Важной характеристикой световода является числовая апертура NA, представляющая собой синус максимального угла падения φпад лучей на торец световода, при котором в световоде луч на границу "сердцевина-оболочка" падает под критическим углом φкр. Если значение угла падения φпад ≥ φкр то в световоде происходит полное внутреннее отражение луча. Следовательно

NA=n1cos φкр=, (1.3.1.)

где n1 и n2 показатель преломления соответственно сердцевины и оболочки (для многомодового световода 1,53 и 1.5 соответственно).

NA==0.30

Число мод определяет способность световода "принимать" свет. Чем больше мод, тем больше световой энергии можно ввести в световод от источника. С увеличением числа мод полоса передаваемых частот снижается. Чем меньше мод, тем лучше качество связи, и можно организовать большее число каналов.

Для расчета числа мод необходимо рассчитать нормированную частоту

V=, (1.3.2)

где a - радиус сердечника световода, 50 мкм (определяется по маркировке кабеля);

λ - длина волны, 1.3 мкм;

NA - числовая апертура;

V==72.46

Общее число передаваемых мод в световодах может быть определено по формулам:

N =V2/2 - для градиентного профиля.

N=2625.23

Важнейшим параметром световода является затухание передаваемой энергии. Для заданных значений скорости передачи информации и вероятности ошибки мощность на входе фотодетектора должна быть больше некоторой определенной величины. Потери наряду с дисперсией определяют длину ретрансляционного участка волоконно-оптической, линии связи (ВОЛС), т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Данное расстояние соответствует расстоянию между ЛРП волоконно-оптической линии связи, размещенными на схеме трассы линии связи. В тех участках спектра, где существуют надежные источники излучения, световоды должны иметь минимально возможное затухание. Существуют две главные причины собственных потерь в световодах: поглощение и рассеяние энергии.

Затухание поглощения. αп связанное с потерями на диэлектрическую поляризацию, линейно растет с частотой и существенно зависит от свойств материала световода tg δ.

Расчет затухания поглощения, дБ/км:

αп, (1.3.3.)

где, λ - длина волны, м;

tg δ=10-11 - тангенс угла диэлектрических потерь в световоде.

αп=0.32 дБ/км

В этой формуле приближенное вычисление объясняется тем, что показатели преломления и тангенс диэлектрических потерь зависят от частоты, а следовательно, и от длины волны, в связи с чем не могут быть заданы постоянными величинами при расчете.

Потери на рассеяние определяют нижний предел потерь, присущих волоконным счетоводам. Потери с увеличением длины волны уменьшаются. Рассеяние обусловлено неоднородностями материала волоконного световода, размеры которых меньше длины волны, а также тепловой флуктуацией преломления.

Различают линейное и нелинейное рассеяние. При линейном рассеянии его мощность пропорциональна мощности падающей волны. В этом случае происходит частичное изменение потока энергии.

Потери на рассеяние, возникающие в результате флуктуации показателя преломления, называются рэлеевскими и определяются по формуле. дБ/км.

, (1.3.4)

где, λ - длина волны, мкм;

Rp - коэффициент рассеяния, равный для кварца 1.5 дБ/км*мкм4 для многомодового световода;

=0.53 дБ/км

Суммарное значение собственного затухания оптического волокна в общем случае

αс=αп+αр+αпк+αпр, (1.3.5.)

где αпк - коэффициент затухания в инфракрасной области расположенной в диапазоне длин волн свыше 1.6 мкм (для заданных длин волн не рассчитывается);