Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
3.58 Mб
Скачать

Акустооптический эффект

Периодическое чередование неоднородностей среды работает как дифракционная решетка, изменяющая направление светового луча. Акустооптические эффекты бывают двух видов. При низкой частоте ультразвука и малой ширине фронта (длине взаимодействия) ультразвуковой волны возникает дифракция Рамана-Ната. Если частота ультразвука велика, то происходит дифракция Брегга.

Если длина ультразвуковой волны в среде , длина взаимодействия L, длина световой волны , коэффициент преломления среды n и при этом 2L/(n2)<1, то наблюдается дифракция Рамана-Ната. Возникает несколько дифракционных максимумов, причем дифракционный угол максимален, когда первоначальное направление светового луча параллельно плоскости ультразвуковой волны. В этом случае дифракционный угол m для максимума порядка m равен arcsin(m/).

Кроме дифракции наблюдается допплеровское смещение частоты, равное m, где  - частота ультразвука.

Если соотношение параметров 2L/(n2)4, то это дифракция Брэгга. В этом случае отражается только луч света, составляющих характерный угол  с фронтом ультразвуковой волны. Таким образом свет может отклониться лишь на угол 2 от первоначального направления. Этот угол находится из соотношения sin = /(2). При дифракции Брэгга коэффициент отражения отклонившегося луча близок к 100%, что очень важно для практического использования..

Типичный пример использования акустооптического эффекта – акустооптическая модуляция света.

Так как интенсивность дифрагированного света пропорциональна силе ультразвука, то изменяя амплитуду последнего, можно управлять интенсивностью света (амплитудная модуляция).

Так как при изменении частоты ультразвука наблюдается допплеровское смещение частоты оптических колебаний, можно реализовать частотную модуляцию.

Большое применение оптоэлектронные приборы находят в системах волоконно-оптические связи.

Волоконно-оптические линии передачи информации.

Для организации широкополосных систем телекоммуникаций, позволяющих одновременно передавать несколько телевизионных каналов, потоков телефонных сообщений, осуществлять скоростную передачу данных, используются в основном коаксиальные, радиорелейные и спутниковые линии связи.

Коаксиальным линиям присущи ограниченная полоса передаваемых частот - до 1.5-2 Ггц - и большое затухание. Это вынуждает через каждые 5 км создавать регенерационные участки. Эти факторы а так же теснота в эфире, подверженность эфирных линий связи естественным и искусственным помехам, возросшие экологические требования - сделали актуальной задачу создания новых систем передачи информации.

ВОЛС свойственно низкое затухание оптических сигналов (до 0.005 дб/км), что позволило резко увеличить длину регенерационного участка - до 100 и более км. Диаметр световода (около 123 мкм) дал возможность получить оптический кабель малого диаметра и веса.

Рисунок - Типовая схема современной ВОЛС

СП1 - система передачи, преобразования аналоговых сигналов в единый электрический цифровой поток;

ОС - оборудование сопряжения;

ОП - оптический передатчик;

ОР - оптические разъёмы;

ОК - оптический кабель;

ОРГ - оптический регенератор;

Опр - оптический приемник;

СП2 - система передачи, преобразования электрического цифрового потока в аналоговые сигналы;

Рисунок - Конструкция оптического кабеля

  1. Осевой элемент:

- стальной трос в полимерном покрытии или без;

- стеклопластиковый пруток в полимерном покрытии или без.

2. Оптическое волокно (одномодовое, многомодовое);

3. Внутримодульный гидрофобный заполнитель;

4. Оптический модуль;

5. Гидроизоляция сердечника;

6. Промежуточная оболочка;

7. Гидроизоляция бронирующего слоя;

8. Броня из круглых стальных проволок;

9. Защитная оболочка.

Таблица - Основные технические характеристики кабелей марки ИКП…

Параметр

Значение параметра

Количество оптических волокон в кабеле

2 - 288

Номинальный наружный диаметр кабеля

9,5 - 26,0

Толщина наружной оболочки, не менее, мм

2,0

Масса кабеля, кг/км

150 - 1250

Длительно допустимая растягивающая нагрузка, кН

3 - 80

Допустимая раздавливающая нагрузка, кН/см

0,4 - 1,0

Допустимое ударное воздействие, не менее, Дж

10,0 - 70,0

Рабочий диапазон температур, °C

От минус 60 °С до 70 °С

Температура прокладки и монтажа, не менее, °C

минус 20 °С

Срок службы, не менее, лет

30

Гарантийный срок, лет

5