Analiza și Calculul Parametrilor Fibrelor Optice

Partea teoretica:

1.1 Introducere

Comunicaţiile globale presupun procesele de generare, comunicare, înregis-trare şi prelucrare a semnalelor audio, video şi datelor fără limitări de distanţe, spaţiu sau mediu încojurător. Realizarea posibilităţilor de comunicaţii libere între oricare puncte ale globului pămîntesc şi a spaţiului cosmic poate fi considerată ca cea mai mare biruinţă a activităţii umane.

Sistemele de comunicaţie pe cale optică au fost dezvoltate şi se răspîndesc foarte rapid, după producerea acum trei decenii în urmă a primelor fibre cu pierderi joa-se. Pe plan mondial asistăm la o ,,revoluţie” în domeniul comunicaţiilor, datorită influenţelor noi tehnologii asupra transmisiei informaţilor. Comunicaţiile prin fibre optice împreună cu microelectronica constituie factorii majori ai dezvoltării informaţionale.

Ultima generaţie a sistemelor de comunicaţii prin fibre optice este bazată pe concepţia de solitoni ai fibrei, pulsurile optice care îşi păstrează forma pe parcur-sul propagării prin fibrele fără pierderi contra rezultatului dispersiei prin nelinia-ritatea fibrei. Solitonul îşi păstrează forma chiar şi după coliziunea cu o altă pul-saţie. Începînd cu sfîrşitul anilor ’80, se folosesc amplificatoarele fibrei dopate erbiu EDFA pentru amplificarea soliton în cercetările de laborator. În două sis-teme experimentale solitonii au fost transmişi la mai bine de 1000 km cu 10 Gb/s [13]. Însă astfel de sisteme încă nu sînt disponibile pentru aplicaţii pe scară largă.

Însă, în present, legăturile prin fibre optice au un cost competitiv chiar şi cu legăturile foarte scurte cu cabluri din cupru. Fibrele optice se folosesc la inter-conexiunile dintre computere şi driverele cu discuri rigide. Reţelele de arie locală LAN, care servesc baza pentru multe activităţi comerciale, utilizează legăturile prin fibre optice cu lăţimi foarte mari ale benzilor de frecvenţă

Figura 1.1

1.2 Indicele de refractie ca valoare complexa din ecuatiile lui Maxwell

Propagarea undelor electromagnetice in zona de conductie este descrisa de sis-temul de ecuatii a lui Maxwell, care pentru cazul cind lipsesc cimpurile externe si sarcinile majore poate fi scris astfel:

(1)

Unde: -densitatea sarcinii electronului; σ-conductibilitatea optica a materialului la anumita frecventa optica; -permeabilitatea dielectrica si constanta dielectrica; -permeabilitatea magnetica si constanta magnetica. si -intensitatea cim-pului electric si magnetic respective.

(2)

Unde: -amplitudinea undei electromagnetice;

-vectorul de unda(directia fasciculului de lumina);

-radiusul coordonatei determinate;

-frecventa de oscilatie a fascicolului de lumina;

Indicele de refractie determina propagarea luminii in material. Utilizind relatia (1) a lui Maxwell, putem scrie:

Luind in consideratie ca in ecuatia (1) Maxwell =0, obtinem:

Respectiv:

Luind in consideratie ecuatia a doua, scriem:

(3)

Impartim relatia (3) la si obtinem:

(4)

Utilizind notatia relatia (4) devine:

(5)

Considerind ca relatia (5) poate fi scrisa:

(6)

(7)

Unde N –indicele de refractie al materialului, respectiv:

Unde N – marime complexa:

Unde n – partea reala a coeficientului de refractive;

k-coeficient de extinctie(determina coeficientul de absorbtie);

Unde -vectorul de unda;

(8)

Pierderile de energie in material sunt conditionate atit de partea reala ,cit si de cea minimala(astfel incit in fasciculele de lumina partea minimala sa patrunda in invelis). Energia absorbita (2nk) este dependenta de pierderile de energie odata cu modificarea conductibilitatii ( ).