Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 108 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

107
ложняется: наряду с членами, которые приводят к значениям σ
ОВ
и σ
ОМ
, появля-
ется ещё суперпозиционный член f(σ
ОВ
, σ
ОМ
). В первом приближении можно
считать, что суммарное уширение импульса
σ
ОΣ
= (σ
ОВ
2
+ σ
ОM
2
+ f(σ
ОВ
, σ
ОМ
))
1/2
.
При учёте двух механизмов дисперсии значение α
ОПТ
заметно сдвигается от-
носительно точки α = 2; в градиентном световоде, возбуждаемом светодиодом,
уширение импульса почти полностью определяется материальной дисперсией и
оптимизация профиля n по α
заметных преимуществ не даёт; в оптимизирован-
ном многомодовом градиентном световоде, возбуждаемом монохроматическим
лазером, дисперсионное уширение импульса может быть снижено до 15 пс/км
(теоретический предел).
В заключение отметим ещё один очень важный для дисперсионных расчётов
эффект - связь мод в многомодовых световодах. Выше предполагалось, что от-
дельные моды (или лучи с разными углами падения) распространяются по во-
локну независимо друг от друга и не смешиваются. Естественно, что наличие в
реальном световоде тех или иных нерегулярностей (флуктуаций состава и соот-
ветственно величины n, непостоянства геометрии, микроизгибов, нарушений на
границе раздела сердцевина-оболочка и т.п.) приводят к «перекачке» энергии
между модами. В представлениях геометрической оптики это значит, что луч с
углом падения φ
1
, преломившись на неоднородности, меняет угол распростра-
нения на φ
2
. Возможность проявления этого эффекта становится очевиднее, ес-
ли учесть, что на 1 км пути укладывается около 10
9
длин волн света и в то же
время происходит более 10
6
актов отражения светового луча от границы серд-
цевина-оболочка. Связь или смешение мод приводит к тому, что часть энергии
медленных мод переходит в быстрые и наоборот; это ведёт к некоторому вы-
равниванию времён распространения медленных и быстрых мод – в итоге дис-
персия уменьшается. Математическое описание явления в общем виде очень
сложное, важнейший результат смещения мод состоит в следующем: σ
OB
~
(L
0
L)
1/2
или σ
OB
~(L)
1/2
, где L
0
– характеристическое расстояние, на котором ус-
танавливается постоянный модовый состав. Дисперсионное размытие светового
импульса «набегает» не пропорционально длине световода L, а пропорцио-
нально L
1/2
, т.е. значительно слабее. Величина L
0
может быть определена лишь
экспериментально, она тем больше, чем совершеннее световод, и может дости-
гать десятков километров. Естественно, что при L≤ L
0
сохраняется прежний за-
кон: σ ~L.
Затухание излучения в световоде
Причинами потерь оптической мощности, при распространении сигнала по
волокну, являются различные виды поглощения, а также обусловленная рас-
сеянием деформация углового распределения лучевого потока и вытекание
возникающих внеапертурных лучей из сердцевины.
Для количественной оценки потерь пропускания используется удельное за-
тухание оптического сигнала, выраженное в дБ/км, B = (1/L) 10 lg (P
ВХ
/P
ВХ
),

Страницы