ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Разрушение волоконных световодов под действием лазерного излучения

В связи с широким использованием волоконных оптических усилителей мощности излуче­ния, передаваемые по одному волоконному световоду, приближаются к уровню 1 Вт. Этого оказывается достаточно для поддержания распространения волны разрушения по волокон­ным световодам.

В волоконных световодах на основе кварцевого стекла под действием лазерного излуче­ния по сердцевине распространяется волна оптического разряда. Внешне это явление вы­глядит следующим образом: при определенных условиях в области сердцевины световода возникает область белого или голубоватого свечения (маленькая «звездочка» — волна опти­ческого разряда), которая движется по световоду со скоростью порядка 1 м/с навстречу ла­зерному излучению. После прохождения волны световод внешне выглядит неповрежден­ным, однако в его сердцевине образуются полости (или пузыри) размером порядка несколь­ких микронов. Процесс может быть инициирован загрязнением торца световода, контактом торца световода с металлической поверхностью, нагреванием участка световода в электри­ческой дуге. Пороговая интенсивность лазерного излучения, при которой возникает волна оптического разряда, зависит от диаметра сердцевины оптического световода (от диаметра поля моды) и излучения с разными длинами волн.

Иным образом выглядит процесс разрушения волоконных световодов на базе халькогенид - ного и флюоридного стекол. После инициирования процесса разрушения этих световодов не на­блюдалось формирования волн оптического разряда, а происходило полное разрушение свето­водов (включая сердцевину, оболочку и иногда защитную полимерную оболочку) по всему по­перечному сечению. При мощностях лазерного излучения, близких к пороговым, полимерная оболочка не разрушалась и продукты разрушения сердцевины и оболочки оставались в ней.

При повышении мощности оптического излучения повышается температура на поверх­ности световода. Она может достигать температуры стеклования для халькогенидного (185°С) и флюридного (265°С) стекол, что ведет к снижению механической прочности све­товодов и невозможности поддержания высокого давления в плазме оптического разряда, что необходимо для распространения волны оптического разряда.

Разрушение световодов под действием лазерного излучения ограничивает рост мощности в волоконных линиях связи. В одномодовых световодах на основе кварцевых стекол с диамет­ром сердцевины 10 мкм максимальная мощность ограничена значением 1,5 Вт, а у световодов на основе халькогенидного и флюоридного стекол мощность на порядок меньше.

Тесты

3.1. Какой из параметров характеризует среду распространения электромагнитной волны:

А) длина волны;

Б) показатель преломления;

В) напряженность электрического поля;

Г) начальная фаза?

3.2. Чему равна скорость света в вакууме:

А) 340 м/с; б)3-108м/с; в)3106м/с; г) 3109 м/с?

3.3. Чему равна скорость распространения электромагнитной волны в световоде имеющего показатель преломления п = 3:

А) 340 м/с; б) 3-10® м/с; в) 10® м/с; г) 105 м/с?

3.4. Каким показателем преломления должна обладать сердцевина оптического волокна:

А)и= 1; б) «с > и0; в) пс < п0; г )пс = п01

3.5. Что называется модой оптического излучения:

А) электромагнитная волна;

Б) частота излучения;

В) степень когерентности;

Г) поляризация излучения?

3.6. Что называется числовой апертурой:

А) диаметр сердцевины волокна;

Б) диаметр оболочки волокна;

В) корень квадратный из суммы квадратов показателей преломления сердцевины и оболочки;

Г) корень квадратный из разности квадратов показателей преломления сердцевины и оболочки?

3.7. Что характеризует числовая апертура оптического волокна:

А) эффективность ввода излучения в световод;

Б) эффективность вывода излучения из световода;

В) диаметр сердцевины оптического волокна;

Г) диаметр оболочки оптического волокна?

3.8. Какие типы волокон обеспечивают максимальную широкополосность:

А) одномодовый градиентный;

Б) многомодовый градиентный;

В) многомодовый со ступенчатым изменением показателя преломления;

Г) одномодовый со ступенчатым изменением показателя преломления?

3.9. От чего зависит уширение импульсного оптического сигнала:

А) от мощности вводимого в световод оптического сигнала;

Б) значения цифровой апертуры;

В) типа оптического волокна;

Г) диаметра оболочки оптического волокна?

3.10. Какие значения затухания на километр имеют современные оптические волокна для систем ма­гистральной связи:

А) порядка 10 дБ/км;

Б) порядка 5 дБ/км;

В) порядка 2 дБ/км;

Г) порядка 0,5 дБ/км?