Оптические методы в информатике. Наний О.Е - 64 стр.

                                      64




     Рис. 7.1. Ход лучей в оптическом волокне со ступенчатым
профилем показателя преломления
     Показатель преломления скачком изменяется до значения n2 на
границе между сердцевиной и оболочкой. Зависимость показателя
преломления от координаты вдоль диаметра волокна, которая
называется профилем показателя преломления, в рассматриваемом
волокне имеет вид прямоугольной ступеньки. Поэтому волокно такого
типа называется волокном со ступенчатым профилем показателя
преломления.
     Если n2  n1 волокно способно локализовать световой пучок в
сердцевине за счет полного внутреннего отражения. При отражении
от границы раздела двух сред световых лучей, падающих под углом i ,
меньше критического, преломленного луча не существует и световой
луч отражается без затухания. Поэтому, без потерь распространяться
внутри сердцевины ОВ будут только лучи, падающие на границу
раздела сердцевины и оболочки под углом i , превышающим
критический угол iC .
     Для того, чтобы определить какие из вводимых в волокно лучей
будут им каналироваться найдем связь между углом  падения луча
на торец волновода и лучом i . Как следует из рис.7.1 они связаны
соотношением:
     n0 sin   n1 sin  '  n1 cos i                                    (7.1)
где n0 — показатель преломления окружающей среды, n1 - показатель
преломления            сердцевины.               Критический  угол определяется
выражением
     sin iC  n1 / n1                                                    (7.2)
Используя два последних выражения и равенство cos 2 iC  1  sin 2 iC ,
получим значение максимального угла  m ввода для направляемых
лучей
     n0 sin  m  (n12  n22 )1 / 2  [2n1 (n1  n2 )]1 / 2 .            (7.3)
     Величина n0 sin  m называется числовой апертурой (NA)
волновода. Для достижения высокой эффективности ввода волновод
необходимо освещать источником с числовой апертурой, не