Важнейшей характеристикой световода является числовая апертура, определяемая выражением:
(3)
или , (4)
где qo - угол ввода излучения в световод, при котором j = jкр.
Числовая апертура определяет максимальный угол непрерывного спектра углов падения (спектра пространственных частот), которые могут эффективно возбудить световод.
Номинальная числовая апертура (NA при noc=1) определяется формулой
, (5)
где Dn - разность показателей преломления сердцевины и оболочки.
Для поперечно неоднородных световодов вводится понятие локальной числовой апертуры, связанной с показателем преломления в текущей точке поперечного сечения и являющейся для цилиндрических световодов функцией радиуса:
(6)
Числовая апертура определяет диапазон углов, под которыми излучение может вводиться в световод и выходить из него. Числовая апертура кварцевых световодов, используемых в кабелях связи, обычно равна 0,1 в одномодовых световодах и 0,2 в многомодовых. Числовая апертура определяется значениями показателей преломления сердцевины и оболочки (в одномодовых световодах nc»1,478, no»1,475). Увеличение показателя преломления сердцевины обусловлено добавками к SiO2 нескольких процентов GeO2 или P2O5, а уменьшение показателя преломления в оболочке обусловлено добавками, например B2O3.
Потери излучения в световодах измеряются отношением интенсивности выходного (прошедшего) и входного (падающего) световых потоков:
Т = I вых / I вх. (7)
Потери создаются поглощением в материалах сердцевины и оболочки, неровностью отражающих поверхностей, неоднородностью показателей преломления по длине волокна, просачиванием света в оболочечные и вытекающие моды и другими явлениями [3-5].
Потери мощности в световоде определяются потерями в материале, из которого он выполнен, и потерями, специфическими для данного волновода. Потери в исходном материале вызваны поглощением и рассеянием и определяют минимально возможные потери в световоде.
Имеются три основных вида поглощения:
собственное поглощение. Проявляется при идеальной структуре материала. Механизм этих потерь связан с поведением диэлектрика с идеальной структурой в электромагнитном поле. Собственное поглощение характеризует нижний предел поглощения для данного диэлектрика;
примесное поглощение. Обусловлено наличием ионов металлов переходной группы: Fe2+, Cu2+, Cr3+ и др. Ионы металлов переходной группы, присутствующие в стекле, имеют электронные переходы в области рабочих длин волн и вызывают соответствующие полосы поглощения. Существенно влияющей на поглощение примесью является вода, присутствующая в виде ионов ОН;
поглощение, обусловленное дефектами атомной структуры материала. Потери вследствие рассеяния вызываются несколькими механизмами. Во всех оптически прозрачных веществах свет рассеивается в результате флюктуаций показателя преломления. Показатель затухания, обусловленного рассеянием, можно найти по формуле:
, (8)
где n - показатель преломления; k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; c - сжимаемость.
Такое рассеяние называется рэлеевским. Оно обратно пропорционально четвёртой степени длины волны и характерно для неоднородностей, размеры которых менее длины волны, а расстояние, между которыми достаточно велико.
Кроме флюктуаций плотности, существенными также являются флюктуации концентраций окислов. Добавляемые в стекло окислы изменяют показатель преломления, поэтому неоднородность концентрации создает большие флюктуации показателя преломления [8].
Помехоустойчивое кодирование
Для
помехоустойчивых блочных неравномерных кодов Nп>М. Это значит, что для
передачи знаков сообщения используют лишь часть возможных последовательностей,
составленных из m-ичных симв ...
Синтез автоматических систем регулирования с цифровыми регуляторами
Важнейшей составной частью повышения качества
регулирования является автоматизация технологических средств.
Большое внимание в настоящее время уделяется
разработке и внедрению микропр ...
Построение рациональной системы обнаружения с минимальной стоимостью при заданных показателях качества
система обнаружение безотказный
В
настоящее время посягательства против собственности составляют значительно
больше половины всех преступлений.
Вероятность
стать жертвой ...