Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 104 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

103
ключённое внутри конуса с углом при вершине φа. Величина NA = sin φа назы-
вается числовой апертурой и является важной характеристикой световода,
именно этот параметр входит во многие расчётные формулы. Величина число-
вой апертуры зависит от показателей преломления сред следующим образом:
NA = sin φ
a
= [(n
C
2
) – (n
0
2
)]
1/2
/n. Если излучение попадает в световод из воздуха
(n = 1), тогда NA = (2n
C
∆n)
1/2
= n
C
(2δ)
1/2
, δ = ∆n/n
C
.
Изгиб световода приводит к тому, что угол между лучом и границей раздела
сердцевина-оболочка возрастает и угловая апертура уменьшается. Используя
законы преломления и отражения и учитывая, что радиус изгиба r
изг min
много
больше диаметра сердцевины d
С
, получаем, что снижение числовой апертуры
до 90% от своего первоначального значения произойдет при r
изг min
= 2,5d
C
n
С
/∆n
= 5d
C
(n
С
)
2
/(NA)
2
.
Рис. 60. Ход световых лучей в изогнутом световоде.
При типичных значениях n
С
= 1,5, d
С
= 50 мкм и NA = 0,25 радиус изгиба
имеет значение r
изг min
= 9 мм. Этот расчёт является условным: за критерий при-
нято NA
изг
= 0,9NA. В ряде случаев допустимыми являются большие или мень-
шие отклонения NA для неизогнутого световода. К тому же более чувствитель-
ными к изгибу могут оказаться другие характеристики, например, механиче-
ские.
Анализ решений волнового уравнения для различных волноводных мод по-
казывает, что они описываются функциями, монотонно спадающими (обычно
экспоненциально) к периферии сердечника, но в то же время не обрывающими-
ся на границе сердцевина-оболочка. Направляемые моды частично просачива-
ются в оболочку, т.е. отражение происходит не на геометрической поверхности
раздела, а в некоторой приповерхностной области оболочки. Это явление назы-
вается нарушенным полным внутренним отражением. Таким образом происхо-
дит увеличение эффективной толщины волноводного слоя (эффект Гуса-
Хенхена). Поле некоторых мод может проникать в оболочку на глубину поряд-
ка d
С
. Отсюда следует важность частоты не только сердечника, но и оболочки
r
изг
ψ
изг
ψ
0
Удалено: <sp>

Страницы