Теоретичне дослідження дисперсійних ефектів на з’єднаннях оптичних волокон

Автор(и)

  • Nick Odegov Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0001-5526-2487
  • Denys Bahachuk Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0001-8798-891X
  • Oleh Staschuk Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0001-5661-3218
  • Liudmyla Stepanova Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-9899-1871
  • Olha Zinchenko Державний університет телекомунікацій вул. Солом’янська, 7, м. Київ, Україна, 03110, Україна https://orcid.org/0000-0002-3973-7814

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163777

Ключові слова:

загасання в місці з'єднання, оптичний сигнал, групова швидкість, ефективна тривалість імпульса

Анотація

Досліджуються процеси перерозподілу енергії оптичного сигналу між серцевиною і оболонкою оптичного волокна в місцях їх з’єднання. В аналітичній операторній моделі отримані замкнуті формули залежності тривалості сигналу на стороні приймача від кількості з’єднань і вірогідності переходу енергії із серцевини в оболонку оптичного волокна. Виконано аналіз перерозподілу енергії за рахунок геометричної нестиковки волокон в точках їх з’єднання.

Для синтезу аналітичних моделей використано апарат теорії вірогідності і теорії перетворення Фур’є. В якості міри тривалості сигналу на стороні приймача використовується ефективна тривалість імпульсу.

Чисельний аналіз дозволив зробити висновки, що досліджувані ефекти практично не залежать від початкової форми оптичного сигналу і від варіанту розподілу будівельних довжин вздовж лінії регенераційної ділянки.

Отримані оцінки дозволяють стверджувати, що можливі дисперсійні ефекти, які викликані перерозподілом енергії в точках з’єднання оптичних волокон. Дані ефекти обумовлені різницею групових швидкостей в різних середовищах оптичного волокна (в серцевині і в оболонці). По своєму впливу на форму сигналу вони можуть бути порівняні з добре вивченими ефектами за рахунок матеріальної, хвилевідної та інших видів дисперсії.

На основі виконаних досліджень висунута наукова гіпотеза про існування ефекту дисперсії, що викликана рознімними і нерознімними з’єднаннями оптичних волокон. Обґрунтовано схему лабораторної установки для виконання натурних досліджень передбачуваних ефектів. Особливість даної установки в тому, що точки з’єднання оптичних волокон можуть розташовуватись з практично довільним кроком. Це дозволяє виконати перевірку висунутих гіпотез в лабораторних умовах

Біографії авторів

Nick Odegov, Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра фізики та волоконно-оптичних ліній зв’язку

Denys Bahachuk, Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра фізики та волоконно-оптичних ліній зв’язку

Oleh Staschuk, Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра фізики та волоконно-оптичних ліній зв’язку

Liudmyla Stepanova, Одеська національна академія зв’язку ім. О. С. Попова вул. Кузнечна, 1, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра технічної електродинаміки та систем радіозв’язку

Olha Zinchenko, Державний університет телекомунікацій вул. Солом’янська, 7, м. Київ, Україна, 03110

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра комп’ютерних наук

Посилання

  1. Iorgachev, D. V., Bondarenko, O. V., Dashchenko, A. F., Usov, A. V. (2000). Volokonno-opticheskie kabeli. Teoreticheskie osnovy, konstruirovanie i raschet, tekhnologiya proizvodstva i ekspluataciya. Odessa, 536.
  2. Makarov, T. V. (2009). Kogerentnye volokonno-opticheskie sistemy peredachi. Odessa: ONAS im. A. S. Popova, 220.
  3. Agraval, G. (1996). Nelineynaya volokonnaya optika. Moscow: Mir, 323.
  4. Gauer, Dzh. (1989). Opticheskie sistemy svyazi. Moscow: Radio i svyaz', 504.
  5. Ratuszek, M., Ratuszek, M. J., Hejna, J. (2013). The study of thermal connecting of telecommunication optical fibers (SiO2: GeO2) and EDF (SiO2: Al2O3, Er) fibers. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 61 (1), 279–286. doi: https://doi.org/10.2478/bpasts-2013-0026
  6. Tomita, S. (2017). Development and Future of Optical Fiber Related Technologies. IEICE Transactions on Communications, E100.B (9), 1688–1695. doi: https://doi.org/10.1587/transcom.2016pfi0003
  7. Zhang, Q., Zhou, J., Chen, J., Tan, X. (2012). Single-mode fiber refractive index sensor with large lateral offset fusion splicing between two abrupt tapers. Optical Engineering, 51 (9), 090502-1–090502-3. doi: https://doi.org/10.1117/1.oe.51.9.090502
  8. Hu, Q., Li, C. (2017). The New Tapered Fiber Connector and the Test of Its Error Rate and Coupling Characteristics. International Journal of Optics, 2017, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2017/2742709
  9. Dong, X., Du, H., Sun, X., Duan, J. (2018). Simultaneous Strain and Temperature Sensor Based on a Fiber Mach-Zehnder Interferometer Coated with Pt by Iron Sputtering Technology. Materials, 11 (9), 1535. doi: https://doi.org/10.3390/ma11091535
  10. Yu, Y., Zhang, Y., Ou, Z., Chen, X., Huang, Q., Ruan, S. (2015). Simultaneous measurement of one dimensional bending and temperature based on Mach-Zehnder interferometer. Photonic Sensors, 5 (4), 376–384. doi: https://doi.org/10.1007/s13320-015-0264-x
  11. ITU-T Recommendation L. 12. Optical fibre splices (2008). ITU-T Study Group 6, 15.
  12. Odegov, N. A. (2018). Basics theory of approximation optical signals by gaussian pulses. Herald of Khmelnytskyi national university, 5, 42–72.
  13. Yasser, H. A., Shnan, N. S. (2013). Pulse Propagation in Presence of Polarization Mode Dispersion and Chromatic Dispersion in Single Mode Fibers. International Journal of Optics, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2013/345154
  14. Tang, J., Pu, S., Dong, S., Luo, L. (2014). Magnetic Field Sensing Based on Magnetic-Fluid-Clad Multimode-Singlemode-Multimode Fiber Structures. Sensors, 14 (10), 19086–19094. doi: https://doi.org/10.3390/s141019086
  15. Huerta-Mascotte, E., Sierra-Hernandez, J., Mata-Chavez, R., Jauregui-Vazquez, D., Castillo-Guzman, A., Estudillo-Ayala, J. et. al. (2016). A Core-Offset Mach Zehnder Interferometer Based on A Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber and Its Torsion Sensing Application. Sensors, 16 (6), 856. doi: https://doi.org/10.3390/s16060856
  16. Wang, W., Dong, X., Chu, D., Hu, Y., Sun, X., Duan, J.-A. (2018). Refractive index and temperature-sensing characteristics of a cladding-etched thin core fiber interferometer. AIP Advances, 8 (5), 055104. doi: https://doi.org/10.1063/1.5021409
  17. Addanki, S., Amiri, I. S., Yupapin, P. (2018). Review of optical fibers-introduction and applications in fiber lasers. Results in Physics, 10, 743–750. doi: https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.07.028
  18. Cao, B., Yu, H., Wu, Y., Zhang, L. (2013). Dispersion Compensating Fibers with Improved Splicing Performance. Physics Procedia, 48, 96–101. doi: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2013.07.016
  19. Hooda, B., Rastogi, V. (2013). Segmented-core single mode optical fiber with ultra-large-effective-area, low dispersion slope and flattened dispersion for DWDM optical communication systems. Progress In Electromagnetics Research B, 51, 157–175. doi: https://doi.org/10.2528/pierb13032206
  20. Odegov, N. A., Grushenko, A. A., Kostyuk, V. V., Reznik, R. S. (2018). Method of synthesis of models of dependent dispersion characteristics of frequency and composition of optical fiber. Proceedings of the O.S. Popov ОNAT, 1, 68–76. doi: https://doi.org/10.33243/2518-7139-2018-1-1-68-76
  21. Odegov, N. A., Staren’kyy, I. V., Kostjuk, V. V. (2018). Formation the piеcosecond optical pulses of the assigned structure using precision lines of delay. Proceedings of the O.S. Popov ОNAT, 1, 34–43. doi: https://doi.org/10.33243/2518-7139-2018-1-1-34-43
  22. Ratuszek, M., Zakrzewski, Z., Majewski, J. (2010). Reflectometric measurements of thermally expanded core area. Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 58 (4), 513–517. doi: https://doi.org/10.2478/v10175-010-0051-1
  23. Duke, D., Mansperger, D. (2017). Understanding how the appearance of optical fiber splices relates to splice quality. 2017 BICSI Fall Conference & Exibition. Available at: https://www.bicsi.org/docs/default-source/conference-presentations/2017-fall/understanding-how-the-appearance.pdf?sfvrsn=db47da1f_2
  24. Varakin, L. E. (1970). Teoriya slozhnyh signalov. Moscow: Sovetskoe radio, 376.
  25. Shiryaev, A. N. (1980). Veroyatnost'. Moscow: Nauka, 576.
  26. Ventcel', E. S. (1999). Teoriya veroyatnostey. Moscow: Vysshaya shkola, 575.
  27. Scilab. Open source software for numerical computation. Available at: https://www.scilab.org/
  28. Opticheskoe volokno Corning SMF-28e+. Opisanie izdeliya. Available at: https://www.corning.com/media/worldwide/coc/documents/Fiber/PI1463_7-14rus.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-04-12

Як цитувати

Odegov, N., Bahachuk, D., Staschuk, O., Stepanova, L., & Zinchenko, O. (2019). Теоретичне дослідження дисперсійних ефектів на з’єднаннях оптичних волокон. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5 (98), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.163777

Номер

Том 2 № 5 (98) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Nick Odegov, Denys Bahachuk, Oleh Staschuk, Liudmyla Stepanova, Olha Zinchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.