Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 34 стр.

значением NA можно ввести только узконаправленный пучок света.
        Как правило, волокна с широкой полосой пропускания имеют малые зна-
чения NA. Таким образом, они допускают существование малого числа мод,
означающее малую дисперсию и более широкую рабочую полосу. Значения
NA изменяются от 0,5 в пластиковом волокне до 0,2 в волокне со сглажен-
ным профилем показателя преломления. Большое значение NA подразумевает
большую модовую дисперсию и, как следствие, большее количество возмож-
                                      ных световых траекторий.
                        Вход         ВыходСвет в одномодовом волокне не ис-
 NA = sin θ
                                      пытывает отражения или преломления,
                         Малое значение NA
 θ
                                      он не распространяется под углом к гра-
                                      нице волокна. Аналогично в случае одно-
        Входной конус   Большое значение NA

Рис. 2.7. Численная апертура
                                      модового волокна свет не заводится под
                                      углами внутри входного конуса до полно-
го внутреннего отражения. Таким образом, в одномодовом волокне NA может
быть определена чисто формально, особенного значения для практики она не
имеет.
        Источники и приемник также имеют свои апертуры. NA источника опре-
деляет угловую апертуру выходного света. NA детектора определяет рабочий
диапазон углов для приемника. Для источника особенно важно иметь NA, со-
гласованную с NA волокна, чтоб весь свет, излучаемый источником, проникал
в волокно и распространялся по нему. Рассогласование NA приводит к допол-
нительным потерям при передаче света от устройства с меньшим значением
NA к устройству с большим значением.

Моды
    Мода представляет собой математическое и физическое понятие, связан-
ное с процессом распространения электромагнитных волн в среде. В своей
математической формулировке модовая теория возникает из уравнений Мак-
свелла. Джеймс Клерк Максвелл, шотландский физик прошлого века, первым
получил математическое выражение для соотношения между электрической и
магнитной энергией. Он показал, что они являются лишь различными форма-
ми одного вида электромагнитной энергии, а не различными видами энергии,
как полагали ранее. Из его уравнений также следует, что распространение это-
го вида излучения подчиняется строгим правилам. Уравнения Максвелла явля-
ются основой электромагнитной теории.
    Мода представляет собой возможное решение уравнений Максвелла. В
рамках этой статьи под модой достаточно понимать вид траектории, вдоль ко-
торой может распространяться свет. Число мод, допускаемых волокном, ко-
леблется от 1 до 100 000. Таким образом, волокно позволяет свету распростра-
няться по множеству траекторий, число которых зависит от размера и свойств


                                              34