і можна вважати, що сумарне розширення імпульсу
В
Характерно, що не відповідають у точності значенням, що одержуються з (9.11), (9.13), (9.14). Наведені на рис. 9.4 розрахункові криві ілюструють сказане і дозволяють зробити наступні висновки: при обліку двох механізмів дисперсії значеніезаметно зсувається відносно точки, в градієнтному світловоді, збуджується світлодіодом, розширення імпульсу майже повністю визначається матеріальної дисперсією-й оптимізація профілязаметних переваг не дає; в оптимізованому многомодовом градієнтному світловоді, збуджується монохроматичним лазером, дисперсійне уширение. імпульсу може бути знижений до 15 пс/км (теоретичний межа).
В
Рис. 9.3. Спектральна характеристика дисперсії кварцу
рис.9.4. Теоретична залежність від параметра градієнтного світловода:
1 - враховується тільки модів дисперсія; 2 - = 15 нм (світлодіод); 8 - = 1 нм (Інжекційний лазер); 4 - = 0,2 нм (лазер з розподіленою зворотним зв'язком); криві 2-4 розраховані для = 0,9 мкм
Відзначимо ще один дуже важливий для дисперсійних розрахунків ефект - зв'язок мод у багатомодових световодах. Вище передбачалося, що окремі моди (або промені з різними кутами падіння) поширюються по волокну незалежно один • від одного і не змішуються. Природно, що ідеалізація і наявність в реальному световоде тих чи інших нерегулярностей (флуктуації складу і відповідно величини п, непостійності геометрії, микроизгибов, порушень на межі розділу серцевина- оболонка тощо) призводять до В«перекачуванніВ» енергії між модами. В уявленнях геометричної оптики це означає,-що промінь з кутом падіння заломившись на неоднорідності, змінює кут поширення на Можливість прояви цього ефекту стає очевиднішим, якщо згадати, що на 1 км шляху укладається близько 10 9 довжин хвиль світла і в той же час відбувається більше 10 6 актів відбиття світлового променя від кордону серцевина - оболонка. Зв'язок або змішання мод призводить ж тому, що частина енергії повільних мод переходить у швидкі. та навпаки; це веде до деякого вирівнювання часів розповсюдження повільних і швидких мод - у результаті дисперсія зменшується. Математичний опис явища в загальному вигляді В«дуже складне, найважливіший результат змішання мод полягає в • наступному:
В
де-характеристичне відстань, на якому встановлюється постійний модовий склад. Дисперсійне розмиття світлового імпульсу В«набігаєВ» не пропорційно довжині світловода L, а пропорціональнот. е. значно слабкіше. Величина L0 може бути визначена лише експериментально, вона тим більше, чим здійснено світловод, і може досягати десятків кілометрів. Природно, що при зберігається колишній закон:
5. Загасання
Причинами втрат оптичної потужності при поширенні сигналу по волокну є різні види поглинання, а також обумовлена ​​розсіюванням деформація кутового розподілу променевого потоку і витікання виникають внеапертурних променів з серцевини.
Для кількісної оцінки втрат пропускання використовується питомий загасання оптичного сигналу, виражене в дБ/км,
В
де-потужності каналіруемого випромінювання на вході і
виході світловода довжиною L км. Якщо є різні невзаємодіючі механізми втрат, то певні по (9.17). загасання складаються, тобто
В
де-питомий загасання, вносімоемеханізмом втрат.
Розглянемо найбільш істотні з цих механізмів.
1. Фундаментальні втрати, властиві матеріалу і принципово неусувні. Виділяють два види фундаментальних втрат. Один вид - власне поглинання в матеріалі світловода (Втрати |, яке в УФ-області пов'язано з електронними переходами між дозволеними енергетичними рівнями атомів, а в ІЧ-області - з Багатофотонні і коливальним збудженням молекул. В«ХвостиВ» смуг поглинання можуть доходити з робочого діапазону довжин хвиль світловода, що проявиться у згасанні. Експериментально встановлено, що для кварцу вже прі0, 6 мкм УФ-поглинання стає менше 1 дБ/км, а ІЧ-поглинання, ефективне прі8 ... 12 мкм, при 1 мкм взагалі не позначається. p> Інший вид фундаментальних втрат - релеевское розсіяння на різного роду нерегулярність, що приводить до втрат
В
де постояннаятем менше, ніж нижче температура В«замору-живанияВ» флуктуації складу світловода, охолоджуваного при виготовленні.
Для кварцу при його ретельній обробці експериментально отримано 0,7 дБ/(км-мкм-4), що для 0,82 мкм дає ~ 1,5 дБ/км, а при = 1,55 мкм ^ 0,14 дБ/км. Слід підкреслити, що ні універсальна константа, вона залежить і від вибору матеріалу світловода, і від технології його обробки, тобто принципово можна очікувати отримання менших, ніж досягнуто в кварці, релеевскому втрат. Найбільш характерним моментом у (9.19) є сильна з Залежність від з чого випливає, що в далекій ІЧ-області релеевскому втрати стають пренебрежимо малими.
2. Домішкове поглинання, обум...
