Потери мощности излучения при распространении в оптическом волокне

Потери мощности излучения в оптических волокнах характеризуются коэффициентом затухания , который измеряется в децибелах на километр и выражается как где и - мощности оптического излучения на входе и выходе волокна, соответственно; - длина волокна. Величина коэффициента затухания обуславливается собственными потерями на поглощение и релеевское рассеяние света в волокне и вносимыми потерями, вызываемыми микро- и макроизгибами и искусственными дефектами волокна, например, сварными соединениями. Потери на поглощение напрямую связаны с наличием в материале волокна (кварцевом стекле) различных примесей металлов и гидроксильных ионов и определяются степенью чистоты исходного материала световедущей жилы волокна – чем меньше примесей, тем меньше потери. Потери на релеевское рассеяние в волокне вызываются рассеянием света на микронеоднородностях с размерами меньшими длины волны света в волокне, которые возникают в процессе изготовления волокна вследствие флуктуаций плотности и состава кварцевого стекла. Эти потери носят принципиальный фундаментальный характер, они имеют место во всех типах волокон и ограничивают минимально достижимую величину затухания в волокне.

Схема релеевского рассеяния показана на рис. 2.6.

Свет рассеивается на микронеоднородностях (релеевских центрах) во всех направлениях, в том числе и назад. При этом часть света уходит в оболочку и затухает в ней, а часть света попадает в моду волокна и распространяется в обратном направлении, образуя сигнал обратного релеевского рассеяния в волокне. Именно сигнал обратного релеевского рассеяния и используется в современной рефлектометрии для измерения потерь и других характеристик ВОЛС.

Рис. 2.6.Схема релеевского рассеяния

Релеевские потери сильно зависят от длины волны излучения, коэффициент затухания, обусловленный релеевскими потерями обратно пропорционален четвертой степени длины волны : . Полная зависимость собственных потерь (затухания) в волокне от длины волны приведена на рис.2.7.

Рис. 2.7. Зависимость затухания света, обусловленная собственными потерями в волокне

Схема релеевского рассеяния показана на рис. 7.

Свет рассеивается на микронеоднородностях (релеевских центрах) во всех направлениях, в том числе и назад. При этом часть света уходит в оболочку и затухает в ней, а часть света попадает в моду волокна и распространяется в обратном направлении, образуя сигнал обратного релеевского рассеяния в волокне. Именно сигнал обратного релеевского рассеяния и используется в современной рефлектометрии для измерения потерь и других характеристик ВОЛС.

Рис. 2.7.Схема релеевского рассеяния

Вследствие различных условий распространения световой волны в прямом и изогнутом световодах в волокне могут возникать дополнительные потери мощности излучения, приводящие к соответствующему затуханию света.

На рис. 2.8 показан ход лучей при распространении света в изогнутом световоде и в световоде с микроизгибами. Микроизгибы могут возникать вследствие наличия шероховатости на границе защитно-упрочняющего покрытия волокна и внешней оболочки при сжатии волокна или волоконного кабеля.

Из рис. 2.8 видно, что наличие тех и других изгибов приводит к высвечиванию света в оболочку и дополнительному затуханию. Помимо микроизгибов к вносимым потерям относятся также потери в местах соединения волокон, как разъемных так и сварных, а также потери, связанные с дефектами оптических волокон (трещины, пузыри, микронеоднородности).

	Рассеяние и потери мощности излучения на изгибах волокна

свет

свет

Рис. 8. Потери мощности излучения световой волны на изгибах и макроизгибах волокна.

Дата добавления: 2014-01-20