1.4.4 Газовые волноводы

В волноводах второго класса нет необходимости делать резкую границу между диэлектриком и сво­бодным пространством. В этом случае можно применить плавное уменьшение величины диэлектрической проницаемости в попереч­ном сечении волновода. Такие волноводы можно получить, напри­мер, воздействием силовых полей с цилиндрической симметрией на трубку, например из двуокиси углерода. Очевидно, такие труб­ки могут служить эффективным оптическим волноводом.

Основное преимущество газовых волноводов заключается в ма­лом затухании, так как потери в таких газах ничтожны. Однако из-за малости коэффициента преломления эти волноводы не так эффективны при наличии изгибов, как волоконные.

1.4.5 Оптические микроволноводы

Принцип работы опти­ческого микроволновода основан на малости затухания при рас­пространении поверхностной волны (рисунок 1.12, а). В простейшем виде показан оптический микроволновод, который состоит из тон­кой Диэлектрической пленки 1, которая закреплена в поддерживающей системе 2. Микроволновод возбуждается параллельным пучком лучей так, что электрическое поле имеет поляризацию, перпен­дикулярную пленке. Толщина пленки составляет доли длины вол­ны (около 0,05 мк), а ширина пленки позволяет свободно пропус­тить весь пучок света, обычно 10 000 длин волн.

Рисунок 1.12 - Типы оптических микроволноводов

Распространяющаяся по пленке мода является плоской поверх­ностной волной, симметричной средней плоскости пленки. Большая часть энергии идет снаружи пленки и только небольшая ее часть проходит внутри. Поэтому потери в линии сравнительно малы.

В плоскости, перпендикулярной поверхности пленки, микро­волновод можно изгибать без существенного увеличения потерь.

В плоскости, параллельной пленке, изгиб можно делать, только при­меняя скрутки на 90°, так как в этой плоскости волновод за собой «поле не ведет».

Внешнее конструктивное выполнение оптического микроволно­вода определяется технологическими соображениями. Оболочка не участвует в передаче волн и служит только для защиты и креп­ления пленки. Существует много способов крепления тонкой плен­ки. На рисунке 1.12, б показан пленочный волновод, поддерживаемый конфокальной системой линз, где 1 — тонкая пленка, 2 - миниатюрные линзы. Однако подобные структуры имеют большой недо­статок изгибы в них могут осуществляться только в одной плос­кости На рисунке 1.13, в изображен волновод в виде скрученной плен­ки. Здесь пленка в виде непрерывной скрутки помещена в гибкую защитную трубу. Такой волновод может иметь изгибы в любой плоскости при условии, что радиус изгиба велик по сравнению с пе­риодом скручивания.

Итак, имеется значительное количество типов световодов и лучеводов, каждый из которых имеет свои достоинства и не­достатки.

Основное достоинство световодов — их способность преодоле­вать неровности, изгибы, недостаток — сравнительно большое за­тухание.

Лучеводы имеют меньшее затухание, однако они чрезвычайно чувствительны к смещениям грунта, требуют высокоточной юстировки, плохо преодолевают плавные изгибы. Применение автома­тической юстировки уменьшает указанные недостатки. Однако при этом значительно возрастает сложность и стоимость системы.