.3 Время когерентности

Временем когерентности называется промежуток времени, в течение которого закон изменения фазы электромагнитной волныостается постоянным (рисунок 1.2)

Согласно рисунку 1.2, , где– число фотонов, входящих в волновой цуг.

1.4 Длина когерентности

Длиной когерентности называется расстояние, которое проходит волна за время когерентности. По определению,.

1.5 “Радиус” когерентности

“Радиусом” когерентности называется диаметр круга, в пределах которого разброс направлений волнового вектора электромагнитной волны не превышаетp радиан.

1.6 Объем когерентности

Объемом когерентности V_К называется произведение площади круга диаметра r_К на длину когерентности . По определению,.

1.7 Взаимосвязь ис реальными параметрами оптического излучения

Элементарные преобразования позволяют установить взаимосвязь t_К и l_К с шириной полосы частот волнового пакета Dn, разбросом длин волн Dl и разбросом модулей волновых векторов DК в следующем виде: ,, гдеl понимается как среднее значение длины волны в волновом пакете.

2 ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ

2.1 Абсолютный показатель преломления

Абсолютный показатель преломления (АПП) является одной из важнейших характеристик среды распространения электромагнитной волны и может быть представлен в виде [4, c.41, 10]

, (2.1)

где l₀ – длина волны в вакууме, l – длина волны в диэлектрике, e и m – относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости диэлектрика. Существенной особенностью АПП является его зависимость от длины волны l. Для беспримесной SiO₂, используемой для изготовления стекловолокон, указанная зависимость имеет вид, показанный на рисунке 2.1, [5 ,с.25].

2.2 Законы отражения и преломления света

Введем минимум определений, необходимых для понимания указанных законов.

Рисунок 2.1 – Зависимость n(l) для SiO₂

Углом падения волны на границу раздела двух сред AB с АПП и(рисунок 2.2) называется уголмежду падающим лучом 1 и нормальюк границеAB.

Угол отражения j₃ отсчитывается между нормалью и отраженным лучом 3. Угол преломленияj₂ отсчитывается между нормалью к границе разделаAB и преломленным лучом 2.

Суть законов отражения и преломления света [6, с.38] заключается в следующем.

При падении электромагнитной волны на границу раздела с АПП n₁ и n₂, луч падающий, преломленный и отраженный располагаются в одной плоскости с нормалями , проходящими через точку “О” и ортогональными границе разделаAB (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Законы отражения и преломления света

Частоты падающей, отраженной и преломленной волн одинаковы. Угол падения равен углу отражения. Угол падениясвязан с углом преломлениясоотношением:

n₁ sin j₁ = n₂ sin j₂ (2.2).

2.3 Условие полного внутреннего отражения света от границы раздела двух сред

Согласно закона преломления (2.2), ход лучей 1и 2 обратим (рисунок 2.2). Поэтому рисунку 2.2 соответствует рисунок 2.3, где 2 – падающий луч, 1 – преломленный луч, 3 – отраженный луч.

Согласно рисунка 2.3, n₂ > n₁, а с учетом (2.2) sin j₂ < sin j₁, j₂ < j₁.

Увеличим угол падения настолько, чтобы луч 1 начал скользить вдоль границы разделаAB (рисунок 2.4). В этом случае, угол преломления . При, уголназывают предельным углом падения светового луча на границу раздела двух сред и обозначают. Если>, волна, соответствующая лучу 1, быстро затухает и остается только отраженная волна, соответствующая лучу 3 (рисунок 2.5).

Рисунок 2.3 Рисунок 2.4 Рисунок 2.5

Такое явление называют полным внутренним отражением (ПВО) света от границы раздела AB. Из сказанного ясно, что условию ПВО соответствуют два неравенства:

>n₂ > n₁ (2.3)

В заключение раздела 2.3 заметим, что условие ПВО является одним из главных необходимых условий распространения света по диэлектрическим волноводам.