Раздел: Документация
0 ... 40 41 42 43 44 45 46 ... 60 волну, проходящую по сердечнику волокна, можно представить в виде двух плоских волн, распространяющихся вдоль и поперек оптической осн. При этом в поперечном направлении могут существовать только отдельные стоячие волны, а в продольном — группа дискретных мод. При уменьшении диаметра сердечника и разности показателей преломления оболочки и сердечника число проходящих мод сокращается и в некоторых случаях может остаться только одна мода. Пример — одномодовыс волокна. Проходящую моду называют основной модой (Я£ц-модой). Предположим, что основная мода одномодового волокна состоит из двух линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях волн Ех и Еу, как показано на рис. 111, с. В идеальном волокне сечение сердечника представляет собой правильную окружность, где фазы мод Ех и Еу при прохождении не изменяются. Однако в реальном волокне имеются отклонения от формы правильной окружности; вызванные неоднородностью материала сердечника или внешними воздействиями иа сердечник, такими, как вибрация, изгиб, разность температур. По этим причинам фазы обеих мод претерпевают при прохождении по волокну случайные изменения и линейная поляризация пропадает во времени и в пространстве. а)НеполяршобошЛ б) Линейно поляризо- Рис. 111. Прохождение света по одномодовому волокну с иска* женнем (а) и без искажения (б) поляризации  о) DSonom Сердечник  г)  Рис. 112. Получение волокон с эллиптическим сердечником о) Одопочка Сердечник Защитная оболочка 5)  Остаточные напряжения  Рис. 113. Получение волокон с двойным лучепреломлением в сердечнике Свет, имевший иа входе в волокно плоскую поляризацию, не сохраняет ее иа выходе из волокна. Если сделать различными скорости мод Ех и Еу (разность скоростей Др), так, чтобы разность фаз Др\г превышала их изменения, вызванные дефектами, то распространение света по волокну перестает зависеть от этих изменений. Тогда если свет на входе в волокно имел линейную поляризацию, то даже при наличии дефектов в волокне поляризация света не изменяется (рис. 111,6). Получить большую разность фаз, достаточную для всей длины волокна, можно, сделав сечение сердечника эллиптическим. Один из способов показан на рис. 112. Волокно формуют, срезая две плоскости вдоль оси (а), а затем снова придают ему цилиндрическую форму волочением (б). Второй возможный способ показан на рис. 113, а. Здесь различие показателей преломления по осям х и у в сердечнике возникает за счет различных механических напряжений по этим направлениям (рис. 113,6). Если материал сердечника и оболочки имеет различную температуру затвердевания и только сечению оболочки придана эллиптическая форма, то в сердечнике возникает деформационное двойное лучепреломление. В волокнах с оболочкой эллиптического сечения доля рассеянного света после прохода 500 м составляет минус 30 дБ, а потери при передаче могут достигать 0,8 дБ/км. Предполагают, что достоинства ие искажающих поляризацию оптических волокон проявятся в такой измерительной технике, как волоконные датчики и волоконно-оптические гироскопы, регистрирующие с помощью интерференции поляризацию и фазу колебаний, а также в когерентной оптической связи, позволяющей передачу большого объема информации. Что такое инфракрасное оптическое волокно и оптическое волокно со сверхнизкими потерями? Обычно название «оптическое волокно», указывает на применение волокон из кварца (Si02), прозрачных в ближней инфракрасной области, примерно до длины волны 2 мкм. По этой причине теоретическая граница потерь 0,1 дБ/км и эти волокна невозможно использовать для передачи энергии излучения середины инфракрасной области, например излучения лазера иа углекислом газе с длиной волны 10,6 мкм, работающего в лазерных скальпелях. Лишь созданные иа основе новых материалов — щелочно-галоидиых и халькогенных стекол — инфракрасные оптические волокна и оптические волокна со сверхнизкими потерями позволили снизить потери на 2— 3 порядка по сравнению с кварцевыми волокнами, что дало возможность передавать энергию излучения в средней инфракрасной области (длины волн от нескольких микрометров до нескольких десятков микрометров). При передаче по оптическим волокнам с увеличением длины волны снижаются потери от рэлеевского рассеяния, обратно пропорциональные четвертой степени длины волны. Однако наряду с этим увеличиваются потери инфракрасного поглощения, возникающего из-за возбуждения инфракрасным излучением различных осцилляторов в материале оптического волокна. В кварцевых волокнах граница поглощения Находится в области сравнительно коротких (приблизительно 2 мкм) волн. Теоретическая граница по- 0 ... 40 41 42 43 44 45 46 ... 60
|
