Характеристики волоконных световодов

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ [c.10]

Нелинейная волоконная оптика как направление нелинейной оптики возникла в начале 70-х годов с появлением стеклянных волоконных световодов с низкими потерями. Первоначально волоконные световоды разрабатывались как пассивная линейная среда для передачи оптического излучения (в основном для целей связи,) но очень скоро стало ясно, что они представляют собой качественно новый уникальный материал для нелинейной оптики. Исключительная перспективность волоконных световодов определяется их свойствами, а они такие неизменность поперечного размера лазерного излучения на больших длинах распространения по световоду и низкие потери лазерного излучения, уникальные дисперсионные характеристики и возможность как одномодового, так и многомодового режимов распространения лазерного излучения по световоду. [c.5]

Интересный чертой волноводной дисперсии является то, что ее вклад в D (или pj) зависит от параметров волокна радиуса сердцевины а и разности показателей преломления сердцевины и оболочки Ли. Этот факт может использоваться для смещения длины волны нулевой дисперсии Хд к 1,55 мкм, где световоды имеют минимальные потери. Такие световоды со смещенной дисперсией [63] могут в перспективе применяться в оптических системах связи. Можно создавать волоконные световоды с весьма пологой дисперсионной кривой, имеющие малую дисперсию в широком спектральном диапазоне 1,3-1,6 мкм. Это достигается путем использования многих слоев оболочки. На рис. 1.7 показаны измеренные дисперсионные кривые [64] для двух таких световодов с несколькими оболочками, имеющих двух- или трехслойные оболочки вокруг сердцевины. Для сравнения дисперсионная кривая для световода с однослойной оболочкой также показана (штриховой линией). Световод с четырехслойной оболочкой характеризуется низкой дисперсией ( D < 1 пс/км нм) в широкой спектральной области от 1,25 до 1,65 мкм. Световоды с модифицированными дисперсионными характеристиками полезны для изучения нелинейных эффектов, когда в эксперименте требуются специальные дисперсионные свойства. [c.18]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР)-нелинейный процесс, который позволяет использовать световоды в качестве широкополосных ВКР-усилителей и перестраиваемых ВКР-лазеров. Но, с другой стороны, этот же процесс может резко ограничить характеристики многоканальных оптических линий связи из-за переноса энергии из одного канала в соседние каналы. В этой главе рассматриваются как применения ВКР, так и паразитные эффекты, связанные с ним. В разд. 8.1 представлены основы теории комбинационного рассеяния, причем подробно обсуждается понятие порога ВКР. В разд. 8.2 рассмотрено ВКР непрерывного или квазинепрерывного излучения. Там же обсуждаются характеристики волоконных ВКР-лазеров и усилителей и рассматриваются перекрестные помехи в многоканальных оптических линиях связи, обусловленные ВКР. ВКР сверхкоротких импульсов (СКИ), возникающее при импульсах накачки длительностью менее 100 пс, рассмотрено в разд. 8.3 и 8.4. В разд. 8.3 рассматривается случай положительной дисперсии групповых скоростей, а разд. 8.4 посвящен изучению солитонных эффектов при ВКР, возникающем в области отрицательной дисперсии групповых скоростей волоконного световода. Особое внимание уделено совместному действию дисперсионного уширения импульса с фазовой самомодуляцией (ФСМ) и фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). [c.216]

Исследование частотной модуляции сигнального и холостого импульсов проводилось методом динамической интерферометрии. На рис. 4.18 приведены динамические интерферограммы на выходе волоконного световода (а) и на выходе параметрического усилителя (б — сигнальный импульс, в — холостой). Область свободной дисперсии интерферометра Майкельсона составляла 555 см Ч Измеряя наклон полос, можно вычислить скорости изменения частоты со временем а , (. и х- Знак наклона полос обусловлен знаком частотной модуляции. Как видно из рисунка, полосы на частотах С0(, и со наклонены в разные стороны, т. е. фазовые характеристики сигнальной и холостой волн являются сопряженными, что непосредственно следует из уравнений параметрического усиления, записанных в приближении заданного поля накачки ( 3.3). При компрессии параметрически усиленных частотно-модулированных импульсов получено сжатие до 280 фс, пиковая мощность сжатых импульсов достигала 10 Вт. [c.194]

При конструировании ВОК исходят из того, что должна быть обеспечена работоспособность волоконных световодов при оговоренных внешних воздействиях и в заданных условиях эксплуатации. Это предъявляет к конструкции кабелей следующие требования защиты от внешних механических, климатических и других видов воздействия прочности на разрыв или защиты ВС от обрывов при растяжении стабильности оптических характеристик ВОК простоты эксплуатации и текущего ремонта ВОК, т. е. замены поврежденных участков кабеля новыми дешевизны технологичности (простоты) изготовления и большой строительной длины. [c.82]

Характеристики волоконных световодов. Важнейшими характеристиками С., предназначенных для подобных применений, являются оптич. потери, дисперсия групповой скорости, оптич. нелинейность и меха-нич. прочность. В 70-х гг. 20 в. созданы волоконные С. на основе кварцевого стекла с затуханием сигнала 1 дБ/км в ближней ИК-области спектра. Типичный спектр оптических потерь а в таких С. представлен на рис. 2, а. Минимально возможные потери составляют а 0,16 дВ/км на волне 1,55 мкм. Материалом для таких С. служит кварцевое стекло различия показателей преломления сердцевины и оболочки достигают легированием стекла (нацр., фтором, германием, фосфором). [c.461]

Дисперсионные характеристики волоконных световодов определяются, в основном, свойствами исходного материала (материальная дисперсия). Один из экспериментальных методов исследования дисперсионных характеристик основан на измерении зависимости времени задержки светового импульса в световоде 4 от частоты. Действительно, после прохождения импульсами с несущими частотами (Oj и Шз (А(о = = o)i—(0 2 < (0i, 0 2) расстояния L по световоду между ними возникает групповое запаздывание (1.4.20). Откуда следует, что k —AtJbAa). В экспериментальных исследованиях, как правило, используется [c.62]

Явление полного внутреннего отражения, управляющее распространением света в оптических волокнах, было известно еще в XIX в, [1]. Первые стеклянные волокна без оболочки [2-4] были изготовлены в 20-х годах нашего столетия, тем не менее развитие волоконной оптики начинается только в 50-е годы, когда использование оболо-чечного слоя [5-7] привело к значительному улучшению характеристик световодов. Волоконная оптика тогда быстро развивалась главным образом с целью использования оптических кабелей из стеклянных волокон для передачи изображений. В книге Капани [8], изданной в 1967 г., дан обзор успехов, достигнутых к тому времени в области волоконной оптики. Первые волоконные световоды по современным меркам имели очень больщие потери (типичные потери составляли 1000 дБ/км). Однако ситуация резко изменилась в [c.9]

Измерения нелинейного показателя преломления в кварцевых световодах [25] дают величину около 1,110 ед. СГСЭ или 2,3-10 м В ед. МКС. В более привычных единицах 2 = = 3,2-10 см Вт. Эта величина в кварце по сравнению с другими нелинейными средами по крайней мере на 2 порядка величины меньше. Точно так же и измерения коэффициентов ВКР- и ВРМБ-усилений показывают, что их значения по порядку величины на 2 или более порядка меньше, чем в других обычных нелинейных средах [43]. Несмотря на малые величины нелинейных коэффициентов в кварцевом стекле, нелинейные эффекты могут наблюдаться при относительно низких мощностях. Это возможно благодаря двум важным характеристикам одномодового волоконного световода-малому размеру моды ( - 2-4 мкм) и чрезвычайно низким потерям (< 1 дБ/км). Характерный параметр эффективности нелинейного [c.26]

Ясно, что нелинейное двулучепреломление в волоконных световодах может воздействовать на динамику солитонов различными способами. С практической точки зрения интересно, как расстройка групповых скоростей будет воздействовать на работу солитонной линии связи. Для световодов, поддерживаюших поляризацию, необходимо возбуждать солитоны с состоянием поляризации вдоль главных осей. Результаты данного раздела говорят о том, что малые отклонения от идеальных условий не будут сильно воздействовать на характеристики солитонов, поскольку поляризационная мода с большей амплитудой способна захватить другую поляризационную моду, так что они могут распространяться вместе, несмотря на разницу в групповых скоростях. Воздействие случайных флуктуаций двулучепреломления на распространение солитонов в обычных световодах, не поддерживаюших поляризацию, еше не до конца понято. [c.192]

Наблюдение сжатых состояний в волоконных световодах затрудняется наличием конкурирующих процессов, таких, как спонтанное или вынужденное МБ-рассеяние. Сжатые состояния наблюдаются, только если уровень шумов этих процессов не превышает величины, на которую уровень шумов понижается при четырехфотонном смешении. Несмотря на указанные затруднения, в эксперименте [39] наблюдалось уменьшение уровня шумов на 12,5% ниже квантового предела при распространении накачки на длине волны 647 нм в световоде длиной 114 м. Для подавления ВРМБ накачка модулировалась с частотой 748 МГц, что намного больше ширины полосы ВРМБ-уси-ления. Для подавления теплового МБ-рассеяния на направляемых акустических волнах световод приходилось охлаждать в жидком гелии, однако такое рассеяние все же ограничивало характеристики системы. На рис. 10.12 показан спектр шумов, наблюдавшийся, когда фаза локального осциллятора соответствовала минимуму шума. Большие пики обусловлены МБ-рассеянием на радиальных акустических модах. Сжатые состояния генерируются в областях частот, отстоящих на 45 и 55 МГц от частоты накачки. В другом эксперименте [40] по тому же световоду распространялось излучение накачки с длинами волн 647 и 676 нм. При помощи двухчастотной гомодинной схемы было зарегистрировано уменьшение шума на 20% ниже квантового предела. Такое явление называют четырехмодовой [c.307]

Таким образом, комплексный подход, включающий приближенные аналитичес-характеристик (5), теорию возмущений метода обратной задачи (7) и крупномасштабный численный эксперимент, позволяет дать полную статистическую картину самовоздей-ствия шумовых импульсов и указать оптимальные режимы использования волоконных световодов в качестве нелинейных фильтров. [c.232]

Замечательные характеристики волокон с очень низкими потерями привели к возможности создания широкополосных передающих систем дальнего действия. Необычайная протяженность этих систем позволяет исследовать нелинейные явления, возникающие при распространении излучения в световодах. Кроме большой длины взаимодействия для проявления нелинейности оказывается существенным наличие малого диаметра у сердцевины, что имеет место в одномодовых волоконных световодах, а также использование узкополосных одночастотных лазеров. В частности, произведение длины волокна Ь на интенсивность Р/(7га ), где Р — входная мощность, а а — радиус сердцевины, может стать достаточно большим по сравнению с характерной интенсивностью при нелинейном распространении в простран-ственно-неограниченной среде. Таким образом, низкая нелинейная восприимчивость кварцевого стекла при относительно малой мощности компенсируется большой протяженностью волокна. [c.621]

Световоды волоконные 85 Светостойкость — Определение 156 СВЧ вискозиметры — Технические характеристики 261, 262 СВЧ иитроскопы 243, 244 — Техническая характеристика 245 Секон — Характеристики 365 Сигналы аналоговые входные и выходные 22, 23 [c.485]

Включение интегральных направленных ответвителей с регулируемой и нерегулируемой связью между волноводами в волоконно-оптические цепи, позволяет реализовать решетчатые волоконно-оптические структуры, которые могут быть использованы для выполнения с высоким быстродействием различных операций во временной и частотных областях, например операций над матрицами и операций фильтрации. Объединяя полупроводниковый лазер с одномодовым световодом и направленным ответвителем, можно создать рециркуляционную линию задержки. В состав рециркуляционной линии задержки с двумя ответвителями входит одномодовый световод, образующий контур с временной задержкой, равной т, замкнутый сам на себя через направленные ответвители. Оптические сигналы, поступившие на вход, многократно циркулируют в контуре и при этом частично попадают на входы. Импульсная характеристика такой системы состоит из ряда спадающих максимумов, равноотстающих друг от друга во времени на величину задержки в контуре т. [c.154]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...