Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Параметры оптических волокон

Рис. 4. Профили показателей преломления ОВ:

многомодовых: 1 - ступенчатого, 2 - градиентный;

одномодовых: 3 - ступенчатого, 4 - треугольного, 5 - типа W.

В ступенчатых ППП показатель преломления в сердцевине постоянен и имеется резкий переход от n1 сердцевины к n2 оболочки. Градиентные ППП имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в сердцевине по радиусу световода от центра к периферии.

В одномодовых ОВ ППП, в свою очередь, подразделяется на ступенчатый, треугольный, типа W (рис. 4).

Рис. 5. Волоконные световоды:

а - ступенчатые многомодовые;

б - градиентные многомодовые;

в - одномодовые

Траектории лучей в световодах различных групп представлены на рис. 5. В ступенчатом многомодовом световоде лучи резко отражаются от границы сердцевина-оболочка. При этом пути следования различных лучей различны, и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом во времени, что приводит к искажению передаваемого сигнала (дисперсии). В градиентных световодах лучи распространяются по волнообразным траекториям, поэтому искажений меньше. В наилучших условиях находится одномодовая передача, так как здесь распространяется лишь один луч.

Математически профиль показателя преломления (ППП) ОВ может быть описан выражением вида:

( 4 )

где n1 - максимальное значение ППП на оси волокна, т.е. при r = 0; α - радиус сердцевины; u - показатель степени, описывающий изменение ППП; ∆ - относительная разность показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ. В разных волокнах значение ∆ меняется от 0,003 до 0,01.

При угле падения, равном 90о, когда свет проходит в более плотную среду, некоторая его часть отражается в исходную среду. Этот эффект получил название отражение Френеля. Чем больше разница показателей преломления сред, тем большая доля света отражается назад.

Показатель Френелевского отражения на границе с воздухом:

( 5 )

В децибелах потери переданного света составляют:

А = 10lg(1- р). ( 6 )

Среднее значение показателя преломления (ПП) оболочки меньше среднего значения в сердцевине. Если сердцевина служит для передачи оптического излучения, то оболочка - для создания лучших условий отражения на границе раздела сердцевина - оболочка, защиты сердцевины волокна от механических повреждений, а также для защиты от излучения энергии в окружающее пространство и поглощения нежелательного излучения извне.

В аморфном материале типа стекла структура материала не везде однородна, поэтому стекло никогда полностью не будет прозрачно. Световой луч, распространяющийся через такой материал, частично рассеивается во всех направлениях (например, луч солнечного света в пыльном или заполненном дымом помещении) (рис. 6).

Рис. 6 Рэлеевское рассеяние света из-за примесей в среде передачи

Это явление называется рэлеевским рассеянием и вызвано присутствием в среде маленьких частиц и неоднородностей. Рассеянный свет называется светом Тиндаля.

Лорд Рэлей объяснил это явление и показал, что рассеяние имеет решающее значение в выборе диапазона волн в волоконной оптике. Чем больше длина волны, тем меньше потери от рэлеевского рассеяния. Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Исследование рабочих характеристик гидроакустической станции В настоящее время активно развивается использование подводных лодок для проведения туристических круизов. За 10 лет построено несколько сотен туристических подводных лодок (ТПЛ). Водоизм ...

Устройство сбора данных web-камера Телевидение - это передача изображения на расстояние с помощью электронных устройств. При передаче изображения формируются электрические сигналы элементов изображения, при этом один кадр из ...

Генератор последовательности чисел Тема является весьма актуальной в настоящее время. Так как во многих областях науки и техники (электроника, электротехника, приборо- и машиностроение) необходимо использование генераторо ...