Основы волоконной оптики Оглавление

1 КОГЕРЕНТНОСТЬ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 4

1.1 Монохроматическая электромагнитная волна (МЭВ) 4

1.2 Особенности излучения электромагнитных волн в ультрафиолетовом (УФ), видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах 4

1.3 Время когерентности 6

1.4 Длина когерентности 6

1.5 “Радиус” когерентности 6

1.6 Объем когерентности 6

1.7 Взаимосвязь ис реальными параметрами оптического излучения 6

2 ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ 7

2.1 Абсолютный показатель преломления 7

2.2 Законы отражения и преломления света 7

2.3 Условие полного внутреннего отражения света от границы раздела двух сред 8

2.4 Конструкция планарного симметричного оптического волновода 9

2.5 Эффект Гуса – Хенхена 10

2.6 Условие поперечного резонанса для планарного волновода 11

2.7 Мода оптического излучения 13

2.8 Конструкция цилиндрического диэлектрического волновода – стекловолокна (СВ) 13

2.9 Номинальная числовая апертура стекловолокна 14

2.10 Квантование углов j и g в стекловолокне 15

2.11 Уширение импульсных сигналов в стекловолокнах 16

2.11.1 Уширение импульсного оптического сигнала, обусловленное расходимостью светового пучка 16

2.11.2 Уширение импульсного оптического сигнала, обусловленное зависимостью волнового числа от частоты электромагнитной волны 17

2.11.3 Уширение импульсного оптического сигнала обусловленное материальной дисперсией 18

2.12 Рефракция света 19

2.12.1 Градиентные стекловолокна 20

2.12.2 Градиентные стекловолокна как способ понижения межмодовой дисперсии 21

2.13 Формы распределения профиля абсолютного показателя преломленияв стекловолокнах 22

2.13.1 Параболический профиль 22

2.13.2 Ступенчатый профиль 23

2.14 Стационарное волновое уравнение, для электрической компоненты поля световой волны и его решение [10, с. 32 – 59] 23

2.14.1 Цилиндрическая система координат (ЦСК), совмещенная с СВ 23

2.14.2. Стационарное (не зависящее от времени) волновое уравнение 24

2.14.3 Решение стационарного уравнения для вектора 24

2.14.4 Графическое изображение решения стационарного волнового уравнения 25

2.15 Предельное число мод, способных распространяться по стекловолокнам 25

2.16 Причины ослабления импульсных оптических сигналов в процессе их распространения по стекловолокнам 27

2.16.1 Поглощение света в стекловолокне, обусловленное материальной дисперсией 27

2.16.2 Потери, связанные с рэлеевским рассеянием света в стекловолокне 29

2.16.3 Потери, обусловленные наличием гидроксильных групп О-Н, в стекловолокнах [11, c.79] 29

2.16.4 Совместное влияние материальной дисперсии, рэлеевского рассеяния и примесей на затухание импульсных сигналов в стекловолокнах 29

2.16.5 Комбинационное рассеяние света 30

2.16.6 Потери, связанные с изгибом стекловолокон 31

2.16.7 Термо – механические потери 32

2.16.8 Дифракционные потери в стекловолокнах 32

2.16.9 Закон Бугера – Ламберта и оценка полных потерь оптического излучения в стекловолокнах 33

2.16.10 Методика практического определения коэффициента затухания b 35

2.17 Сравнительная характеристика коаксиальных медных кабелей и стекловолокон 36

3 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 37

3.1 Различие между фотометрическими и энергетическими характеристиками 37

3.2 Фотометрические характеристики оптического излучения [14,c.15] 37

3.2.1 Функция видности и ее зависимость от длины электромагнитной волны 37

3.2.2 Телесный угол, световой поток и механический эквивалент света 39

3.2.3 Сила света, IC 41

3.2.4 Освещенность поверхности, Е 41

3.2.5 Закон освещенности 42

3.2.6 Светимость излучающей поверхности, М 42

3.2.7 Яркость светящейся поверхности, L 42

3.2.8 Закон Ламберта 43

3.2.9 Световая экспозиция, НС 43

3.3 Энергетические характеристики оптического излучения [15, с. 15] 44

3.3.1 Энергетическая экспозиция, НЭ 44

3.3.2 Поток излучения, ФЭ 44

3.3.3 Энергетическая светимость Є (интегральная излучательная способность) 44

3.3.4 Облученность поверхности, ЄО 45

Библиография 46