області.
Рис. 3.10 - Вигин кабелю: R - радіус вигину з діаметром серцевини d, j 0 - кут падіння, j 1 - кут заломлення
Оцінимо максимальний радіус вигину R, при якому спостерігається побічна випромінювання в точці вигину світловода з діаметром серцевини d, пов'язане з порушенням повного внутрішнього відображення. Максимальний радіус визначається виразом:
тут n1, n2 - показники заломлення серцевини і оболонки світловоду. Інтенсивність електромагнітної хвилі, що виходить з волокна в точці вигину, визначається за формулами Френеля для p-і s-поляризацій, відповідно:
де I0 - інтенсивність падаючого випромінювання і Ip, Is - інтенсивності минулого випромінювання для p-і s-поляризацій. Оцінка радіуса вигину для багатомодового волокна з діаметром серцевини d=50 мкм і оптичної оболонки - D=125 мкм (n1=1,481, n2=1,476) показує, що при R? 3,5 см починає спостерігатися сильне проходження випромінювання в точці вигину (до 80% значення інтенсивності основного світлового потоку в оптоволокні). Треба відзначити, що при оцінці вигину не враховувалася форма світлового потоку, циліндрична форма заломлюючої поверхні і інші ефекти, що змінюють показник заломлення оптоволокна, наприклад, фотопружних ефект. Їхній внесок значно менше.
Порушення повного внутрішнього відображення при механічному впливі можливо не тільки при вигині волокна, але і при локальному тиску на оптоволокно, що викликає неконтрольоване розсіювання (на відміну від вигину) у точці деформації.
Розтягування кабелю
Іншим зовнішнім впливом, що змінює відношення показника заломлення оболонки до показника заломлення серцевини оптоволокна (n2/n1), є механічний вплив без зміни форми волокна, наприклад, розтягнення.
При розтягуванні оптичного волокна відбувається зміна показників заломлення серцевини і оболонки оптичного волокна на? n1 і? n2. При цьому збільшується значення кута повного внутрішнього відбиття від? R до? 'R. Значення кутів пов'язані виразом:
Вираз для відносини (? n / n) визначається фотопружних ефектом так, що:
де p,?- Ефективні складові тензорів фотопружності і деформації, це пов'язано з анізотропією оптичного волокна виникає при розтягуванні. З урахуванням того, що плавлений кварц витримує великі напруги (до 106 Па в ідеальному стані), то, прикладаючи великі механічні напруги до оптоволокну, можна домогтися зміни граничного кута на величину? 'R -? R? 10-6 sin? R, чого може виявитися досить для висновку частини інтенсивності основного інформаційного потоку за межі оптичного волокна.
Рис 3.11 - Розтягнення кабелю
Акустичне вплив на оптоволокно
Зміни кута падіння можна домогтися не тільки зміною форми оптоволокна при механічному впливі, але і акустичним впливом на оптичне волокно. У серцевині оптоволокна створюється дифракційна решітка періодичної зміни показника заломлення, яка викликана впливом звукової хвилі. Електромагнітна хвиля відхиляється від свого первісного напрямку, і частина її виходить за межі каналу розповсюдження. Фізичним явищем, за допомогою якого можливо вирішити поставлене завдання, є дифракція Брегга на високочастотному звуці (> 10 М...
