Оптическое волокно

Типичное оптическое волокно с оболочкой состоит из стеклянной или кварцевой сердцевины, диаметр которой равен 4 – 100 мкм. Сердцевина окружена стеклянной, кварцевой или полимерной оболочкой, показатель преломления у которой немного меньше, чем у сердцевины. Внешний диаметр волокна равен 100 – 200 мкм (стандартное волокно для связи имеет диаметр 125 мкм).

Если луч света, преломившись на границе раздела: воздух - сердцевина на торце волокна, затем попадает на границу сердцевина - оболочка под углом большим критического (рис 5.2.а), происходит полное внутренне отражение. В связи с цилиндрической симметрией волокна полное внутренне отражение этого луча имеет место и на нижней границе сердцевины, луч оказывается таким образом, захваченным сердцевиной. Траектория луча, каналируемого вдоль сердцевины, имеет зигзагообразный характер, полное внутренне отражение происходит в каждой точке излома. Лучи, изображенные на рисунке, всегда пересекают ось волокна, их называют меридиональными.

Кроме меридиональных существуют лучи, которые распространяются внутри сердцевины, не пересекая ось волокна. Такие лучи называют косыми, они распространяются таким образом, что их траектории не лежат в одной плоскости, в отличие от меридиональных лучей (рис.5.2.б). Часть косых лучей постоянно теряет энергию по мере распространения вдоль волокна. Во всех случаях когда длина волокна достаточно велика (километр и более), вклад этой части косых лучей в перенос энергии минимален. В то же время на малых расстояниях измеряемых метрами, косые лучи могут переносить (в зависимости от условий ввода излучения) достаточно большую часть общей мощности.

Рисунок 5.2 – Траектории меридиональных (а) и косых (б) лучей в оптическом волокне

Дата добавления: 2014-01-11