Анализ основных типов оптических волокон Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

3. Nemereshina O.N. On learning antioksilitelnoy protect higher plants under the influence of atmospheric emissions of Gazprom. / O. N. Nemereshina, N.F. Gusev // Proceedings of the Gray 2 (30) Orenburg. - 2011. - S. 218-224.

4. Nemereshina O.N. On activation of cellular defense of plants under the influence of emissions from the enterprises of Gazprom. / O. N. Nemereshina, N.F. Gusev, . .Karpyuk // Problems of risk analysis. V.8 (4) Moscow. - 2011. - S. 36-46.

5. Nemereshina O.N. The influence of atmospheric emissions of Gazprom on the content of antioxidants in the grass Linaria vulgaris Mill. Urals steppe. / O.N. Nemereshina, N.F. Gusev / / In the world of scientific discovery № 9.1 (21), Krasnoyarsk. - 2011. - S. 418-434.

6. Sroka Z., Fecka I., Cisowski W. Antiradical and anti-H2O2 properties of polyphenolic compounds from an aqueous peppermint extract // Z. Naturforsch. 2005. Vol. 60, No. 11-12. P. 826-832.

7. Thomashov M.F. Free Radicals, xidative Stress and Antioxidants / M.F. Thomashov // Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. 1999. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 50. P. 571-591.

8. Vinson Joe A. Plant Flavonoids, Especially Tea Flavonols, Are Powerful Antioxidants Using an in Vitro Oxidation Model for Heart Disease / Joe A. Vinson, Yousef A. Dabbagh, Mamdouh M. Serry, Jinhee Jang J. Agric. // Food Chem., 1995, 43 (11). P. 2800-2802.

А.Б. Андросик

канд. техн. наук, доцент, ГОУ ВПО «Московский государственный открытый

университет имени В. С. Черномырдина»

С.А. Воробьев

канд. техн. наук, доцент, ГОУ ВПО «Московский государственный открытый

университет имени В.С. Черномырдина»

С.Д. Мировицкая

канд. техн. наук, доцент, ГОУ ВПО «Московский государственный открытый

университет имени В.С. Черномырдина»

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТИПОВ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Аннотация. Рассмотрены основные типы оптических волокон, используемых в системах оптической связи и передачи информации. Особое внимание уделено одномодовым структурам с различными типами дисперсии и поляризации.

Ключевые слова: волновод, волоконный световод, сердцевина, дисперсия, микроструктурированные волокна, поляризация, двулучепреломление.

A.B.Androsik, Мoscow state open university of a name of V.S.Tchernomyrdin

S.A. Vorobjev, Мoscow state open university of a name of V.S.Tchernomyrdin

S.D.Mirovitskaja, Мoscow state open university of a name of V.S.Tchernomyrdin

ANALYSIS OF MAIN TIPES OF OPTICAL WAVEGUIDES

Abstract. The basic types of the optical fibers used in systems of optical communication and information transfer are considered. The special attention is given oflHOMOflOBbiM to structures with various types of a dispersion and polarization.

Keywords: waveguide, a fiber optical path, a core, a dispersion, the microstructured fibers, polarization, two-refraction.

Оптические волноводы в виде стеклянных волокон находят большое применение в качестве передающей среды в системах оптической связи [1]. Обладая малыми потерями и низкой дисперсией, они способны передавать широкополосные сигналы оптического диапазона на большое расстояние. По этим характеристикам стеклянные волокна существенно отличаются от планарных и полосковых волноводов [2]. На рис.1 представлены основные виды оптических волокон (волоконных световодов). Центральная область оптического волокна или сердцевина окружена материалом, называемым оболочкой. Сердцевина имеет более высокий показатель преломления, чем оболочка с целью каналирования излучения в пределах структуры после полного внутреннего отражения.

Многомодовые ступенчатые волокна. Геометрия и профиль показателя преломления такого типа волокон показаны на рис.1,а. Диаметр сердцевины 50 мкм, относительная разность показателей преломления Д=0,5-1,0%, волоконный параметр и=30, число мод - порядка сотни. Такие волокна имеют ограничение при передаче информации из-за межмодовой дисперсии, поэтому они используются для связи на малых расстояниях.

Одномодовые волокна. Геометрия одномодовых волокон показана на рис.1,в. Диаметр сердцевины уменьшен до 8-10 мкм, Д=0,3-0,5, так что волоконный параметр меньше волоконного параметра отсечки и=2,4 моды, являющейся следующей более высокой модой относительно основной моды.

Волокна со стеклянной сердцевиной и фтористой оболочкой (рис.1,г). В качестве оболочки используется чистый SiO2. Диоксид германия GeO2 обычно применяется для увеличения показателя преломления стекла сердцевины с учетом стекла оболочки. Включение GeO2 дает дополнительную неоднородность сердцевине и, предположительно, приводит к возрастанию потерь в волокне. Если чистый SiO2 использован для сердцевины и показатель преломления оболочки понижен путем добавления флюорина, то потери волокна в этом случае уменьшаются. Потери такого волокна порядка 0,154 дБ/км при Л=1,55 мкм.

Полимерные волокна. Эти волокна изготовлены из полимерных материалов с низкими потерями. Диаметр сердцевины может быть порядка 1-2 мм. Полимерные волокна имеют не только большой диаметр, но и большую числовую апертуру NA, порядка 0,5. Вследствие большой апертуры, полимерные волокна могут легко согласовываться с источником излучения. Недостатками этого типа волокон являются высокие потери и большая дисперсия. Они, в основном, используются для связи на короткие расстояния. На рис.1, д показана геометрия полимерных волокон.

Микроструктурированные волокна (дырчатые волокна или фотонно-кристаллические волокна) (PCF - photonic crystal fibers) (рис.1,ж). Такие волокна являются структурами одного материала с периодическими или апериодическими областями круглых или эллиптичных воздушных каналов, расположенных в осевом направлении оптического волокна. Присутствие воздушных каналов снижает эффективный показатель преломления материала. Разница эффективного показателя преломления может быть достигнута при использовании одного материала. В центральной области отверстия отсутствуют, эта область работает как сердцевина. Окружающее простран-

ство имеет отверстия и играет роль оболочки.

Многомодовое ступенчатое оптическое волокно

л, к—150 мкм—|

Многомодовое градиентное оптическое волокно

а Ь

Ап=0.5-1.0%

Дл = 0.5-1.0%

а)

б)

Одномодовое оптическое волокно

Оптическое волокно со стеклянной сердцевиной и фтористой оболочкой

Д =-0.25Ч--I I.

Д = 0,3-0.5%

-70 мкм^

Й-10 мкм

в)

Полимерное оптическое волокно

I"-- 1,1 мм

Микроструктурированное оптическое волокно (фотонное волокно)

Д = 7%

д=о —

д) ж)

Рисунок 1 - Основные виды оптических волокон

В этих волокнах показатель преломления или толщина стенок периодически изменяются по сечению волокна (по осям х и у). Это принципиально новый тип волокон, которые имеют характеристики, намного превосходящие обычные регулярные волокна.

Создание фотонно-кристаллических волокон является одним из наиболее значительных достижений оптических технологий последних лет. В настоящее время известны два типа волоконных световодов со структурой фотонных кристаллов (рис.2). Это волоконные световоды со сплошной световедущей жилой и волоконные световоды с полой световедущей жилой. Первый тип представляет собой сердцевину из кварцевого стекла в оболочке из фотонного кристалла (кварцевое стекло с воздушными полостями-каналами), имеющей более низкий средний показатель преломления по отношению к жиле. Поэтому волноведущие свойства таких световодов обеспечиваются одновременно двумя эффектами: полного внутреннего отражения, как в обычных световодах, и зонными свойствами фотонного кристалла. Наличие оболочки в виде фотонного кристалла существенно отличает фотонно-кристаллические волокна от обычных волоконных световодов.

а) б)

Рисунок 2 - Фотонно-кристаллические волокна: а) Фотонно-кристаллические волокна Ю и 2й с полой сердцевиной; б) Фотонно-кристаллические волокна со сплошной и полой световедущей жилой

Фотонно-кристаллические световоды с большим диаметром световедущей жилы также могут использоваться в качестве среды передачи световых потоков высокой интенсивности.

Благодаря своим уникальным дисперсионным свойствам, фотонно-кристаллические световоды находят свое применение в качестве компенсаторов дисперсии в волоконных системах связи. Они достаточно легко и с малыми потерями привариваются к стандартному оптическому волокну и совмещаются с другими элементами волоконно-оптических систем.

В фотонно-кристаллическом волокне с малыми размерами соответствующей жилы снижаются пороги всех нелинейных эффектов, что представляет большой интерес для создания эффективных рамановских лазеров и усилителей, генераторов континуума и оптических переключателей. Очень привлекательной является идея создания генератора суперконтинуума - источника белого света с очень высокой энергетической яркостью. Такие источники могут применяться в DWDM-системах, а также в спектроскопии и метрологии.

Технология изготовления фотонно-кристаллических волоконных световодов с полой световедущей жилой практически не отличается от технологии аналогичных световодов со сплошной световедущей жилой. Основное отличие этого волокна заключается в том, что световедущая жила представляет собой не кварцевый стержень, а воздушную полость с диаметром, превышающим диаметр регулярных воздушных каналов в оболочке. Такая структура может направлять излучение видимого и ближнего ИК-диапазонов. В этом случае волноводный режим обеспечивается исключительно зонной структурой фотонного кристалла. Свет в фотонно-кристаллических световодах, в отличие от стандартных, распространяется преимущественно в полой сердцевине, а не по кварцу. Расчеты показывают, что потери в таких световодах должны быть очень низкими, так как материальное поглощение и релеевское рассеяние в воздухе ничтожны по сравнению с кварцевым стеклом.

Фотонно-кристаллические световоды со сплошной световедущей жилой в ближайшие годы могут найти практическое применение в широкополосных волоконно-оптических сетях в качестве среды передачи оптических сигналов и функциональных устройств волоконных сетей связи.

Газодиэлектрические оптические волокна представляют собой тонкостенную полую трубку диаметром в несколько сотен микрометров, изготовленную из оптически прозрачного диэлектрика. Все элементы волокна (сердцевина, поддерживающая мембрана и внешняя оболочка-трубка) выполнены из одного материала. При вводе излучения в сердцевину такого световода тонкая поддерживающая мембрана обеспечивает экспоненциальный спад электромагнитного поля с удалением от сердцевины. Подбором диаметра сердцевины, толщины и ширины мембраны обеспечивается пренебрежимо малое значение величины направляемого излучения у внешней защитной оболочки-трубки. В многомодовом волокне излучение распространяется через подвешенную сердцевину, затухание световода определяется только показателем преломления исходного материала. В одномодовом волокне излучение распространяется через сердцевину и частично через окружающую ее среду, затухание световода меньше затухания исходного материала.

д) ж)

Рисунок 3 - Поперечные сечения волоконных световодов с подвешенной жилой

Волоконные световоды с подвешенной круглой сердцевиной являются разновидностью газодиэлектрических волоконных световодов (рис.3). Интерес представляют также волоконные световоды с подвешенной профильной сердцевиной. Такие световоды не имеют граничных источников светопотерь, затухание определяется только ослаблением излучения в материале. Сердцевина и оболочка этих световодов могут

быть изготовлены из одного или разных материалов, при этом трубка-оболочка служит только для защиты световедущей жилы от внешних воздействий. Роль светоизоли-рующей оболочки выполняет воздух. На практике световедущую сердцевину и защитную трубку-оболочку изготавливают из одного материала, обычно кварца. Профильная сердцевина (рис.4) имеет острые продольные ребра, которыми она свободно касается или прикрепляется к внутренней поверхности защитной оболочки. Полость трубки-оболочки заполняется воздухом или каким-либо газом. Профиль и показатель преломления сердцевины, длина волны направляемого излучения и условия ввода излучения в сердцевину выбираются таким образом, что электромагнитное поле на концах опорных ребер практически равно нулю. Специальным подбором размеров и профиля сердцевины, ее показателя преломления, длины волны и условий возбуждения световода обеспечивается формирование одномодового режима работы. Область эффективного ввода излучения в одномодовую профильную сердцевину может достигать 612 длин волн.

а) б) в) г)

д) е) ж) з)

Рисунок 4 - Поперечные сечения волоконных световодов с подвешенной профильной жилой

Основным преимуществом волокон с профильной сердцевиной является возможность изменения среднего эффективного показателя преломления по сечению световода. Например, звездообразный профиль (рис.4, г) обеспечивает уменьшение от центра к периферии эффективного показателя преломления, т.е. такие световоды эквивалентны градиентным волокнам. Подбором профиля сердцевины можно компенсировать влияние материальной дисперсии на увеличение длительности импульса излучения.

Волоконный световод со слоевой сердцевиной (рис.4, д-з) является модификацией конструкции подвешенной профильной сердцевины. Поле излучения направляемой электромагнитной волны концентрируется в утолщении слоев сердцевины и около нее и экспоненциально уменьшается по мере удаления от центрального утолщения, не достигая трубки-оболочки. Волоконные световоды с подвешенной профильной свето-ведущей сердцевиной позволяют реализовать следующее преимущество: за счет модификации профиля сердцевины можно добиться сближения дисперсионных характе-

ристик направляемых мод при многомодовом режиме возбуждения световода и передачи информации сразу всеми распространяющимися модами с общим малым искажением светового импульса. Если такие световоды выполнены в одномодовой конструкции, то можно реализовать передачу оптического сигнала с затуханием, значительно меньшим светоослабления материала сердцевины.

Основные типы одномодовых оптических волокон. Наиболее простой и распространенной конструкцией одномодового оптического волокна является ступенчатое с согласованной оболочкой (рис.5,а). Такая конструкция модифицирована в трех направлениях, что привело к созданию одномодовых волокон с немодифицированной, смещенной и сглаженной дисперсией. Одномодовые оптические волокна (ОВ) с немодифицированной дисперсией делятся на ОВ с депрессированной (рис.5,б), глубоко де-прессированной (рис.5,в), многоступенчатой (рис.5,г), фторированной (рис.5,д) оптическими оболочками.

Для согласования наименьших потерь в ОВ с длиной волны дисперсии применяются волокна со смещенной дисперсией. Увеличение волноводной дисперсии, необходимое для согласования, получается вследствие распространения света вне сердцевины со ступенчатым профилем и высоким значением показателя преломления сердцевины (рис.5,е), высоким значением показателя преломления сердцевины и фторированной оптической оболочкой (рис.5,ж), и с конвексным (выпуклым) профилем сердцевины (рис.5,з). Применение треугольного (рис.5,и), трапецеидального (рис.5,к), гауссова (рис.5,л), сегментного (рис.5,м) и конвексного профилей увеличивает стойкость ОВ к воздействию поперечной раздавливающей силы и изгибающих нагрузок.

В современных высокоскоростных системах передачи информации отводится большое внимание развитию одномодовых световодов без сохранения поляризации, но обладающих малой дисперсией передаваемого сигнала. Такие волокна не только свободны от дисперсии, но также работают на длине волны Л=1,55 мкм, где потери излучения минимальны. Дисперсия волокна сдвигается путем выбора распределения показателя преломления таким образом, чтобы волноводная дисперсия гасила материальную дисперсию при Л=1,55 мкм. Волокна с дисперсионным сдвигом имеют большие потери, чем обычные одномодовые волокна вследствие меньшего ограничения света в сердцевине.

Одномодовые ОВ со сглаженной дисперсией изготавливают путем создания де-прессированного кольца в оптической оболочке вокруг сердцевины. Этот тип ОВ называется ОВ W- типа или одномодовое ОВ с двойной оптической оболочкой йР8М1 (рис.5,н). Дисперсия ОВ вблизи 1,3 мкм приблизительно соответствует дисперсии обычного одномодового ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления. Однако с увеличением длины волны распространяющийся свет проникает в депрессиро-ванное кольцо профиля вокруг сердцевины, что приводит к прогрессирующему увеличению волноводной дисперсии в длинноволновой области. Это может компенсировать материальную дисперсию в широком интервале длин волн. Другими разновидностями ОВ со сглаженной дисперсией является ОВ с квадрупольной (рис.5,о), тройной (рис.5,п) оптическими оболочками, а также ОВ типа РР8М 11(рис.5,р).

а) ступенчатое с согласованной оболочкой

б) с немодифицированной дисперсией с депрессированной оболочкой

в) с немодифицированной дисперсией с глубоко депрессированной оболочкой

г) с немодифицированной дисперсией с многоступенчатой оболочкой

д) с немодифицированной дисперсией с фторированной оболочкой

П 1 1

П2

П1

-►

-Г1 Гх Г

П

П2

П2>Пз Пз

И.

-Г2 -Г1 Г1 Г2 Г

А

___ П2 Пз

ТТТпхр'

-Г2 -Г1 Гх Г2 Г

А

П4

Пз П2>П1 Пз>П1 П4>Пз>П1 -►

1 П1

-Гз -Г2 -Гх Г1 Г2 Гз Г

П 1 П2

П1 - малая величина

П1

-►

Г1

е) ступенчатое с высоким значением показателя преломления сердцевины

П

П2

(П2-П1) — большая величина

П1

-Г1 Г1

п

ж) ступенчатое с конвексным (выпуклым) профилем сердцевины

з) ступенчатое с треугольным профилем показателя преломления сердцевины

и) ступенчатое с трапецеидальным профилем показателя преломления сердцевины

к) ступенчатое с гауссовым профилем показателя преломления сердцевины

л) ступенчатое с сегментным профилем показателя преломления сердцевины

м) со сглаженной дисперсией с двойной оболочкой РР8М1

н) со сглаженной дисперсией с квадрупольной оболочкой

П2>Пз

п2>п! Пэ>П!

-Г! Г! г

-Г! Г! г

Гх>Гк

-Гх-ГкГкГ1 г п *

п2

д

П1

-Г!

-Г3 -Г2 -Г! Г! 12 Г3 Г

пз

т:

I I

(П2-П!) - большая велич ин а

шт

I I

-Г2 -Г! Г! Г2 Г

п2>п!

тя

I I I

П2

Пз>П4 Пз>П5

П4<П5

:4Т

I

-Г4 -Гз -Г2-Г! Г! Г2 Г) Г4 г

п

!

п

п2>пз

п

"2 п3>п

п.

о) со сглаженной дисперсией с тройной оболочкой

Пз

П2

(п2-п1) — большая

величина

П4

|| П2>Пз

| Пз>П4

| | Пз>П1

И

П4>П1

-Г4-Гз-Г2-Г1 Г1Г2ГзГ4 Г

п) со сглаженной дисперсией типа РРБМИ

П4

I

Пз

П2

(П2-П1) - большая

(П 4-П 3) - малая

(Пз- П 1) - м ал ая величина Пз> П[ П 4> П з Г1; (Г2-Г1); (Гз-Г2); (Г4-Гз) -

малая величина

I

-Г4-Гз-Г2-Г1 Г1 Г2 Гз Г4 Г

Рисунок 5 - Профили показателей преломления одномодовых ОВ без сохранения

поляризации излучения

Одномодовое ОВ с сохранением поляризации излучения находит широкое применение в когерентных линиях связи. Существует несколько конструкций таких ОВ: с эллиптической сердцевиной; с эллиптической оптической оболочкой; с заданным механическим напряжением.

В сохраняющих поляризацию ОВ присутсвуют две взаимно перпендикулярные моды электромагнитных колебаний, связь между которыми приводит к перекрестным искажениям и затрудняет передачу поляризованного света на большие расстояния. Для уменьшения связи между модами возможно увеличить разность показателя преломления для отдельных мод или подавить нарушения симметрии ОВ, связанные с внутренним напряжением.

Одномодовые оптические волокна с высоким двулучепреломлением и сохранением состояния поляризации излучения. Волокна с высоким двулучепреломлением, обладающим свойством сохранения состояния поляризации, необходимы для когерентных систем связи и датчиков. Оптические волокна с анизотропией можно получить за счет эллиптичности сердцевины волокна или за счет термоупругих напряжений в волокне.

Основные типы анизотропных волокон представлены на рис.6. Показаны следующие типы волокон: а и б - с эллиптической сердцевиной, в - с эллиптической наружной оболочкой, г - с напряженной эллиптической оболочкой, д - тип «галстук-бабочка», е - тип «панда», ж - с напрягающими сегментами, з - с асимметричной вставкой, и - с воздушными полостями, к - с двумя сердцевинами, л - со слоистой сердцевиной.

Наиболее сильное двулучепреломление за счет анизотропии формы достигается путем формирования эллиптической сердцевины волокна (рис.6,а), что приводит к различию эффективного показателя преломления в двух взаимно-ортогональных направлениях модового поля.

Анизотропия механических напряжений в сердцевине и оболочке достигается за

П

П1

П

П

счет формирования эллиптической оптической оболочки из термонапряженного кварцевого стекла (рис.6,г), легированного окислами бора, с коэффициентом преломления линейного температурного расширения в несколько раз выше, чем у кварца.

к)

Рисунок 6 - Типы одномодовых оптических волокон, сохраняющих поляризацию света. На рисунке приняты следующие обозначения: 1 -сердцевина, 2 - оптическая оболочка, 3 - кварцевая оболочка, 4 - термонапряженное стекло, 5 - воздушные полости, 6 - две сердцевины, 7 - слоистая сердцевина

Высоким двулучепреломлением обладают волокна с круглыми или сегментными вставками боросиликатного стекла типа «галстук-бабочка» и типа «панда» (рис.6,д и 6,е). В ОВ с заданным механическим напряжением используются создающие напряжение детали. Такие детали могут быть круглыми или близкими к ним кругового поперечного сечения. Напряжения возникают за счет введения в ОВ по обе стороны сердцевины на некотором от нее удалении симметрично двух деталей. Эти детали находятся внутри оптической оболочки и имеют температурный коэффициент линейного расширения (ТКРЛ), превышающий ТКРЛ оптической оболочки. При быстром охлажде-

нии в процессе вытяжки различие ТКРЛ приводит к возникновению остаточных напряжений, прикладываемых к сердцевине, в результате чего в ней возникает некоторая разность показателей преломления.

В последние годы разработаны также принципиально новые конструкции волокна с более сложной анизотропией формы или пространственного распределения коэффициента преломления, например, волокна с воздушными полостями, создающие анизотропию показателя преломления в области оптической оболочки. Применялись также конструкции волокна со сдвоенной сердцевиной и волокна со слоистой сердцевиной из чередующихся слоев чистого кварца и кварца, легированного германием. Волокна с плоской оболочкой интересны свойством сохранения ориентации поверхности при намотке на катушку малого диаметра. Благодаря ленточной форме, при изгибах и намотке они не вносят искажающих двулучепреломлений, направленных под углом к осям анизотропии.

В волокнах с эллиптической сердцевиной (рис.6,а) двулучепреломление создается за счет большой разницы эффективного показателя преломления в модовых полях компонент НЕух и НЕху при направлении осей х и у вдоль малой и большой осей эллипса.

Прямая пропорциональная зависимость величины двулучепреломления от разницы показателей преломления позволяет создавать высокоапертурные волокна для датчиков, изготавливаемых в виде катушки малого радиуса. Такие волокна устойчивы к внешним воздействиям, вызывающим микроизгибы, давления, деформации, а также устойчивы к воздействию климатических факторов (в частности к перепаду температур от -60 до +80°С). Они также обладают высокими прочностными характеристиками, поскольку их оболочка состоит из однородного материала (кварца), а напряженная легированная часть (сердцевина волокна) имеет малые размеры.

В работе были рассмотрены основные типы современных оптических волокон, проанализированы геометрические и оптические характеристики многомодовых, од-номодовых, полимерных, микроструктурированных, газодиэлектрических световодов, а также световодов с подвешенной жилой. Оптические свойства световодов существенным образом зависят от радиального профиля показателя преломления и его небольшого контраста между областями сердцевины и оболочки. Варьируя геометрию свето-ведущих каналов, можно управлять дисперсионными свойствами - смещать нулевое значение дисперсии оптического волокна в обе стороны спектра по отношению к нулевой материальной дисперсии, менять наклон дисперсионной кривой.

Список литературы:

1. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Основы волноводной фотоники. - М.: МГОУ, 2009. - 246 с.

2. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Математические основы волноводной фотоники. - М.: МГОУ, 2010. - 224 с.

3. Андросик А.Б., Воробьев С.А., Мировицкая С.Д. Волноводная и интегральная фотоника. - М.: МГОУ, 2011. - 370 с.

List of references:

1. Androsik A.B., Vorobev S.A., Mirovitskaya S.D. Fundamentals of waveguide photonics. - М:

МGOU, 2009. - 246 p.

2. Androsik A.B., Vorobev S.A., Mirovitskaya S.D. Mathematical fundamentals of waveguide photonics. - М: МGOU, 2010. - 224 p.

3. Androsik A.B., Vorobev S.A., Mirovitskaya S.D. Waveguide and integrated photonics. - М: МGOU, 2011. - 370 p.

УДК 621.37

Е.А. Кытин

соискатель, ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

В.Е. Лялин

д.т.н., заведующий кафедрой «Математические технологии

в нефтегазовом машиностроении», ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

ВЫБОР ЧИСЛА ПОЛОСОВЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АНАЛИЗА КАЧЕСТВА КАНАЛА СВЯЗИ

Аннотация. В статье дана методика определения числа фильтров, формирующих спектральную плотность случайного сигнала. Предложен способ оценки погрешности воспроизведения спектральной плотности набором фильтров в зависимости от их количества.

Ключевые слова: полосовые фильтры, канал связи, спектральная плотность.

E.A. Kytin, Izhevsk State Technical University

V.E. Lyalin, Izhevsk State Technical University

DETERMINATION OF THE NUMBER OF BANDPASS FILTERS FOR THE ANALYSIS OF THE

COMMUNICATION LINK QUALITY

Abstract. The paper presents method of determining the number of filters, formation of approximating the spectral density of the random signal. A method for error estimation of the spectral density play a set of filters depending on their number.

Keywords: band-pass filters, the communication channel, the spectral density.

Одной из основных задач при повышении качества работы цифровой информационной радиотехнической системы является определение помеховой обстановки в реальных рабочих условиях. Для этого необходимо определить минимальное число параллельных фильтров, которые позволили бы проанализировать зашумленность как в поддиапазонах, так и по всей полосе канала связи. При этом количество фильтров такого анализатора должно удовлетворять заданной точности оценивания зашумленности канала. Ниже предлагается методика определения необходимого числа полосовых фильтров для анализатора качества канала связи при заданной точности измерений в канале связи.

Рассматриваемая методика основана на учете физических параметров фильтров и степени их согласованности. Сутью ее является решение задачи определения числа