і положення
Найважливіший з компонентів ВОЛЗ - оптичне волокно. Для передачі сигналів застосовуються два види волокна: одномодове і багатомодове. Свою назву волокна отримали від способу поширення в них випромінювання.
Оптичне волокно (рис. 2.1) складається з серцевини , за якою відбувається поширення світлових хвиль, і оболонки, призначеної, з одного боку, для створення кращих умов відбиття на границі розділу В«серцевина - оболонкаВ», а з інший - для зниження випромінювання енергії в навколишній простір. З метою підвищення міцності і тим самим надійності волокна поверх оболонки, як правило, накладаються захисні зміцнюючі покриття.
Рис 2.1. Загальний вигляд типового ОВ. p>В
p> Така конструкція ОВ використовується в більшості оптичних кабелів (ОК) в якості базової. Серцевина виготовляється з оптично більш щільного матеріалу. Оптичні волокна відрізняються діаметром серцевини і оболонки, а також профілем показника заломлення серцевини, тобто залежністю показника заломлення від відстані від осі ОВ (див. рис 2.3).
Всі оптичні волокна діляться на дві основні групи: багатомодові MMF (multi mode fiber) і одномодові SMF (single mode fiber). У багатомодових ОВ, що мають діаметр светонесущей жили на порядок більше довжини хвилі передачі, поширюється безліч різних типів світлових променів - Мод. Багатомодові волокна поділяються за профілем показника заломлення на ступінчасті (Step index multi mode fiber) і градієнтні (graded index multi mode fiber). p> Основними факторами, що впливають на характер поширення світла у волокні, поряд з довжиною хвилі випромінювання, є: геометричні параметри волокна, загасання, дисперсія. p>В
Рис. 2.2. Поширення випромінювання по ступінчастому і градиентному багатомодовим і одномодовому ОВ. p> Принцип поширення оптичного випромінювання уздовж оптичного волокна заснований на явищі повного внутрішнього відображення на межі середовищ з різними показниками заломлення. Процес поширення світлових променів в оптично більш щільному середовищі, оточеній менш щільною зображений на рис. 2.2. Кут повного внутрішнього відображення, при якому падаюче на кордон оптично більш щільною і оптично менш щільною середовищ випромінювання повністю відбивається, визначається співвідношенням:
, (2.3.1) p> де n 1 - показник заломлення серцевини ОВ, n 2 - показник заломлення оболонки ОВ, причому n 1 > n 2 . При попаданні світлового випромінювання на торець ВВ у ньому можуть поширюватися три типи світлових променів, звані направляються, що випливають і випромінюваними променями, наявність і переважання будь-якого типу променів визначається кутом їх падіння на кордон розділу В«серцевина - оболонкаВ». Ті промені, які падають на межу розділу під кутом (промені 1, 2 і 3), відбиваються від неї і знову повертаються в серцевину волокна, поширюючись в ній і не зазнаючи заломлення. Так як траєкторії таких променів повністю розташовані всередині середовища розповсюдження - серцевини волокна, вони поширюються на великі відстані і називаються направляються.
Промені, які падають на межу розділу під кутами (промені 4), носять назву випливають променів (променів оболонки). Досягаючи межі-ці В«Серцевина - оболонкаВ», ці промені відбиваються і заломлюються, втрачаючи щоразу в оболонці волокна частина енергії, у зв'язку з чим зникають зовсім на деякій відстані від торця волокна. Промені, які випромінюються з оболонки в навколишнє простір (промені 5), носять назву випромінюваних променів і виникають в місцях нерегулярностей або через скручування ОВ. Випромінювані і витікаючі промені є паразитними і призводять до розсіювання енергії і спотворення інформаційного сигналу.
У загальному випадку поширення електромагнітних хвиль описується системою рівнянь Максвелла в диференціальної формі:
(2.4.1)
де - щільність електричного заряду, і - напруженості електричного і магнітного полів відповідно, - щільність струму, і - електрична і магнітна індукції.
Якщо уявити напруженість електричного і магнітного поля і за допомогою перетворення Фур'є:
, (2.4.2) p> то хвильові рівняння приймуть вигляд:
, (2.4.3)
де - оператор Лапласа.
Световод можна уявити ідеальним циліндром з поздовжньої віссю z , осі х і у в поперечній ( ху ) площині утворюють горизонтальну ( xz ) і вертикальну ( xz ) площині. У цій системі існують 4 класу хвиль ( Е і Н ортогональні):
поперечні Т : E z = Н z = 0; Е = Е y ; Н = Н x ;
електричні Е : Е z = 0, Н z = 0; Е = ( Е y , < i> Е z ) - По...
