ОСНОВИ






Сторінка 2

 
Залежність величини показника заломлення за радіальною віссю світловода називається профілем показника заломлення (ППЗ), наприклад:
Нормована частота.

Повний опис процесу розповсюдження світла по волоконному світловоду (ВС) дає хвильова електромагнітна теорія. Вона показує, що розповсюджуватись по волоконному світловоду можуть лише ті типи хвиль, що формують у поперечному перерізі ВС резонансну хвилю. Такі типи хвиль утворюють моди хвилеводу. Режим роботи ВС (одно - чи багатомодовий) визначається величиною нормованої частоти V:
Профіль показника заломлення.

  де:
        λ - довжина хвилі випромінення оптичного джерела;
        a - радіус серцевини ВС;
        n1 - максимальне значення показника заломлення в серцевині;
        n2 - показник заломлення в оболонці.
  Якщо 0< V< 2,4048, у волокні зі сходинковим профілем показника заломлення виконується одномодовий режим.
  За багатомодового режиму у волокні розповсюджується сукупність мод (променів, що введені у волокно (з його торцевої поверхні) під різними кутами). Багатомодові оптичні волокна (в яких на одній довжині хвилі розповсюджується багато мод) описані у рекомендації ITU G.651. Типовими розмірами (діаметр серцевини/діаметр оболонки) для багатомодових оптичних волокон є 50/125 мкм та 62,5/125 мкм. Як правило, багатомодові оптичні волокна мають градієнтний профіль показника заломлення для зменшення міжмодової дисперсії. Найпоширенішою сферою застосування багатомодових оптичних волокон є локальні оптичні мережі.
 На відміну від багатомодових одномодові оптичні волокна (в котрих на різних довжинах хвиль розповсюджується одна мода) мають менший діаметр серцевини ((7 ÷ 9)/125 мкм). Внаслідок розповсюдження лише однієї моди за одномодового режиму відсутня міжмодова дисперсія, котра суттєво зменшує довжину регенераційної ділянки. Характеристики одномодових оптичних волокон більш детально описані у відповідних розділах нижче. Ефективність введення оптичного випромінення у світловод характеризує апертура оптичного волокна (параметр має важливе значення для багатомодових волокон) Для оцінки величини цього параметра використовують поняття числової апертури, що для волокна із сходинковим ППЗ визначається за формулою:
Числова апертура.

 де:
      n0 - показник заломлення середовища, у якому виконуються виміри (для повітря за умови нормального тиску та температури 0°С показник заломлення n0=1,000297),
      φ - кут між віссю ВС та твірною конуса променів, що виходять з торця на виході світловоду.
  Апертурні характеристики ВС визначають діапазон кутів φ, за яких світло розповсюджується без втрат на випромінення в оболонку. Ці кути визначаються умовою повного внутрішнього відбиття на границі серцевина-оболонка як показано на рисунку
Ілюстрація числової апертури.

  При цьому вісь конуса співпадає з віссю оптичного волокна, а торець оптичного волокна перпендикулярний його осі.
  На рисунку:
    1, і 2 - промені, що падають на торець світловоду під кутом φ < φА, відбиваються від границі серцевина - оболонка та розповсюджуються у серцевині волокна як промені 11 та 21. Це так звані "напрямлювані моди" (на рисунку промінь 11 осьовий).
    3 - промінь, що падає на торець світловоду під кутом φ = φА, відбивається від границі серцевина - оболонка у серцевину волокна та розповсюджується у ній. Промінь 31 - це також напрямлювана мода.
    4 - це промені, що падають на торець світловоду під кутом φ > φА, частково відбиваються від границі серцевина - оболонка у серцевину волокна, а здебільшого заломлюються в оболонку, де втрачають свою енергію, не передаючи енергію сигналу, що розповсюджується по ВС. Промені 41 - це "витікаючи моди (моди оболонки)". Якщо маємо у якомусь місці згин ВС, то промінь 31 після заломлення на границі серцевина - оболонка так само стає частково витікаючою модою.
    5 - це промені, що випромінюються з оболонки в оточуюче середовище, тобто "моди випромінення".




Повернутись на сторінку 1 Повернутись на головну сторінку Перейти на сторінку 3