1.3 Оптическое волокно

Оптическое волокно имеет два концентрических слоя – ядро (сердцевина) и оптическая оболочка. Внутреннее ядро предназначено для переноса света (электромагнитной энергии). Окружающая его оболочка создает лучшие условия отражения на границе «сердцевина-оболочка» (рисунок 1.3). Показатель преломления оптической оболочки всегда меньше показателя преломления ядра.

Рисунок 1.3

Волокно имеет дополнительную защитную оболочку вокруг оптической оболочки. Защитная оболочка, представляющая собой один или несколько слоев полимера (эпоксиакрилат, лаки) предохраняет волокно от механических воздействий.

В ВОЛС наиболее широко используются волокна со следующими размерами:

Ядро (сердцевина), мкм	Оптическая оболочка, мкм
62,5	125
50	125
8-10	125

1.4 Классификация волокон

Оптические волокна характеризуются по двум параметрам:

По материалу, из которого сделано волокно:

а) Стеклянные волокна имеют как стеклянную сердцевину, так и стеклянную оптическую оболочку. Стекло, используемое в данном типе волокна, состоит из сверх чистого сверх прозрачного плавленого кварца или диоксида кремния. В стекло добавляют примеси. Германий и фосфор увеличивают показатель преломления, бор и фтор уменьшают его.

Кроме того в стекле присутствуют и другие примеси, не извлеченные в процессе очистки.

б) Стеклянные волокна с пластиковой оболочкой ( ) имеют стеклянное ядро и пластиковую оптическую оболочку. Их характеристики, хотя и не столь хорошие, как у полностью стеклянного волокна, но являются вполне приемлемыми.

в) Пластиковые волокна имеют пластиковое ядро и пластиковую оптическую оболочку. По сравнению с другими волокнами пластиковые имеют ограниченные возможности с точки зрения затухания и полосы пропускания. Однако низкая себестоимость и простота использования делают их привлекательными там, где требования к величине затухания и полосе пропускания не столь высоки.

Пластиковые и волокна не имеют защитных оболочек вокруг оптической оболочки.

Второй способ классификации волокон основан на индексе преломления.

Рисунок 1.4

Профиль индекса преломления отображает соотношение между индексом ядра и оптической оболочки. Существует два основных вида профиля: ступенчатый и сглаженный (градиентный). Волокно со ступенчатым профилем имеет ядро с однородным показателем преломления. При этом показатель преломления испытывает резкий скачок на границе между ядром и оптической оболочкой. В случае сглаженного профиля показатель преломления ядра не является однородным – показатель максимален в центре и постепенно спадает вплоть до оптической оболочки и на границе между ядром и оптической оболочкой отсутствует резкий скачок показателя преломления.

В соответствии с данной классификацией существует три вида оптических волокон, применяемых для организации связей по ВОЛС:

1. Многомодовое волокно со ступенчатым индексом (рисунок 1.4а);

2. Многомодовое волокно со сглаженным индексом (рисунок 1.4б);

3. Одномодовое волокно со ступенчатым индексом (рисунок 1.4в).

Контрольные вопросы:

- Общие положения о «Свете».

- Какие углы используются в геометрической оптике? Их определение.

- Явление полного внутреннего отражения. Определение, свойства.

- Что такое показатель преломления? Формулы для нахождения.

- Структура оптического волокна.

- Признаки и способы классификации оптических волокон.