ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА
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 |
|
|
 |
|
Где п = АПП СВ; со — циклическая частота света; р — объемная плотность связанных зарядов в структуре СВ; т — масса электрона; є0 — диэлектрическая постоянная; со0 — собственная частота колебаний валентного электрона в узле структуры СВ; р — коэффициент затухания вынужденных колебаний валентного электрона под воздействием света.
График зависимости (3.48) показан на рис. 3.19. л. *0 с
|
|
|
В |
|
1 |
|
Со |
|
Рис. 3.19. Материальная дисперсия: п(о>) — зависимость АПП от циклической частоты волны; Х0(со) — зависимость амплитуды смещения центра масс валентного электрона стекловолокна от со при резонансе |
Участки АВ и СИ на рис. 3.19 называются областями нормальной дисперсии, где
|
В окрестности резонансной частоты юр =^1 -2р2, располагающейся внутри интерва-
Ла ВС, амплитуда смещения Х0 центра масс валентного электрона резко возрастает за счет резонансного поглощения этим электроном световой энергии, и диапазон СВ становится непрозрачным для стекловолокна в области аномальной дисперсии.
Во всех реальных стеклах, используемых для изготовления стекловолокон, число валентных электронов в узлах структуры больше единицы и кривая дисперсии и (со) имеет более сложную зависимость, определяемую формулой (3.49) и рис. 3.20:
|
Р, |
|
П( ю) |
|
И(со)= 1+—— V |
(3.49)
|
|
|
В заключение заметим, что в процессе изготовления СВ в исходный материал БЮг вводятся примеси, повышающие АПП = пс, &г02, ТЮ2, А12Оз, 0е02, Р2О5) и понижающие АПП = п0 (В2Оз, Р). Каждая из введенных примесей имеет свои валентные электроны в центральной части волокна, и число областей резонансного поглощение света увеличивается по сравнению с рис. 3.20.
