнению лабораторных работ для студентов очной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования по направлению 210400.62 «Телекоммуникации» (бакалавр техники и технологии) специальностей: 210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы», 210406.65 «Сети связи и системы коммутации», 210405.65 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», 210402.65 «Средства связи с подвижными объектами».

УДК 621.391

ББК 32.889

Кафедра Многоканальной электрической связи

© УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	4
Лабораторная работа 1	5
Лабораторная работа 2	15
Лабораторная работа 3	25
Лабораторная работа 4	34

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания к выполнению лабораторных работ составлены в соответствии с утвержденной программой дисциплины «Физические основы передачи информации по ВОЛС» предназначены для студентов направления 210400 «Телекоммуникации», имеющих в качестве базовой подготовки среднее (полное) общее образование. Проведение лабораторных работ предусмотрено для расширения и закрепления знаний по теоретическому курсу. Выполнение работ необходимо проводить с пояснениями, расчетами и выводами. На каждую лабораторную работу оформляется отчет. На проведение лабораторных работ в соответствии с программой отводится 8 часов. Количество часов на выполнение каждой работы, а также ее тема, указаны в таблице.

Перечень лабораторных работ

Наименование работы	Число часов
1 Изучение конструкции оптических кабелей	2
2 Сварка оптических волокон	2
3 Измерение вносимого затухания оптических кабелей	2
4 Измерение затухания оптических кабелей методом обратного рассеяния	2
Итого:	8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

Изучение конструкции оптических кабелей

1 Цель работы:

1.1 Изучение конструкций оптических кабелей связи и оптических волокон, ознакомление со свойствами кабельных материалов.

2 Подготовка к выполнению работы:

В результате самостоятельной подготовки к лабораторной работе по методическому руководству и рекомендуемой литературе необходимо:

2.1 Ознакомиться с принципами работы оптических волокон и их классификацией.

2.2 Изучить конструкции оптических волокон, используемых в оптических кабелях связи.

2.3 Изучить принципы конструктивного решения оптических кабелей связи, ознакомиться с примерами конструкций оптических кабелей.

2.4 Подготовить ответы на контрольные вопросы.

3 Литература:

3.1 . Оптические кабели связи и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.

3.2 . Принципы построения первичных сетей и оптические кабельные линии связи. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009.

4 Оборудование и приборы:

4.1 Образцы оптических волокон.

4.2 Образцы оптических кабелей связи.

5 Задание:

5.1 Изучить принцип работы и конструктивного решения оптических волокон и кабелей связи, ознакомиться с примерами конструкций оптических кабелей.

5.2 Ознакомиться с видами кабельных материалов и их параметрами и заполнить таблицу 1.1 отчета.

6 Контрольные вопросы:

6.1 Физические принципы передачи по оптическим волокнам.

6.2 Строение оптических волокон, используемые материалы.

6.3 Назначение сердцевины и оболочки оптического волокна.

6.4 Профиль показателя преломлений оптического волокна.

6.5 Ступенчатые и градиентные оптические волокна.

6.6 Одномодовые и многомодовые оптические волокна.

6.7 Основные принципы конструктивного выполнения оптических кабелей связи.

6.8 Материалы, используемые в оптических кабелях связи.

6.9 Классификация оптических кабелей связи,

6.10 Основные элементы конструкций оптических кабелей связи.

7 Содержание отчета:

7.1 Название и цель работы.

7.2 Конструкция ОВ и профили показателя преломления (рисунок 1.1).

7.3 Конструкции ОК (рисунок 1.3).

7.4 Таблица 1.1.

Таблица 1.1 - Характеристики оптических кабелей

Вопросы	Номер образца ОК
1	2	3	4
1 Тип конструкции ОК
2 Число оптических модулей
3 Число оптических волокон
4 Материал силового элемента
5 Материал модульной трубки
6 Материал влагозащитной оболочки
7 Состав защитного покрытия
8 Предполагаемая полная марка ОК
9 Способ прокладки
10 Типы ВОСП работающих по кабелю
11 Число каналов ТЧ
12 Место использования

8 Методические указания к выполнению работы:

8.1 Конструкции и принципы работы оптических волокон

Подобно тому, как в электрических кабелях связи средой распространения сигнала является пара изолированных металлических проводников, в оптических кабелях связи средой распространения сигналов являются единичные оптические волокна (волоконные световоды).

Каждое волокно - это тонкая стеклянная нить диаметром от 50 до 150 мкм, иногда материалом волокна является прозрачный полимер. Стеклянные волокна более хрупки, чем полимерные, но могут быть выполнены со значительно меньшим затуханием, поэтому в кабелях связи применяются, как правило, стекловолокна.

Обычно в качестве стекла используется кварц (двуокись кремния SiO2) высокой степени очистки. Многокомпонентные (натриевокальцевые, боросиликатные и др.) стекла имеют меньшую чистоту и вносят в передаваемый сигнал большие потери.

С точки зрения передачи сигналов волокна представляют собой работающие в оптическом диапазоне волн диэлектрические волноводы-световоды.

Промодулированный сигналом поток электромагнитной энергии вводится от источника излучения в волокно и далее распространяется, удерживаясь внутри последнего. При этом канализирующее действие оказывает изменение величины диэлектрической проницаемости материала в поперечном сечении волокна. Поскольку волокна используются для передачи электромагнитных волн оптического диапазона, то вместо диэлектрической проницаемости ξ, обычно пользуются связанным с ней и употребляемым в оптике коэффициентом (показателем) преломления , который для немагнитных материалов, имеющих относительную магнитную проницаемость μ = 1, равен .

Для передачи электромагнитной энергии по волоконному световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух сред, поэтому волоконный световод имеет двухслойную конструкцию и состоит из сердцевины и оболочки с разными показателями преломления. Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии - Назначение оболочки - создание лучших условий отражения на границе сердцевина - оболочка и защита от излучения энергии в окружающее пространство, а также от внешних помех.

Показатель преломления материала сердцевины , а оболочки , причем n1 > n2. Изменения показателя преломления материала волокна достигается за счет добавок к чистому кварцу определенных примесей. Чаще всего используют двуокись германия GeO2, уменьшающую величину n. Дозировкой присадки добиваются требуемой величины показателя преломления, которая находится в пределах 1,45 ... 1,5.