Физические основы волоконной оптики. Волошина Т.В - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

15
нескольких процентов . То есть можно считать, что для относительной разности
коэффициентов преломления справедливо приближение
1
2
2
21
2
1
2
2
2
1
<<
−
≈
−
=∆
n
nn
n
nn
(46)
При этом параметр V выражается как
V = n
1
ka(2∆)
1/2
(47)
Значение V = V
c
= 2,405 является граничным, т.е. если V волокна меньше V
c
, то
распространяется одна фундаментальная мода, а если больше -
распространяется множество мод высших порядков . Величина V
c
определяет
условие существования в оптическом волокне одной основной моды, или
условие границы среза мод более высоких порядков , поэтому и называется
нормированной частотой среза. Величина
∆= 2an
2
1
c
c
V
π
λ
называется длиной волны среза; оптические волокна в области с длиной волны ,
большей λ
с
, работают в одномодовом режиме.
Если выбрать ∆ и а таким образом , что V < 2,405, то в волокне возможно
распространение только одной моды. При n
1
≈ 1,5, ∆ = 0,3% и длине волны
свыше 1 мкм условие распространения только одной моды выполняется при
диаметре сердцевины 2a <6,6 мкм . Таким образом , волоконный световод с
малым диаметром сердцевины (порядка длины волны ) является одномодовым
световодом .
Поскольку в одномодовом световоде распространяется только одна мода,
то межмодовая дисперсия не проявляется. В принципе при этом обеспечивается
широкая полоса пропускания в несколько десятков или сотен раз более, чем в
градиентных волокнах . Однако из- за спектральной зависимости групповой
скорости основной моды (волноводной дисперсии) ширина полосы
пропускания оказывается связанной с шириной спектральной полосы
источника излучения (рис. 7), что ограничивает ширину пропускания.
Необходимо также отметить, что вследствие малого диаметра сердечника этих
волокон значительно затруднено соединение их друг с другом и введение в них
светового луча лазера. Спектральная зависимость групповой скорости основной
моды определяется дисперсией материала и дисперсией конструкции.
Дисперсия материала обусловлена спектральной зависимостью показателя
преломления. Дисперсия конструкции определяется соотношением длины
волны излучения и диаметра сердцевины световода в условиях , когда основная
мода не выходит за пределы сердцевины . Следовательно, в одном и том же
световоде для излучения различных длин волн коэффициенты распространения
различны . Все эти виды дисперсии присутствуют и в многомодовых
световодах . Причем межмодовая дисперсия значительно больше, чем
материальная, которая, в свою очередь, больше, чем дисперсия конструкции.

Страницы