45.Типы световодов. Процесс распространения световой энергии по волоконным световодам (c книги).

По волоконному световоду может распространяться большое число волн различных типов. С увеличением диа­метра сердечника и уменьшением дли­ны волны число мод резко возрастает.

На рис. 4.38, а видно, что при d, в поперечном сердечнике световода укладывается лишь одна волна. Это соответствует одномодовой передаче (например, E_Oi). На рис. 4.38,6 пока­зана передача с большим числом волн, здесь d> и в сечении светово­да укладывается три волны (Е₀з). В настоящее время принято при дли­нах волн ( = 0,8—1,6) применять све­товоды с диаметром сердечника d = 5—8 мм для одномодовой передачи и d=50 мм для многомодовой пере­дачи.

Число мод можно определить при­мерно по формуле:

где Δ=(n₁—n₂)/n₁ обычно имеет зна­чение 0,01—0,003.

По числу мод принята примерно следующая классификация: одномодовые N=1 (волна НЕ₁₁) при d; многомодовые N>1 при d>.

Отсюда видно, что при сравнитель­но больших сердечниках (d>) све­товод работает в многомодовом ре­жиме, а при соизмеримых с длиной волны (d) в

одномодовом.

Достоинством одномодовых систем является весьма широкий диапазон частот и большая пропускная способность. Однако одномодовые системы из-за малого диаметра сердечника волокна менее надежны и имеют боль­шие потери на вводе в световод, поэтому они требуют мощных когерентных источников с узкой диаграммой направленности, т. е. квантовых гене­раторов. Для многомодовых систем можно использовать простейшие неко­герентные источники излучения — светодиоды, имеющие малую мощность и меньшую пропускную способность.

По волоконным световодам возмож­на передача двух видов лучей: меридиональных и косых. Меридиональ­ные лучи расположены в плоскости, проходящей через ось волоконного световода. Косые лучи не пересекают ось световода. Если точечный источ­ник излучения расположен на оси световода, то имеются только меридио­нальные лучи. Если же точечный источник расположен вне оси светово­да или имеется сложный источник, то появляются одновременно как меридиональные, так и косые лучи.

Меридиональным лучам соответству­ют симметричные волны (Еоm, Нom), косым — несимметричные.

46.Дисперсия и пропускная способность волоконных световодов. Виды дисперсии.

В идеальном варианте по волоконному световоду можно организовать большое число каналов, но в реальности имеются ограничения. Т.к. сигнал на вход приемного устр-ва приходит размытым и искаженным. Чем длиннее линия, тем больше искажается сигнал. В ре-тате дисперсии происходит увеличение длительности импульса. Дисперсия определяется как среднеквадратичная разность длительности импульса на выходе и входе.

τ=√t_вых² – t_вх². Длительность импульса берется на уровне ½ амплитуды импульса. Величина обратная дисперсии – это полоса пропускания. Δf=1/τ. В многомодовом ступенчатом ов наблюдается модовая дисперсия из-за наличия большого кол-ва мод. В одномодовом – хроматическая дисперсия, возник из-за некогеррентности источника излучения. Хроматическая дисперсия состоит из 2-ух частей:

1. Волноводная дисперсия связана с зависимостью коэффициента распространения от λ.

2. Материальная дисперсия связана с зависимостью коэффициента преломления от λ.

Для одномодовых ов на длине волны 1,3 мкм дисперсия ≤ 1,8[пс/нм∙км], на длине волны 1,55 мкм дисперсия ≤ 17,5[пс/нм∙км]. Для волокон со смещенной дисперсией на длине волны 1,3 мкм дисперсия ≤ 20[пс/нм∙км], на длине волны 1,55 мкм дисперсия ≤ 1,7[пс/нм∙км]. Считается, что волноводная и материальная дисперсия имеют разные знаки и практически компенсируют друг-друга. Ов бывают со смещенной нулевой и ненулевой дисперсией.