ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ процеса У оптичні ЛІНІЯХ ЗВ'ЯЗКУ
1. Розповсюдження електромагнітніх ХВИЛЮ в оптичних волокнах
Модель Розповсюдження світла крізь обмеженності структуру подібну до оптичного волокна в термінах геометричних променів представляет Тільки пріблізній описание ефектів Розповсюдження в них. Цею підхід добро Діє поки Характерними розмір поперечного Перетин волокна як діаметр серцевини (2а, де а-Радіус серцевинних) великий у порівнянні з Довжину Хвилі (l), что розповсюджується в волокні, и відносна різніця індексів серцевини и Оболонки НЕ Надто мала. Фактично, як а, так и D могут буті з'єднані разом з l, щоб создать комплексний параметр, что назівається нормалiзованою частотою (V-числом) волокна, что візначається, як
. (1)
Если число V-волокна больше 10, результати геометрічної оптики, основаної на променево траєкторіях, що призводять до Точні РІШЕНЬ для багатьох ефектів Розповсюдження в оптичних волокнах. Для V ВЈ 10, геометрична оптика не в змозі поясніті ЕФЕКТ Розповсюдження у волокнах, что ї вімагає здійсніті електромагнiтній аналіз, підстав на хвільовій оптіці, щоб дослідіті ЕФЕКТ Розповсюдження. Для одержании Загальної основи, что могла б буті застосована для будь-якого волоконного хвільоводу з довільнім числом V, почінають з рівняння Максвела и відтворюють так звані векторні хвільові рівняння [5, 6], что задовольняють ЕЛЕКТРИЧНА () та магнiтному () полю векторів світлової Хвилі:
, (2)
, (3)
де e = e 0 n 2 , e 0 є значеннями e для вільного простору, n - Показник заламані, Оµ - діелектрічна пронікність волокна и m 0 - магнітна пронікність для вільного простору, что за значенням Така як и у волокні, при пріпущенні, что волокно на є немагнетіком. Перша форма розподілу індексу заламані, запропонована для оптичного волокна, являє собою профiль, в якому поза серцевинних з ПОКАЗНИКИ заломлених n 1 (діаметр 2а) знаходится однорідна оболонка з ПОКАЗНИКИ заломлених n 2 ; так, что можна алгебраїчно представіті Профіль сертифіката № заломлених (ППЗ) як:
. (4)
Волокна з профілем, аналогічнім (4) відомі як волокна Зі східчастім ППЗ. Для такого однорідного середовища член V e дорівнюватіметься 0 як у серцевіні, так и в оболонці, и в Кожній з ціх ділянці шкірних декартовська компонента Електрична та магнiтного поля буде задовольняті рівнянню
. (5)
Воно відоме як Скалярним Хвильового рівняння, де Y представляет будь-яку з декартовськіх компонент полів та. Оскількі n є Незалежності від z, решение рівняння може, взагалі, буті записано так:
Y (r, j, z, t) = y (r, j) exp (i [wt-bz]), (6)
де напрямок Розповсюдження - уздовж z, и b - ширший стала Розповсюдження. Рівняння (6) допускає два вигляд РІШЕНЬ в (5) - перше, в якому поле експоненціальне зменшується з r, при якому r> а і осцілює всередіні серцевинних (r г = 1/(db/dw) без яких-небудь змін в періоді цього Розподілення. Будучи перелогових від своєї геометрії и фізічніх властівостей, волокно может підтрімуваті Цілий ряд мод або Тільки одну моду - в первом випадка его можна назваті багатомодовім волокном, в іншому - Одномодових або мономодових волокном. Фактично, довільно падаюче поле на вхідному кінці волокна может буті всегда записано як
. (7)
В (7) - представляет суму дискретних направлених мод, тоді як інтеграл - безрозмірна сукупність радіаційніх мод. Реальні Значення b P будут візначатіся граничних умів. p> Ми можемо згадаті, что в якісніх волокнах телекомунікації відносна різніця сертифіката № заламані оболонка-серцевина звичайна Ніколи НЕ перевіщує 1-2%. Такі волокна что мают D <<1 відомі як напрямні волокна. Побічнім продуктом цієї умови (яка має практичний Зміст) - ті, что моди в таких волокнах є (что можна продемонструваті) почти лінійно поляризований и мают поперечну компоненту поля Y, что лежить почти Повністю Вздовж y або x, з порівняно Дуже малою поздовжньому компонентів. Далі, так як різніця індексу заломлених є малою, можна пріпустіті, что Y и В¶ Y/В¶ r є безперервнімі поперечно r = a.
Так як для східчастого волокна, и покладів від r и позбав від нього, тоб є цілiндрічно симетричний, (5) запісують в цілiндрічнiй Системі координат
, (8)
де - Хвильового число вільного простору.
