ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
101
ОСНОВЫ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ
В волоконно-оптических линиях передача информации осуществляется с
помощью оптических сигналов по волоконным оптическим волноводам с ма-
лыми потерями. В состав линий входят также источник излучения, преобра-
зующий электрические сигналы в оптические, и фотоприёмник, осуществляю-
щий обратное преобразование. Они находят широкое применение в системах
связи и передачи информации, а также в волоконно-оптических датчиках.
Световоды
Основным элементом волоконно-оптической системы является световод
(волоконный оптический волновод) – тонкая гибкая нить, изготовленная из
прозрачного материала таким образом, что её центральная часть оптически бо-
лее плотная, чем периферийные области. Поэтому световой луч, вводимый с
торца волокна, может распространяться вдоль его оси и пройти с малым зату-
ханием значительное расстояние. В простейшем случае оптическое волокно
представляет собой тонкую нить круглого сечения из прозрачного в заданной
спектральной области материала (стекло, кварц, различные полимеры). Кана-
лирование оптического излучения в нём основывается на явлении полного
внутреннего отражения.
Явление полного внутреннего отражения наблюдается при выходе света из
среды, оптически более плотной, в менее плотную. Распространение света при
полном внутреннем отражении и малом затухании в прозрачном канале было
обнаружено в 1870 г. английским физиком Дж. Тиндалем. Практическое при-
менение стеклянные световоды нашли в 50-х годах 20-го века в эндоскопах в
виде гибких стеклянных жгутов.
Стекло, как известно, весьма твёрдый и хрупкий материал. Однако, стеклян-
ные нити с уменьшением толщины до 0,1-0,15 мм становятся гибкими и не ло-
маются даже при изгибах с радиусом 2-3 мм. Однако существенным недостат-
ком первых световодов было большое ослабление (затухание) света для приме-
нения в ряде технических областей. Отношение мощностей излучения на выхо-
де и на входе Р
вых/Рвх (коэффициент ослабления) измеряется в децибелах (дБ).
Ослабление сигнала в 20 дБ означает уменьшение мощности в 100 раз, ослаб-
ление в 3 дБ – уменьшение мощности вдвое. Обычное оптическое стекло обла-
дает ослаблением света приблизительно от 3 до 5 дБ/м (оконное - 50 дБ/м,
кварцевое – 0,2-0,3 дБ/м).
В 1996 г. английские учёные Као и Хокхем показали возможность значи-
тельного уменьшения оптических потерь в стекле. В 1970 г. инженером амери-
канской компании «Corning Glass» Капроном с сотрудниками были получены
световоды с затуханием 20-30 дБ/км за счёт снижения металлических примесей
менее 10
-7
%, что было началом развития волоконно-оптической техники.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- …
- следующая ›
- последняя »
