Распространение электромагнитной энергии в оптическом волокне

Оптическое волокно представляет собой элемент, переносящий световой сигнал. Обычно световод представляет собой круглый диэлектрический стержень (сердечник), выполненный из стекла или пластмассы и окруженный диэлектрической оболочкой. Оболочка имеет отличный от сердцевины показатель преломления. Показатель преломления сердечника а оболочки где и - соответственно значение относительной диэлектрической проницаемостью сердцевины и оболочки.

Передачи электромагнитной энергии по световоду используется явление внутреннего отражение на границе раздела двух сред, для чего необходимо, чтобы показатель преломления сердцевины был больше показателя преломления оболочки . Внутреннее отражение служит основой для распространения света вдоль волокна. В зависимости от величины угла , который образует с осью лучи, выходящие из точеного источника в центре торца световода (рисунок 1.1), возникают волны излучения 1, волны оболочки 2 и сердечника 3. При этом учитываются только меридиональные лучи, проходящие через оптическую ось волокна после каждого отражения. Другие лучи, называемые асимметричными (косыми), движутся вдоль волокна, не проходя его оптическую ось. На рисунке 1.1 показаны меридиональные лучи.

Рисунок 1.1. Меридиональные лучи в волоконном световоде

Если угол падения электромагнитной волны на границу «сердцевина-оболочка» больше некоторого критического угла , который согласно закону Снеллиуса определяется соотношением , то луч полностью отражается на границе и остается внутри сердечника (луч 3).

Учет волновых свойств света позволил установить, что только ограниченное число лучей с дискретными углами может образовать направленные волны, которые называют также волновыми модами. Мода представляет собой математическое и физическое понятие, связанное с процессом распространения электромагнитных волн в среде. Под модой понимают вид траектории, вдоль которой может распространяться свет. Число мод, допускаемых волокном, колеблется от 1 до 100 000. Таким образом, волокно позволяет свету распространяться по множеству траекторий, число которых зависит от размера и свойств волокна.

Похожые стьтьи по экономике

Бесконтактные регуляторы напряжения
В связи с широкой автоматизацией производственных процессов, внедрением систем автоматического управления в промышленности, транспорте и других областях народного хозяйства существенно возросли требов ...

Разработка устройства формирования управляющих сигналов
Курсовая работа состоит в разработке устройства формирования управляющих сигналов с «жесткой» логикой работы. В процессе выполнения курсовой работы необходимо рассмотреть особенности ...

Радужная голография
В оптической голографии убедительным образом проявляются волновые свойства света. Этот метод базируется на двух фундаментальных явлениях физической оптики - интерференции и ...

Разделы

© 2021 - www.frontinformatics.ru