ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические процессы в волоконных световодах из "Оптические кабели Конструкции характеристики производство и применение Изд2" Основным элементом ОК является волоконный световод, выполненный в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, по которому осуществляется передача волн длиной несколько микрон, что соответствует диапазону частот 101 —1015 Гц. [c.26] Волоконные световоды делятся на две группы многомодовые и одномодовые. Первые, в свою очередь, подразделяются на ступенчатые и градиентные (рис. 2.1). У ступенчатых ВС показатель преломления в сердцевине постоянен и имеется резкий переход от сердцевины к 2 оболочки. Градиентные ВС имеют непрерывное плавное изменение показателя преломления в сердцевине по радиусу световода от центра к периферии. [c.26] Таким образом, в настоящее время применяются ВС трех типов одномодовые, многомодовые ступенчатые и многомодовые градиентные (рис. 2.1). Как видно из рисунка, ход лучей в различных световодах различен. В ступенчатом многомодовом световоде лучи резко отражаются от границы сердцевина — оболочка. При этом пути следования различных лучей различны и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом во времени. Это приводит к искажению передаваемого сип ала (дисперсия). [c.27] В наилучщих условиях находится одномодовая передача, так как здесь распространяется лишь один луч. [c.27] Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии, а назначение оболочки—в основном создание лучщих условий отражения на границе сердцевина—оболочка и защита от излучения энергии в окружающее пространство. [c.28] Передача осуществляется в оптическом диапазоне волн (к в микрометрах), что соответствует спектру частот/= 10 - 10 Гц. [c.28] Рассмотрим физические процессы, происходящие при распространении электромагнитных волн в волоконных световодах. В отличие от обычных кабелей, обладающих электрической проводимостью, ОК имеют соверщенно другой механизм, а именно токи смещения, на основе которых действует также радиопередача. Отличие от радиопередачи состоит в том, что волна распространяется не в свободном пространстве, а концентрируется в самом объеме световода и передается по нему в заданном направлении (рис. 2.2). [c.28] В обычных кабелях носителем передаваемой информации является электрический ток, а в ОК—лазерный луч. В щироко применяемых в настоящее время симметричных и коаксиальных кабелях передача осуществляется по двухпроводной схеме с применением прямого и обратного проводников цепи (рис. 2.3, а). Так же работают воздущные линии и сверхпроводящий кабель. [c.28] В световодах, волноводах и других направляющих системах нет двух проводников и передача происходит волноводным методом по закону многократного отражения волны от границы раздела сред (рис. 2.3,6). [c.29] Такой отражательной границей может быть металл—диэлектрик, диэлектрик—диэлектрик с различными диэлектрическими (оптическими) свойствами и др. На волноводном принципе действуют световод, волновод, диэлектрический волновод и другие конструкции направляющих систем (НС). [c.29] Граница раздела двухпроводных (двухсвязных) и волноводных (односвязных) направляющих систем характеризуется прежде всего соотношением между длиной волны и поперечными размерами НС й. [c.29] При к ( требуй гея два провода (прямой и обратный) и передача происходит по обычной двухпроводной схеме. При Х й не требуется двухпроводной системы и передача происходит за счет многократного отражения волны от границ раздела сред с различными покавателями преломления. [c.29] Поэтому передача по волноводным системам (световодам, волноводам и другим НС) возможна лишь в диапазоне очень высоких частот, когда длина волны меньше, чем поперечные размеры (диаметр НС). [c.29] В табл. 2.1 приведена частотно-волновая классификация применяемых в настоящее время НС с указанием числа передаваемых каналов связи N. [c.30] На рис. 2.5 показаны предельные случаи распространения малых длин волн при 1- 0 (рис. 2.5, а) и волн, соизмеримых с диаметром световода при 1- (1 (рис. 2.5,6). В первом сл чае ( 1- 0 и f- o, угол 0- 90°) отражений мало и волна стремится к прямолинейному движению вдоль световода. В этом случае передача по световоду проходит в выгодных условиях. [c.30] При определенной длине волны (рис. 2.5,в) наступает такой режим, когда 6 = 0, и волна падает на оболочку световода и отражается перпендикулярно. В световоде устанавливается режим стоячей воды, й энергия вдоль световода не перемещается. Этот режим соответствует критической длине волны Хо = с1 и критической частоте /о = с/ . [c.31] Таким образом, в световоде могут распространяться лишь волны длиной меньшей, чем диаметр сердцевины световода (Х, й ). С учетом того что в световоде границей раздела сердцевина—оболочка являются прозрачные стекла, возможно не только отражение оптического луча, но и проникновение его в оболочку. Для предотвращения перехода энергии в оболочку и излучения в окружающее пространство необходимо соблюдать условия полного внутреннего отражения. Реализация этого условия применительно к двухслойному световоду показана на рис. 2.6. [c.31] Вернуться к основной статье