Лекция 14: Оптическое волокно
Структура волокна
Трансатлантический кабель
Материал: кварцевое стекло
OH-
1380 nm
Технология изготовления
Изготовление заготовки |
Вытяжка |
|
Метод химического осаждения из газовой фазы (MCVD) |
||
|
Теоретическое описание
(волновое)
Поля записываются в цилиндрических координатах
~
E E(r, ) exp j t z
~
H H (r, ) exp j t z
Уравнения Максвелла
E(r, ) R r F |
|
|
|
|||||||
|
|
|
d 2 F |
q2 F 0 |
||||||
|
|
|
|
d |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d 2 R |
|
1 |
dR |
|
|
|
|
q2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
dr2 |
r |
|
|
r2 |
||||||
|
|
dr |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 n2k 2 |
2 ; n |
n , r |
||||||||
|
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n , r |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
R 0
aa
Уравнения
Бесселя
F exp jq ; q 0, 1, 2 |
Циклические граничные условия |
|
|
|
|
|
|
|
|
k 2 n12 n22 |
|
|||||||||||||||
R r |
|
Jq r , r a |
Конечное значение амплитуды |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kq r , r a Затухание на бесконечности |
|
Характеристическое уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
||
|
|
; r |
a |
|
a |
|
|
|
a |
q k n1 n2 |
|
|||||||||||||||
|
n1 k |
|
|
|
|
Jq a |
|
Kq |
|
|
Jq a |
|
n2 Kq |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||
2 n22k 2 2 ; r |
a |
Jq a |
|
Kq a |
Jq a |
|
n1 |
Kq a |
|
a |
n1 |
|
||||||||||||||
Моды волокна
Фундаментальная |
Высшие моды |
|
мода |
||
|
НE11; LP01 |
НE01; LP11; ТE01 |
EH01; LP11; ТM01 |
НE21; LP11 |
Линейно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
поляризованная |
Гауссово |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Одномодовый режим |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
приближение |
|
|
2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
V ka |
|
n2 |
n2 |
R(r) |
E0 |
exp |
|
|
|
||||||
|
r |
2 |
|||||||||||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
J0 Vc |
0 Vc 2.405 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
r0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
ln V |
|
|
|
|
||||
Многомодовое волокно
Модовая дисперсия
Соединения оптических волокон
Потери на стыковке
Поперечный сдвиг |
Угловое рассогласование |
Рассогласование диаметра сердцевины |
|
|
Коннекторы (0.1-0.2 дБ)
Рассогласование числовых
Сварка (0.01 дБ)