автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.20, диссертация на тему:Исследование и разработка метода расчета дисперсионных характеристик одномодовых оптических волокон

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР Московский ордена Трудового Красного Знамени институт связи

На правах рукописи

Буковский Василий Васильевич

УДК 621.372.8

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ДИСПЕРСИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОДНОМОДОШХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Специальность 05.12.20 - Оптические системы локации, связи

и обработки информации

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1991

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи. .

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор И.И.Гроднев .

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Г.А.Черенков - кандидат технических наук -Г.И.Гордон

Ведущее предприятие указано в решении специализированного совета.

Защита состоится- "• i.bUX,^_;_1991 г.

в -/¿Г ч. на заседании специализированного совета К 118.06.0: в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте связи по адресу: III024, Москва, Авиамоторная ул., д. 8а.

С диссертацией можнй ознакомиться в библиотеке ЛИС.

Автореферат разослан " /j'j " _ 1991 г.

Ученый секретарь специализированно! совета К 118.06.03,, канд. техн. наз доцент

В.Н.Федосеева

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года" предусмотрено развитие высокоавтоматизированного производства оптических кабелей связи.

Линии связи, использующие оптические кабели (ОК), обладают существенными преимуществами перед традиционными линиями, в которых передача информации осуществляется по кабелям, с металлическими "жилами. Наряду с такими достоинствами оптических кабелей, как экономичные масса-габаритны? показатели, высокая защищенность от электромагнитных помех, экономия цветных металлов, особо следует отметить, значительное увеличение длины регенера-ционного участка.

Современное состояние техники волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) показывает, что _в протяженных линейных трактах целесообразно использовать одномодовые оптические волокна (00В), обладающие по сравнению с многомодовыми оптическими волокнами большей широкополосностью. В волоконно-оптических линиях связи с 00В длина регенерационного.участка доведена в настоящее время' до нескольких сот километров.

Одной из основных причин, ограничивающих длину регенераци-онного участка, является хроматическая дисперсия 00В. Дисперсия 00В зависит от •'таких факторов, как форма профиля показателя преломления ОТПП), состав и процентное содержание легирующих примесей, степень нерегулярности геометрической структуры.

Существующие теоретические и экспериментальные методы определения дисперсии 00В учитывают влияние этих факторов, но обладают следующими недостатками:

3

1. Оценка хроматической дисперсии многослойных регулярных волокон (за исключением двухслойного и трехслойного) производится без .учета состава и процентного содержания легирующих примесей в каждом слое исследуемого волокна;

2. Исследование дисперсии первого порядка трехслойного волокна выполнено без учета дисперсионных свойств оболочки ООВ;

3. При расчете дисперсии нерегулярных волокон применяются методы, требующие выполнения большого объема измерений и сложных машинных расчетов;

4. Анализ экспериментальных методов определения хроматической дисперсии проведен без учета вида дисперсионной кривой исследуемого волокна;

5. Стыковка оптических волокон, входящих в строительные длины многоволоконных оптических кабелей, производится без оптимизации хроматической дисперсии на регенерационном участке составной ЮЛС.

Устранение отмеченных недостатков позволит уточнить расчет дисперсионных характеристик ООВ, увеличить производственный выход высококачественных волокон с заданной дисперсией, и улучшить дисперсионные характеристики составной линии. Поэтому создание методики расчета дисперсионных характеристик ООВ, обеспечивающей решение перечисленных задач, является актуальной проблемой. ■ .

Цель работы. Целью настоящей-диссертационной работы является разработка метода расчета дисперсионных характеристик одномодовых оптических волокон и рекомендаций по уменьшению хроматической дисперсии на регенерационном участке ВОЛС с учетом материальной, профильной и волноводной дисперсий многослойных волокон, нерегулярностей геометрической структуры и па- '

4 - " .

раметров источника излучения.

Предметом'исследования являются волоконно-оптическая линия связи и её основной элемент - одномодо-вое оптическое волокно, его.геометрические, оптические и дисперсионные характеристики. Основные вопросы, рассмотренные в диссертационной работе, следующие:

1. Разработка метода расчета хроматической дисперсии ТЬ -го порядка регулярного волокна с произвольным профилем показателя преломления;

2. Разработка метода расчета дисперсионных характеристик нерегулярных оптических волокон с различными функциями плотности вероятности распределения не регулярном ей по длине волокна;

3. Разработка метода обработки результатов экспериментальных исследований, дозволяющего рассчитать полную хроматическую дисперсию ВОЛС с учетом случайных отклонений характеристик,измеряемых 00В;

4. Разработка алгоритма оптимальной стыковки волокон, позволяющего минимизировать хроматическую дисперсию на регенераци-онном участке ВОЛС, состоящей из нескольких строительных длин ОК.

Методы исследования. чПри решении поставленных задач использовались методы классической теории электромагнитного поля, теории вероятности, интегрального и дифференциального исчислений. Использовались методы вычислительной математики, базирующиеся па ЭВМ. Выводы и рекомендации, сформулированные в работе, основаны на теоретических и экспериментальных исследованиях.

Личный вклад. Все теоретические и экспериментальные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.

гп 5

Научная новизна р.а б'о т ы. I- .

1.-Разработан метод расчета дисперсионных-характеристик 00В,' основанный на матричном-алгоритме'определения дисперсии, 41 -го порядка, учитывающий, влияние материальной, профильной" и волно-водной дисперсий многослойного волокна на суммарную хроматическую дисперсию.' Основным результатом применения разработанного -' метода является существенное уменьшение"погрешности расчета дисперсионных характеристик 00В. • " , - "

2. Предложен метод расчета хроматической дисперсии-нерегу- - -лярных 00В с различными функция!".»! плотности вероятности распределения нерегулярностей,учитывающий несимметричность дисперси- -онной кривой волокна относительно среднего значения. Учет несимметричности дисперсионной- кривой волокна дает значения диспер--сии, -отличающиеся от результатов, полученных--"по методу,"" разработанному для.регулярных 00В, как в большую, так и в меньшую сторону на значительную величину.- - . - - --•-

,3. Получены аналитические выражения, позволяющие рассчиты- ' -вать дисперсию первого порядка трехслойных 00В в широком диапазоне длин волн с учетом дисперсионных'свойств сердцевины'и обо- / лочек волокна. Выражения приведены к -удобному для инженерной практики виду. : _ . . '- "._

- 4. Предложен метод обработки результатов экспериментальных исследований группового 'времени'прохождения' основной кода и вычисления на её основе,-полной хроматической дисперсии. Разработанный метод устраняет некорректность- пересчета-группового,времени прохождения в-дисперсию И -го порядка"измеряемого' 00В.

■ 5. Разработан алгоритм оптимизации сирокополосности "оптической линии связи,' состоящей из, нерегулярных'оптических волокон с произвольными-величинами хроматической-дисперсии, учиты- "--" - - - б - - '

Бающий порядок стыковки волокон, входящих в строительные длины OK на ре генерационном упастке B0JIC, Проведение оптимизации может в несколько, раз уменьшить дисперсию первого порядка B0J1C.

• Практическая ценность работы заключается в следующем: . ;

-1. Получены инженерные формулы, а также алгоритм и прог-■ рамма для расчета дисперсии-первого порядка трехслойного 00В в широком диапазоне-длин волн-с применением ЭВМ;

' 2. "Разработан комплекс программ, позволяющих рассчитывать дисперсионные характеристики волокон с произвольным ППП, прогнозировать параметры волокон по характеристикам заготовок. Зто позволяет-производить отбраковку заготовок 'и корректировать дисперсионные характеристики 00В в процессе вытяжки;

3. Разработан алгоритм минимизации полной хроматической дисперсии составной ВОЯС;

- 4.-Получены инженерные формулы для оценки дисперсии первого ' порядка-.00В по результатам экспериментальных.исследований;

- " 5. Предложена аппроксимация зависимостей группового вре- -мени прохождения основной моды, изменения фазы "сигналов, длины линии задёряки и других характеристик от-длины волны с использованием метода ортогонализации Шмидта/ .

■Реализация в нар "о дном хозяйстве.

"Результаты теоретических и-экспериментальных исследований дисперсионных'характеристик 00В использованы при оценке дисперсии первого порядка одномодовых волокон, определении длины волны отсечки.и диаметра кодового пятна, обеспечении входного контроля заготовок при производстве волокон. Материалы, представленные в диссертационной работе, использованы при разработкг ТУ на оптические волокна (ТУ 16-705.452-86) в ОКБ КП, в опытно,-

конструкторских работах по созданию новых типов одномодовых оптических волокон во ВНИИ КП. Материалы, подтверждающие внедрение результатов, приведены в приложении.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод расчета хроматической дисперсии регулярных 00В, учитывающий материальную и профильную дисперсии всех слоев рассматриваемых волокон, а также их волноводную дисперсию.

2. Алгоритмы и программы разработанного метода расчета дисперсионных характеристик многослойных 00В с произвольным профилем показателя преломления.

3. Аналитические выражения для инженерных расчетов дисперсии первого порядка регулярного трехслойного одномодового оптического волокна.

4. Формулы, описывающие дисперсионные свойства нерегулярных ООВ с различными функциями распределения нерегулярностей геометрической структуры по длине.

5. Алгоритм оптимальной стыковки строительных длин ОК, позволяющий минимизировать суммарную дисперсию на волоконно-оптической линии связи.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенных в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на Х(.П, ХИН и Х/-У Всесоюзной'научной сессии, посвященной Лдю радио (Москва, 1987,, 1988, 1990); Всесоюзной научно-технической конференции "Физические проблемы оптической связи" (Севастополь, 1990); научно-техничесних конференциях профессорско-преподавательского' состава, сотрудников и аспирантов МИС (1987-1990); на заседаниях кафедры "Линии связи" Московского ордена Трудового Красного Знамени института связи (Москва, 19871900). 8

П у блик а"_ц и -и. Основные результаты "диссертации гг-.кс-кены'в 9 печатных"работах (6 из них в соавторстве).

Структура и о б ъ с м диссертации.

'Диссертационная работа состоит из введения, .четырех глав .заключения,'иэложентк-на 107 страницах'машинописного тексте, содержит 29 рисунков, а также приложения."Список литературы включает-119 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В-о в в-е д-е н и и обосновывается актуальность тем?, ■ представлен анализ современного состряния'исследуемых вопросоь, сформулированы цель_и задачи.исследования. , '

Первая г-л а В а диссертации посвящена разработке _ ~ математической-"модели расчета хроматической дисперсии Я-го порядка-в волокне £ произвольным профилем показателя преломлен;-к. . На основании Анализа методов определения дисперсионных характеристик 90В -сделан вывод о том, что при расчете дисперсии И -го порядка необходимо принимать во внимание материальную, профнль-_нук> и водноводную дисперсии с учетом характеристик бсс/ слое;< многослойного СОВ. Малая разность коэффициентов преломлен!::: VI'.'.'. исследуемых золокон позволила при получении решения "истек-- гг-нейных уравнений, воспользоваться, приближением слабой -.но едкостиИсходя из волновых уравнений, граничных условий у г:тж г.:.-М01ДИ формул дифференцирования неявных функций получено матричное выражение для расчета дисперсии Л -го порядка кногослог:-- ного ООЧ:

где ^ЩУ-цр)^)

Ч ^

- частныо производные Я -го порядка неявной функции, описывающей составляющие электрического и магнитного полей волокна;

- определители матриц, элементами которых являются коэффициенты фундаментальной матрицы "^¿у либо частные

• производные коэффициентов ^ Анализ математической,модели для расчета хроматической дисперсии многослойных 00В позволил сделать вывод о том, что матричный подход к определению дисперсии первого порядка (связанный с громоздким машинный.расчетом) целесообразно применять для волокон с числом слоев больше трех.

Для трехслойных волокон получены инженерные выражения, позволяющие достаточно просто проводить расчет дисперсии первого порядка. При этом выражения для первых производных коэффициентов трансцендентного уравнения имеют следующий вид:

(2)

где 1=4,3 , у = , ;

буз^т тик)

аКб(бт2) ..

г- —МЫ- ■

ТгкМг) ' ТаКе.<(Т,) '

п _ & Ш , ТгКыЩ ' ^ '

Г - Кен (То)

¿¿.-с-) & '

Л* - радиус сердцевины;

- радиус промежуточной оболочки;

- волновое число;

- коэффициенты преломления -го слоя волокна; £ - постоянная распространения.

Верхние знаки относятся к =1,2, нижние к С =3. При Л/=1 выражение (У/)г{р) относится к А^ , /Зу , V =2 к , и . /V =3 к В2 , С2 , А , 02 . При этом для С, . С2 , Д . величина £ =1.

■ Выражения для вторых производных коэффициентов трансцендентного уравнения имеют вид:

м XX

И) 2 V

Ш

'их'

к

/2

. ? /'уч. V"1 \ ■А" 1 + ^

Ч ... - -Ч- ^ / - -

^лу/Л^,) ^/ЛМШ. + + 4—-

*.(/;*) ^

/ ' • / ' N.

При Л/ =1 выражение относится к А1 А^ ,

, С/. /V к , 0г -Л- С/ >. Сг •

> Рг величина $ =1 • • . • ■ .. - -

■ Анализ рассчитанных по • приведённым;ла"м.•з'авйскмо'стбй дисперсии .первого порядка трехслойного' СОВ с '— образным 111111-покапал, что увеличение радиуса'.ссрдиев,ины и уменьшение -разнос- ' ти коп^фициентов преломления сердце-вины и\прембжуточной*рЙолоч-:.' ьи солокна приводит к уменьшению ълияния промежуточной оболоч--ки не дисперсионные свойства 003. Для .промечгуто'^Сй. 'оболо'чкк' " толщиной до 0,1 Мим и диаметрам, более 10~мкм характеристики;.' трехслойного 00В практически соврздают'с характеристиками эьви-•' ья лен.-ь:х -двухслойных волокон. . ■ - ■

Определены- облаетк бтношеьий радиуса. сердцевина кДйДЕусу. промежуточной оболочки, при "которых'^расчет "Дисперсии. псгиого ;

порядка волокна'с V/-.образины 1ШП можно проводить^по известным упрощенным формулам для двухслойных волокон. При этом погрешность расчета не "превышает ". •

В" о в торб й -г л а в.е представлены исследования нерегулярных. 00В.- Основой для исследований дисперсионных свойств волокон принят" метод малых нооднородностей. Анализ распределения нерегулярностей геометрической структуры по длине волокна -позволяет перейти от функции распределения нерегулярностей по .длине 00В к функции плотности вероятности (5ПВ) нерегулярностей. -Это дает возможность-производить оценку дисперсионных 'свойств ООВ.не прибегая к громоздким измерениям ППП волокна по врей длинен а ограничиться лишь измерениями-профиля некоторой части волокна-для определения видаФПВ и её параметров.

- Используя применяющиеся/для аппроксимации нерегулярностей-

,-ООВ законы^ получены выравдния для расчета дисперсии первого

" Я*

порядка одномодового волокна - ■ - с нерегулярностяыи, распределенными: - ' -- .г- а) па закону Симпсона: -

сСт- 4

оСХ

1 171 ' -

- о

• /■

^ и1? У к

(4)

где 1о - ,

" " - & - среднее'Значение-амплитуды флуктуаций 'сердцевины СОВ,

" . .13 ' ' -

¿г

оС Я

С1 - максимальное отклонение нерегулярностей

от среднего значения, С^ - коэффициенты аппроксимирующего полинома, Ш - степень полинома;

О (¡'К)

б) по закону Лапласа:.

6 -У

т <1

к-о

= 2 ё'р-ё'*)

(5)

«.-•У

где П^'-^=-/при ¿=0, К-О р

р - параметр, определяющий крутизну спада экспоненциального закона распределения; в) по закону Гаусса:

¿г 1 vffгíЛ{J^(2U^и _ *0<V'- / ! {21 ч)

(б>

где

о

(•(То)

О' - среднеквадратическое отклонение,

(, - биномиальные коэффициенты. ¿с

С использованием полученных соотношений были проведены расчеты дисперсии первого порядка нерегулярных волокон. Анализ

результатов расчета показал, что изменение дисперсии первого порядка нерегулярных 00В в большей степени определяется диапазоном изменения керегулярностей и в меньшей степени зависит от вида ФПВ распределения нерегулярности. Наибольший вклад в изменение дисперсионных характеристик одномодовых волокон вносят нерегулярности, распределенные по закону Гаусса. Величина изменения дисперсии первого порядка за счет данного вида керегулярностей достигает'2,5 пс/Скм-нм). Исследование погрешности

аппроксимации дисперсионной кривой М ^ , необходимой для

а, I

расчета дисперсии нерегулярного волокна, показало, что требуе-

dL

мая для практики точность расчета достигается в слу-

чае, если степень аппроксимирующего полинома не превышает восьми. При этом расхождение аппроксимированной и полученной путем решения трансцендентного уравнения зависимостей - менее 5%.

На примере одномодового волокна с гауссовским законом распределения показана возможность уменьшения хроматической дисперсии 00В в процессе его вытяжки, за счет управления технологическим процессом (подбором параметра CL ). При этом уменьшение дисперсии первого порядка вытягиваемого волокна достигает 2+2,5 пс/Скм-нм).

В третьей главе разработан алгоритм оптимальной стыковки оптических волокон в сменных строительных длинах многоволоконных оптических кабелей. Алгоритм дает возможность минимизировать хроматическую дисперсию на регенераии-онном участке B0JIC. Алгоритм стыковки осуществляется поэтапно: вначале формируется матрица [ Sf "] , в элементах которой содержится информация о дисперсионных свойствах волокон:

5ц Sj2 ' 3.1 п S и 1 Sn.i ''' 5л«

15

m

где.

Л - число строительных Длим ОК,,* . • " Щ - число 00В в адядой из строительных длф ОК, - вектор матрицы, оодеркащий информацию о хроматической дисперсии волокна, нахог

кабеле, состоящий кз'£ I ¿71 ••), каждый из ко-

дяцегося в; элементов .(

торнх соответствует дисперсии ¿ '-го порядка, - порядок йаксимально заданной.дисперсии,

5у 7 элементы с. положительными дисперси-

,. - яки первогопорядка, ~

< " элементы с 'отрицательными^ дисперсиями первого порядка, j г ;

= О эломенты с' Нулевыми дисперсиями первого порядка, j-(^

Ъ Ь

£ ЫЧ ип>1У=тп , ' "

ч?сл® волокон в-К-м кабеле с нулевыми дисперсиями 'порядков от.1 до С-1 и нулевой -дисперсией б -го порядка. ' _

На втором этапе из первого и ТИ^-го столбцов выбирают элементы с наибольшей положительной ц и наименьшей от-

рицательной ^«¿»^'л. дисперсией соответственно, и вычисляют сумму по следущвму правилу:

Суммирование элементов означает стыковку выбранных волокон. На третьем этапе происходит перестановка элементов матрицы в соответствии с (7) и формируется матрица • Алгоритм выполняется до тех пор,пока одна из цепочек на линии не будет сформирована. В этом случае задача рассматривается в своей первоначальной постановке. Отличие её лишь в том, что происходит исследование линии с Л - кабелями, в каждом из которых Ш -I волокно, и выполнение алгоритма продолжается до формирования всех Ш - цепочек линии.

В работе подробно рассмотрены разветвления алгоритма к даны соответствующие инструкции по его применению.

Анализ результатов расчета, проведенных по разработанному алгоритму, показал, что при использовании методики оптимальной стыковки хроматическая дисперсия уменьшается (по сравнению со средним значением) в 2+3 раза. Выигрыш в дисперсии существенно зависит как от -числа еолокон .-с положительной и отрицательной дисперсией, так и от величины расхождения суммарной положительной и отрицательной дисперсий. Установлено, что наибольшая эффективность применения методики достигается при минимальном расхождении суммарной величины положительной и отрицательной дисперсий и равенстве числа волокон с положительной и отрицательной дисперсией.

На основе теории распространения импульсов по одномодовым волокнам определены зависимости: I) оптимальных длительностей импульсов на выходе ВОЛС и 2) эффективной ширины импульсов на выходе ВОЛС при оптимальной длительности импульса на входе линии от суммарной -дисперсии первого и второго порядков. По полученным зависимостям можно определить величину максимальной ши-рокополосности ВОЛС при заданных дисперсионных свойствах линии

219 17

:• : i. i: ;.ттрач ксточиква излучения.

Г.'лг'-'^кы аналитические выражения комплексного спектра, -пе-i с г,г1.0 линии кмпульсов, с разделенными действительны:::'.; и ! ¡¡имыми частями, позволяющие по.стандартным программам быстрого г.рссбрбзоЕвкка Фурье рассчитывать формы прошедших; по линии им- . :,- г;,со::. Найденные Еыракения позволяют уменьшить машинное время" :::.: тзсчетс *.оркк импульсов на 20+25?. ..

Четвертая г л'а в а посвящена эксперимента льному-;■''следованию хроматической дисперсии 00В. Анализ методов перес-

^ г(м), ф(м) ,d(M) и др. в дисперсию первого порядка ССЬ показал, что существующие методы пригодны лишь в частных: сг\'ткогда отклонения полиномиальных зависимостей-от изме-г(ниь;х не превышают Ъ%. Для устранения этого недостатка предложен метод пересчета с использованием'сглаживающего полинома, :.о.ч:-оля:ощкй: I) учесть значительные случайные отклонения изме-хп:кт/ величин от аппроксимирующего полинома,\2) достаточно :;тюс• то изменять степень сглаживающего полинома в зависимости от ■ ■j\'.7b дисперсионной кривой.

Методом ортогонализацки Шмидта получены аналитические вы- -ьааения для пересчета измеренных характеристик в дисперсию 1Ь -го пог;ядка: .

CÄ31

я--я

¿\с(хлм) ал)2к] К*)

V - ^ ~ Л ним. -Лплос, м

Х" _ ДЛ

2М* 1 -_ число измеряемых точек,

Ала*, Я имл - максимальная и минимальная длины золн диапазона измерений,

(8)

Д X = Я ъицс ~ Я УПАЛ ,

Лот

Й)

(Л]

Д,- Я

X.

¿-о

при

сг- 1ч

Ф с+-/

Анализируй результаты расчета, моаио сделать кинод с -с:.:, .что степень аппроксимирующего полинока для волокон с иютжяь-••ной дисперсией в области 1,3 ккм пелгсообрсгно огрвн: г<=-' личинами 3+5._ Сравнение экспериментальных и теоретгчеськх (рассчитанных по профилю показателя преломления') завгсгадостеЯ знвает,' что-их расхождение" в рабочем диапазоне длин г-олн составляет не. более 0,7 пс/Сы.ьпм). сто секзпно с погрешностью современных измерительных установок (например, установка, г.с-. пользуемая в. эксперименте, иксе? г.сгрсгность - 0,5 г.с/Олып:)).

На основе анализа, существующпх методов пересчета г з?крен-

пых- зависимостей в-дисперсию первого порядка устгшоглгно, что

предложенную методику пересчета целесообразно использовать не

сС т

для всех экспер;:1.'.ентельных методов определения —:- • о кс-

с£ Я-

тодах, позволяющих рассчитывать дисперсию на определенной длине волны, применение сглаживания нецелесообразно.

В приложении приведены программы расчета на ЭВМ дисперсии первого порядка трехслойного 00В, многослойного волокна с произвольным профилем показателя преломления, программы расчета дисперсионных характеристик нерегулярных волокон.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработан матричный метод расчета дисперсионных характеристик многослойных регулярных 00В с произвольным расположением слоев волокна. Метод учитывает материальную, волноводную и профильную дисперсии многослойного волонна. Получены выражения, позволяющие рассчитать дисперсию первого порядка-волокна с различным процентным содержанием и составом легирующих примесей каждого слоя исследуемого 00В/ оценить дисперсионные характеристики волокон по профилю показателя преломления заготовки.

2. Разработан алгоритм и составлена программа для расчета дисперсии первого порядка многослойного 00В с произвольным числом и различными дисперсионными свойствами слоев волокна. Программа позволяет рассчитывать постоянную распространения многослойного волокна, её первую и вторую производные, необходимые для определения дисперсии первого порядка, производить оценку длины волны отсечки 00В в широком диапазоне длин волн, осуществлять входной контроль заготовок и производить их отбраковку.

3. Получены аналитические выражения для определения дисперсии первого порядка трехслойного 00В, исследованы свойства его решений. Установлено, что расчет'дисперсии первого порядка трехслойного волокна можно в ряде случаев проводить по упрощенным формулам для двухслойного 00В. Анализ расчетных зависимостей, по-

20

лученных по строгим и упрощенным формулам, показал, ^то оценку дисперсионных свойств волокна по упрощенным.формулам можно осуществлять с заданной степенью точности.

4. Разработан метод расчета хроматической дисперсии нерегулярных 00В для основной моды с учетом ФПВ распределения нерегу-ляркостей в волокне. В результате анализа зависимостей дисперсии первого порядка нерегулярных 00В установлено, что расхождение дисперсионных характеристик регулярных и нерегулярных волокон определяется, в.основном, несимметричностью дисперсионной кривой волота относительно среднего значения и амплитудой нерегулярнос-тей. Метод позволяет минимизировать хроматическую дисперсию как на отдельно взятой длине волны', так и в широком диапазоне длин волн.

5. Предложен метод расчета дисперсии нерегулярных волокон,

с применяющимся для аппроксимации нерегулярностей законами распределения (Симпсона, Лапласа-, Гаусса) и произвольным распределением нерегулярностей. Составлены алгоритмы и программы, позволяющие рассчитывать дисперсию первого порядка нерегулярного волокна. Анализ дисперсионных зависимостей показал, что путем подбора ве-. личины амплитуды нерегулярностей можно снизить дисперсию волокна на 2+2,5 пс/(км.нм).

6. Разработан алгоритм оптимальной стыковки строительных длин ОК с целью.минимизации хроматической дисперсии на ВОЛС. Алгоритм учитывает'порядок стыковки волокон, входящих в строительные длины ОК, на регенерационном участке линии связи. Показано, что уменьшение дисперсии за счет применения разработанного алгоритма достигает нескольких раз.

7. Получены аналитические выражения с разделенными действительными и мнимыми частями, позволяющие по стандартным програм-

21

мам ЕПФ определять формы импульсов, прошедших по регенерационно-му участку B0JIC. Использование полученных выражений позволит сократить машинное время при расчете формы импульсов на 20+25$.

8. Предложен метод, позволяющий обрабатывать экспериментальные данные измерений параметров 00В с целью определения хроматической дисперсии ЮЛС.

9. Основные положения и результаты диссертационной работы использованы при разработке новых типов одномодовых-оптических волокон и ТУ на оптические волокна. Использование результатов позволило производить оценку дисперсионных характеристик 00В, определять длину волны отсечки, обеспечивать входной контроль заготовок при производстве волокон.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Буковский В.В., Соловьев Б.С. Определение параметров оптических волокон с минимальной дисперсией //Электросвязь.- 1988.--W 7.-С. 24-27.

2. Гроднев И.И., Буковский В.В. Определение дисперсионных характеристик трехслойных одномодовых оптических волокон //Электросвязь.- 1990.-№ 10.-С. 23-25.

3. Буковский В.В. Алгоритм расчета дисперсионных характеристик многослойных одномодовых оптических волокон /Деп.. в ЦНГИ "Ин-формсвязь".- I989.-C. 2-17.

4. Буковский В.В., Колосков Д.В., Рысин Л.Г. К вопросу расчета параметров одномодовых оптических волокон в системах многоканальной связи //43 Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню радио: Тезисы докладов.- М.: Радио и связь, 1988, часть 2.-С. 29-30.

5. Буковский В.В.,' Иванов С.И. Численный анализ дисперсионных характеристик одномодоеых оптических волокон для ВОЛС //45 Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню радио: Тезисы докладов.- М.: Радио и связь, 1990, часть 1.-С. 29-30.

6. Буковский В.В. Расчет дисперсионных характеристик трехслойных оптических волокон /Деп. в ЦНТИ "Информсвязь".- 1989.-С". 20-33.

7. Буковский В.В., Иванов С.И., Смирнов Ю.В. К вопросу определения параметров оптических волокон, использующихся в вело-" конно-оптических датчиках //I Всесоюзная конференция. Физические, проблемы оптической связи: Тезисы докладов.- Севастополь, 1990.-С. 68.

8. Буковский В.В. Пути повышения качества передачи оптического сигнала в ВОСС //42 Всесоюзная научная сессия, посвященная Дню "^дио: Тезисы докладов.- М.: Радио и связь, 1987, часть 2.-С. .. I.

9. Бу'-^кий В.В., Соловьев Б.С. Конструктивные методы уменьшения влияния внешних воздействий на параметры оптических волокон /Деп. в ЦНТИ "Информсвязь".- 1987.-С. 20-35.

Подписано в печать Г.04.1991 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Объем 1,3 усл.п.л. Тграа 100 экз. Заказ. 219. Бесплатно.

Отдел оперативной печати ГЯ'С. Москва, ул. Авиамоторная, 8.