![]() КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Физика волоконных световодов
Излучение вводится в световод через торец. Рассмотрим луч, который после преломления на входном торце ступенчатого световода падает на границу раздела "сердцевина–оболочка" под углом полного внутреннего отражения (рис. 82.4). Для этого луча, считая, что световод находится в воздухе, по закону преломления имеем
Так как
Введем относительную разность показателей преломления
Тогда для числовой апертуры ступенчатого световода получим
Так как источники излучения (светодиоды и полупроводниковые лазеры) имеют достаточно широкую диаграмму направленности, то числовая апертура определяет потери при вводе излучения в волокно. Для их уменьшения числовая апертура должна быть как можно больше, а это требует увеличения относительной разности показателей преломления Описанная картина распространения света по оптическим волокнам основана на законах геометрической оптики и получила название лучевого метода анализа. Этот метод прост и нагляден, но он не учитывает волновую природу света и обусловленные ею эффекты. Более строгий волновой анализ основан на решении уравнений Максвелла для электромагнитного поля внутри световода с учетом диэлектрических свойств среды и граничных условий. Волновой анализ показывает, что в волокне могут распространяться лишь определенные волны, называемые модами, которые могут относиться к одному из следующих типов: ТЕ -волны (поперечная электрическая), ТМ -волны (поперечная магнитная), ЕН - или НЕ -волны (гибридные волны, у которых оба вектора В общем случае в световоде могут одновременно распространяться несколько мод. Их число зависит от нормированной частоты
где
(82.7)
Как видно из (82.7), при прочих равных условиях число мод в градиентном световоде в 2 раза меньше, чем в ступенчатом. Одномодовые волокна имеют существенно большую полосу пропускания и пропускную способность по сравнению с многомодовыми. Это имеет решающее значение для оптических линий связи, по которым требуется передавать большие потоки информации с высокой скоростью. Из выражения (82.6) следует, что одномодовый режим можно обеспечить, уменьшая числовую апертуру В настоящее время наиболее широко используются волоконные световоды из кварца. На коротких линиях связи могут применяться полимерные волокна. Для защиты световода от механических повреждений его помещают в защитную оболочку, и такая конструкция называется волоконно-оптическим кабелем. Внутри кабеля может быть не одно, а несколько волокон. Для придания кабелю жесткости и предохранения от сильных изгибов внутри иногда устанавливают арматуру.
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 2805; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |