1.4.2. Числова апертура волокна

Мінімальний кут (див. рис. 1.4.1), під яким ще може розповсюджуватися хвиля у волокні, як відомо, визначається умовою повного внутрішнього відбивання:

. (1.4.3)

Максимальний кут, під яким опромінюється торець світловода і ще можливе виникнення хвилевідного процесу, має назвуапертурного. Цей кут зв’язаний з числовою апертурою волокна:

Рис. 1.4.1

(1.4.4)

З рисунка 1.4.1 випливає що,

. (1.4.5)

Тоді згідно інваріанту Снеліусса можна записати

. (1.4.6)

Для градієнтного волокна з параболічним профілем показника заломлення:

. (1.4.7)

Числова апертура вказується в паспорті волокон, які виготовляються промисловістю.

1.4.3. Нормована частота

Нормована частота – це величина, яка визначається виразом:

. (1.4.8)

Ця величина пов’язана з кількістю мод , які можуть розповсюджуватися у волокні. Для ступінчастого волокна:

. (1.4.9)

Для градієнтного волокна:

, (1.4.10)

тобто в градієнтному волокні кількість розповсюджуваних мод , у два рази менша ніж у ступінчастому.

1.4.4. Хвиля відсічки

Хвиля відсічки – це мінімальна довжина хвилі, при якій волокно підтримує лише одну просторову моду. Фактично саме цей параметр визначає характер роботи волокна – одно- або багатомодовий режим реалізується.

1.4.5. Наближена оцінка міжмодової дисперсії багатомодового волокна

Нагадаємо, що швидкість розповсюдження вздовж хвилеводу визначається співвідношенням:

(1.4.11)

де – ефективний показник заломлення для-ї моди. Максимальна часова затримка при перенесенні сигналу різними модами визначається затримкою між часом проходження головної моди (=0) та часом проходження моди з максимальним номером (=). Відповідно на довжині хвилеводутака затримка має величину:

(1.4.12)

Разом з тим головна мода у хвилеводі розповсюджується практично вздовж поверхні, тобто . Кут розповсюдження модиблизький до, тобто. Тоді

(1.4.13)

Враховуючи, що у волокна показники заломлення серцевини та оболонки дуже близькі для затримки у волокні із ступінчастим профілем показника заломлення (1.4.13) може бути переписане у вигляді:

(1.4.14)

Можна показати, що аналогічне співвідношення для волокна з параболічним профілем описується співвідношенням:

(1.4.15)

де визначається згідно з (1.4.2). Проте, вирази (1.4.13, 1.4.14)мають місце коли довжина волокна не перевищує довжини зв’язку між модами волокна , яка визначається коефіцієнтом. Така довжина зв’язку для ступінчастого багатомодового волокна близька, як правило, до 5 км, для волкона з параболічним профілем до 10 км. Остаточно вирази (1.4.13, 1.4.14) можуть бути записані як:

(1.4.16)

1.5. Характеристики оптичних волокон згідно з рекомендаціями itu-t

Характеристики оптичних волокон, які призначені для використання, в мережах зв’язку, повинні відповідати характеристикам G.651-654 (див. табл. 1) міжнародного консультативного комітету з телефонії та телеграфії (МККТТ). Англійська абревіатура цієї організації – ITU-T (стара абревіатура – МСЕ-Е).

Таблиця 1

1.6. Нелінійні оптичні явища в одномодових волокнах

Намагання збільшити довжини пасивних ділянок ВОЛЗ (тобто без регенераторів та оптичних підсилювачів) зумовили необхідність введення у волокно великої оптичної потужності. Проте було показано, що при потужності випромінювання в декілька мВт і вище починають виникати та впливати на якість зв’язку нелінійні оптичні явища. Наприклад, для волокна з перерізом серцевини 10 мкм при потужності випромінювання близько 10 мВт густина випромінювання складає 1.2710⁴ Вт/см². Це вже достатня потужність для того, щоб інтенсивність випромінювання впливала на показник заломлення та коефіцієнт поглинання у волокні. Залежність коефіцієнта заломлення від інтенсивності призводить до декількох ефектів.