Совместное влияние материальной дисперсии, рэлеевского рассеяния и примесей на затухание импульсных сигналов в стекловолокнах
Анализ потерь, рассмотренных в 3.10.1-3.10.3, показывает, что собственные резонансные частоты 8Ю2, примесей и гидроксильных групп (ОН) оставляют для СВ лишь несколько «окон» прозрачности при их использовании в магистральных трактах ВОЛС. …
Потери, обусловленные наличием гидроксильных групп ОН в стекловолокнах
К особо опасным примесям следует отнести гидроксильную группу (ОН), которая способна внедряться в СВ в процессе его роста как из расплава, так и из газовой фазы. Группа ОН образуется из …
Потери, связанные с рэлеевским рассеянием света в стекловолокне
В стекле, при любой температуре Т* 0, присутствуют фононы — тепловые колебания ионов в узлах структуры. Наличие фононов приводят к незначительным изменениям механической плотности р на величину Др. Изменения Ар …
Причины ослабления импульсных оптических сигналов в процессе их распространения по стекловолокнам Поглощение света в стекловолокне, Обусловленное материальной дисперсией
Материальная дисперсия представляет собой зависимость абсолютного показателя преломления диэлектрика (СВ) от частоты света, воздействующего на этот диэлектрик -|1/2 П(а)- 1 + >/(Ыо-ю2) + 4ю2Р2 (3.48) Где п = АПП …
Предельное число мод, способных распространяться по стекловолокнам
Согласно п. 3.3 и 3.7, угол падения срт световой волны на границу раздела «центр-оболочка» в СВ не может быть произвольным по двум причинам: - угол <рт заключен в интервале ^ …
Графическое изображение решения стационарного волнового уравнения
На рис. 3.18 показаны зависимости Е(Я) и мощности излучения Р(Я), пропорциональной Е2(Я), в конкретном сечении СВ для трех модовых квантовых чисел т = 0,1,2. Рис. 3.18. Распределение Е(Я) и Р(Я) …
Стационарное (не зависящее от времени) волновое уравнение
^т+ійт+куЕІЮ=:0г При фиксированных X и ср распределение напряженности электрической компоненты поля Е(Я) световой волны вдоль радиуса Я СВ определяется уравнением 1 . . (3-43) ДЯ2 Я дЯ Где К0 = …
Стационарное волновое уравнение для электрической компоненты поля Е световой волны и его решение Цилиндрическая система координат, совмещенная с СВ
На рис. 3.17 показана цилиндрическая система координат (ЦСК), в которой любой параметр (в нашем случае вектор напряженности электрической компоненты поля Е) характеризуется тремя координатами: пространственной 2, радиальной /?, азимутальной <р. …
Ступенчатый профиль
< 1. Заметим, что при любых R > |±а| дробь Согласно рис. 3.16, б для ступенчатого СВ должны выполняться условия n(R) = пс, для « 1, g = оо. Таким …
Параболический профиль
Одним из самых распространенных профилей в современных СВ является параболический, для которого g = 2. Такой профиль показан на рис. 3.16, а и согласно (3.40) ему соответствует формула NR) = …
Формы распределения профиля абсолютного показателя преломления в стекловолокнах
(3. 40) Форма распределения профиля АПП в градиентных СВ достаточно хорошо может быть представлена формулой общего вида R G ' 1-2е А N(R) = пс V2 Где R — радиус …
Градиентные стекловолокна как способ понижения межмодовой дисперсии
Назовем луч АС, распространяющейся вдоль оси симметрии волокна, центральным и обозначим отрезок АС = 1(- (см. рис. 3.14). Для луча АС АПП = пс. Для луча АВ длина траектории / …
Градиентные стекловолокна
Хт На рис. 3.14 показана центральная часть СВ с плавным симметричным распределением профиля АПП. На оси симметрии волокна АПП максимален и плавно убывает к краям центральной части СВ. Здесь же …
Рефракция света
Рис. 3.12. Ступенчатая рефракция Рефракцией света называется искривление траектории светового луча в среде с переменным показателем преломления. Пусть АПП изменяется скачкообразно в многослойной структуре, показанной на рис. 3.12. Согласно закону …
Уширение импульсного оптического сигнала, обусловленное материальной дисперсией
Оптическая схема соответствует рис. 3.11. Внутримодовой «дисперсией» т„„ пренебрегаем, но учитываем материальную дисперсию п = п(со) либо п = п(Х). Введем понятие абсолютного группового показателя преломления волнового пакета в виде …
Уширение импульсного оптического сигнала, обусловленное зависимостью волнового числа от частоты электромагнитной волны
Пусть волновой пакет распространяется по СВ в виде единственной моды (пучок параллельных лучей) с групповой скоростью Кг = с1 со/ с1 Материальной дисперсией (зависимостью п(со)) пренебрегаем (в соответствии с рис. …
Уширение импульсных сигналов в стекловолокнах Уширение импульсного оптического сигнала, Обусловленное расходимостью светового пучка
По современным ВОЛС обычно передаются последовательности цифровых сигналов, каждый из которых характеризуется двумя уровнями напряжений. Один из этих уровней принимают за логическую единицу («1»), а другой за логический нуль («0»). …
Квантование углов <р и у в стекловолокне
Если световой пучок распространяется зигзагообразно по СВ в плоскости, проходящей через ось симметрии СВ (см. рис. 3.10) и выполняется условие ПВО (для СВ, как и для планарного волновода), имеет место …
Номинальная Числовая апертура стекловолокна
Направим световой пучок на торец СВ как показано на рис. 3.10. Пучок ограничен двумя крайними лучами / и 2. Луч 1 составляет угол ук с осью симметрии СВ, луч 2 …
Конструкция цилиндрического диэлектрического волновода из стекловолокна
Конструкция цилиндрического волновода из стекловолокна (СВ) показана на рис. 3.9. Такое СВ имеет ступенчатый профиль распределения абсолютного показателя преломления вдоль диаметра СВ. Для обеспечения условия полного внутреннего отражения АПП центральной …
Мода оптического излучения
Мода оптического излучения представляет собой электромагнитную волну, характеризующуюся: - частотой излучения; - временной и пространственной когерентностью; - поляризацией вектора Е (ТЕ - или 7М-мода); - дискретным углом падения ф„ на …
Условие Поперечного резонанса для планарного волновода
Заметим, что по оптическим волноводам распространяются не «лучи», а световые пучки конечной ширины. На рис. 3.8 показан механизм двойного переотражения одного из таких пучков в режиме ПВО. Согласно рис. 3.8 …
Эффект Гуса-Хенхена
В 1947 г. Гусом и Хенхеном было установлено, что ПВО волны от границы раздела двух диэлектриков происходит не в точках А, В, С, как показано на рис. 3.5, а в …
Конструкция планарного симметричного оптического волновода
Планарный симметричный оптический волновод (ПОВ) представляет собой тонкий слой диэлектрика толщины с1=(2...5)Х, где X — длина волны оптического излучения в волноводном слое. Волноводный слой с АПП = пс (рис. 3.4) …
Условие полного внутреннего отражения света от границы двух сред
Согласно закону преломления (3.2) ход лучей 1 и 2 обратим (см. рис. 3.2). Поэтому рис. 3.2 соответствует рис. 3.3. Из рис. 3.3 п2 > п, а с учетом (3.2) sin …
ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ Законы отражения и преломления света Абсолютный показатель преломления
Абсолютный показатель преломления (АПП) — одна из важнейших характеристик среды распространения электромагнитной волны — может быть представлен в виде АПП = « = — = — = л/ёр, (3.1) Где …
Параметры оптического излучения
Параметры оптического излучения, а также их определения, расчетные формулы, единицы величин и обозначения сведены в табл. 2.4. Таблица 2.4. Энергетические и световые параметры оптического излучения Энергетические Параметры Определение Формула Световой …
Излучательная и спектральная характеристики
Излучающие диоды используются в качестве излучателей в различных системах индикации, отображения информации, ВОЛС и многих других устройствах, при этом диод выполняет роль отдельного самостоятельного элемента устройства, т. е. выступает как …
Поглощение света в твердых телах
Свет, попадая в твердое тело, вступает с ним во взаимодействие, связанное с обменом энергии. Часть энергии излучения поглощается и идет на увеличение энергии электронов или фотонов (теплового движения атомов). Поглощение …
Излучатели на основе гетероструктур
Наилучшие параметры имеют диоды, изготовленные на основе гетероструктур (или гетеропроходов) [23]. На рис. 2.17, а изображены энергетические диаграммы излучающей гетероструктуры ОаА1АБ—ваАв в состоянии равновесия. На металлургической границе перехода образуется разрыв …
Внешний квантовый выход и потери излучения
Инжекционная электролюминесценция служит физической основой работы излучающих полупроводниковых диодов. Термином «излучающие диоды» охватываются диоды, работающие в диапазоне видимого излучения, — это СИД (используются для визуального отображения информации) и диоды, работающие …
Прямозонные и непрямозонные полупроводники
На первом этапе люминесценции возможны различные переходы электронов: зона-зона, зона-примесный уровень и переходы между уровнями примеси. При межзонных переходах возможны два основных случая, соответствующие прямым и непрямым переходам. Наличие прямых …
Механизм генерации излучения в полупроводниках
Физической основой полупроводниковых излучателей является люминесценция. Под люминесценцией понимают электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний. Таким образом, в определении подчеркивается тот факт, что в отличие от …
Использование вынужденных переходов для усиления электромагнитного поля
То обстоятельство, что вынужденное излучение возбужденных микрочастиц при переходах с верхнего энергетического уровня на нижний когерентно (совпадает по частоте, фазе, поляризации и направлению распространения) с вынуждающим, наталкивает на мысль о …
Ширина спектральной линии
До сих пор мы рассматривали ансамбли одинаковых частиц, имеющих, например, энергетические уровни Ег и Ех, между которыми совершаются переходы. При излучательных переходах между уровнями Е2 и Е1 различных частиц частота …
