Оптическая оболочка

Cтраница 4

Оптическая мощность в многомодовом и одномодовом волокне ( рисунок предоставлен Coming Glass Works. [46]

Использование геометрической оптики для описания работы данного вида волокна не совсем корректно, так как в данном подходе не учитывается распределение электромагнитной энергии внутри волокна. Некоторая часть электромагнитного излучения переносится в оптической оболочке, как показано на рис. 5.6. Кроме того, диаметр светового пучка, вводимого в волокно, превышает диаметр его ядра. Для определения поперечного размера светового пятна в волокне используется термин - диаметр модового поля. В отличие от многомодового, в одномодовом волокне излучение присутствует не только внутри ядра. Поэтому диаметр модового поля лучше характеризует излучение, чем диаметр ядра. [47]

Рассмотрим соединитель, подключенный к источнику. Волокно на передающей стороне соединителя может быть переполнено. Большая часть света, находящегося в модах оптической оболочки и модах высокого порядка, не будет попадать во второе волокно, хотя и присутствует в соединении. В условиях EMD свет в таких модах отсутствует, поэтому энергия заключенного в них света не будет теряться в соединении. [48]

Потери, связанные с рассогласованием апертуры ( NA), происходят, если NA передающего волокна больше апертуры принимающего. Потери, связанные с рассогласованием диаметров ядер, возникают, когда диаметр ядра передающего волокна больше диаметра принимающего волокна. Возникают также потери, связанные с несовпадением размеров оптических оболочек, при этом оси волокон децентрируются. [49]

Соединители, предназначенные исключительно для оконцовки пластиковых волокон, отличаются очень низкой стоимостью и простотой использования. Пластиковое волокно может быть обработано с помощью разогретого ножа, без последующей полировки. Закрепление волокна является чисто механическим и обычно представляет собой фиксирование оптической оболочки с помощью зубцов или других подобных приспособлений. Такая установка соединителей требует очень мало времени и существенно меньших навыков по сравнению с установкой стеклянного волокна. [50]

Возможным источником потерь является также концентричность размещения волоконного ядра внутри оптической оболочки. В идеале оси ядра и оптической оболочки должны совпадать. Рассогласование, связанное с концентричностью, определяется расстоянием между центрами ядра и оптической оболочки. [51]

Профиль индекса преломления отображает соотношение между индексами ядра и оптической оболочки. Волокно со ступенчатым профилем имеет ядро с однородным показателем преломления. При этом показатель преломления испытывает резкий скачок на границе между ядром и оптической оболочкой. Напротив, в случае сглаженного профиля показатель преломления ядра не является однородным: показатель максимален в центре и постепенно спадает вплоть до оптической оболочки. Кроме того, на границе между ядром и оптической оболочкой отсутствует резкий скачок показателя преломления. [52]

Основная часть этой книги посвящена стеклянным волокнам, но и пластиковые волокна нельзя оставить совсем без внимания. Самая высокая производительность пластиковых волокон составляет 50 Мб / сек на расстоянии более 100 метров. Этот уровень производительности является вполне конкурентным по сравнению с медными скрученными парами. Пластиковые волокна имеют относительно большие размеры ядер и очень тонкие оптические оболочки. Типичные размеры составляют 480 / 500, 735 / 750 и 980 / 1000 микрон, при этом допустимые отклонения от геометрических характеристик у пластиковых волокон намного большие, чем у стеклянных. Пластиковое волокно с диаметром ядра 480 микрон и 500-микронной оптической оболочкой в действительности допускает отклонения от указанных параметров на 15 микрон в ту или другую сторону. [53]

Особенность распространения излучения в одномодовом режиме подчеркивает еще одно отличие одномодового волокна от многомодового. В одномодовом волокне излучение переносится не только внутри ядра, но и в оптической оболочке, в связи с этим возникает дополнительное требование к эффективности переноса энергии в этом слое. В многомодовом волокне прозрачность оптической оболочки практически не имеет никакого значения. Действительно, в этом случае возникновение мод в оптической оболочке является даже нежелательным, поэтому требования к ее прозрачности достаточно умерены. Для одномодового волокна это утверждение будет неверно. [54]

Эллиптичность ( отклонение от формы идеального круга) формы ядра и оптической оболочки также является источником потерь. Взаимное расположение двух ядер эллиптической формы зависит от взаимного размещения двух волокон. При одном соединении большие оси эллипсов могут быть перпендикулярными, тогда потери максимальны. В другом случае оси эллипсов могут повернуться и совпасть, тогда потери будут отсутствовать. Допустимые значения эллиптичности ядра и оптической оболочки равны отношению минимального значения диаметра к максимальному. [56]

При отсутствии РРМ волокно называется переполненным или ненаполненным. В переполненном волокне неэффективные моды участвуют в переносе оптической энергии. Свет, переносимый этими модами, быстро затухает или теряется на небольшом расстоянии. Некоторые источники света, особенно СИД, могут переполнять волокно. Это означает, что они излучают свет в модах, перенос которых вдоль волокна неэффективен. Некоторые из этих мод существуют в оптической оболочке. Другие существуют в ядре и являются модами высокого порядка, перенос которых неэффективен. [59]

Страницы: 1 2 3 4