Физические основы волоконной оптики. Волошина Т.В - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

17
материала волокна, введением геометрической эллиптичности в сердцевину
волокна или комбинацией этих двух методов .
Градиентное многомодовое волокно
Многомодовые градиентные волокна по широкополосности занимают
промежуточное положение между многомодовыми ступенчатыми и
одномодовыми волокнами. В то же время, обладая значительным диаметром
сердцевины и числовой апертурой (по стандартам МККТТ 2а=50 мкм , 2b=125
мкм , NA=0,2), градиентные волокна не
требуют столь высокой
прецизионности при их стыковке с
источниками и между собой , как
одномодовые.
Механизм распространения
излучения в градиентных волокнах
связан с плавным изменением
направления волнового вектора
волны , распространяющейся в среде с
переменным показателем
преломления (рис. 9). На оси волокна
показатель преломления достигает
максимального значения n
1
(0), затем спадает плавно к границе сердцевины и
остается постоянным в оболочке (n
2
). Поскольку скорость света в среде обратно
пропорциональна коэффициенту преломления этой среды, световой луч ,
распространяющийся вдоль оси волокна, будет иметь наименьшую скорость.
Напротив , световые лучи , отражающиеся дальше от центральной оси и
проходящие за один цикл отражения больший путь, чем лучи ,
распространяющиеся вдоль оси, продвигаются довольно быстро, так как
проходят через среду с меньшим показателем преломления. Лучи,
распространяющиеся по более изогнутым и, следовательно, более длинным
траекториям (луч 3), приобретают тот же фазовый набег, что и приосевые, так
называемые параксиальные лучи (луч 1). В результате скорость
распространения вдоль оси волокна мод различных порядков приблизительно
одинакова. Последнее объясняется тем , что среда становится оптически менее
плотной по мере удаления от оси . При определенном законе изменения n
1
(r)
можно добиться синхронизма всех направляемых лучей и существенно снизить
дисперсию . Поэтому временная разность в распространении мод наинизшего и
наивысшего порядка для градиентных волокон меньше, чем для ступенчатых.
Лучи , которые имеют угол к оси больше некоторого критического значения,
выходят из сердцевины (луч 4).
Распределение показателя преломления по радиусу (рефракционный
профиль) является функцией расстояния r от оптической оси:
(
)
[
]
[]
>∆−=
≤∆−=
=
,,21)0()(
;,/21)0()(
)(
2
1
2
2
2
1
2
1
2
arnrn
ararnrn
rn
q
(48)
Рис. 9.
Траектории лучей в градиентном
волокне
Рис. 9.
Траектории лучей в градиентном
волокне

Страницы