1. Классификация световых волн в световоде и особенности их распространения. Понятие области отсечки.

В общем случае в ОВ возможно существование 3-х типов волн.

1). Направляемая волна, переносящая энергию по сердцевине ОВ

2). Вытекаемая волна, переносящая энергию по оболочке ОВ

3). Излучаемая волна, переносящая энергию из ОВ в окружающее пространство.

Направляемая волна является переносчиком информационных сигналов по сердцевине ОВ.

Направляемые волны подразделяются на 4-е типа по признаку отсутствия либо наличие продольных составляющих E_Z и Н_Z.

Вектора Е и Н раскладываются по направлению распространения:

Поперечные составляющие

Продольные составляющие

Волны классов Е и Н называют также меридианальными лучами.

Меридианальному лучу могут соответствовать световые волны двух классов:

1) электрическая волна класса Е, содержащая .

2) магнитная волна класса Н, содержащая .

Косому лучу также соответствуют волны 2-х классов:

1) гибридная волна класса ЕН, содержащая .

2) гибридная волна класса НЕ, содержащая 4. Гибридная волна – это волна, у которой имеются составляющие векторов напряженности эл. и маг. поля.

2. Числовая апертура световода.

Аппертура ОВ - это угол между оптической осью и одной из образующих светового конуса – лучей падающих в торец ОВ, для которых в дальнейшем выполняется условие полного внутреннего отражения.

Физически апертура характеризует эффективность ввода оптического излучения в ОВ, а для ее числовой оценки используется понятие номинальной числовой апертуры.

NA = n₀ * sin Θa

n_{0 –} показатель преломления окружающей среды, для воздуха n_{0 = 1}

Распространение света по ОВ объясняется закономерностями геометрической оптики и законом преломления света Снеллиуса.

n₁ * sin Θ₁ = n ₂ * sin Θ₂ ,

где n₁ – показатель преломления среды 1, Θ₁ - угол падения

где n₂ – показатель преломления среды 2, Θ₂ - угол преломления

В соответствии с теоремой Снеллиуса выражение для номинальной числовой апертуры примет вид

N A= n₁² –n₁²

Из выражения видно, что с увеличением разности показателей преломления сердцевины и оболочки значение NA возрастает и следовательно улучшается эффективность ввода излучения в ОВ.

Числовая апертура используется для того, чтобы описать светособирающую способность волокна.

Апертурой называется максимальный угол  _A между оптической осью и основным лучом, падающим на торец многомодового волокна, при этом выполняется условие полного внутреннего отражения. То есть апертура это способность световода принимать световую энергию.

,(5)

Числовая апертура NA, важный параметр она связана с максимальным углом  _A вводимого в волокно излучения из свободного пространства, при котором свет испытывает полное внутреннее отражение, с ее помощью можно найти число мод для различных видов световода:

для ступенчатого

для градиентного .

где a-радиус сердцевины волокна,  -длина волны. Равенство числовых апертур является одним из необходимых условий достижения малых потерь в разъемных и неразъемных соединениях волоконных световодов.