Одномодовые волокна

Покажите, что максимальная полоса пропускания Д/, достижимая в одномодовом волокне, имеющем лишь хроматическую дисперсию, пропорциональна /Ь, если основной вклад в до) вносит ширина полосы источника возбуждения, и пропорциональна l/L если в 6о) основной вклад вносит уширение, связанное с частотной модуляцией направляемой моды. Подсказка. Д/ г [c.634]

В табл. 11.11 приведены результаты расчетов и экспериментов по оценке длин регенерационных участков цифровых систем со скоростью передачи информации 280 Мбит/с в диапазоне 1,55 мкм при использовании одномодового волокна. [c.194]

Одномодовое волокно со ступенчатым индексом (одномодовое волокно). [c.52]

Другой путь уменьшения модовой дисперсии заключается в уменьшении диаметра ядра до тех пор, пока волокно не станет эффективно передавать только одну моду. Одномодовое волокно имеет чрезвычайно малый диаметр [c.55]

Принцип работы одномодового волокна ненамного сложнее обьганого распространения луча вдоль ядра. Использование геометрической оптики для описания работы данного вида волокна не совсем корректно, так как в данном подходе не учитывается распределение электромагнитной энергии внутри волокна. Некоторая часть электромагнитного излучения переносится в оптической оболочке, как показано на рис. 5.6. Кроме того, диаметр светового пучка, вводимого в волокно, превышает диаметр его ядра. Для определения поперечного размера светового пятна в волокне используется термин — диаметр модового поля. В отличие от многомодового, в одномодовом волокне излучение присутствует не только внутри ядра. Поэтому диаметр модового поля лучше характеризует излучение, чем диаметр ядра. [c.56]

Новейшие одномодовые волокна имеют структуру, которая позволяет достигать низких потерь и малой дисперсии на одной и той же длине волны. Таким образом, у системы появляется возможность работать на больших скоростях и на более дальние расстояния. Волокна со сдвигом дисперсии имеют структуру, позволяющую сдвинуть значение длины волны с нулевой дисперсией, обычно с 1300 к 1550 нм. Производятся также волокна с плоским профилем дисперсионной зависимости от длины волны, которые имеют низкую дисперсию в широком диапазоне длин волн. [c.57]

Коротковолновые одномодовые волокна [c.57]

Одномодовые волокна могут изготавливаться с более короткой пороговой длиной волны. Известны волокна с пороговой длиной волны, равной 570 нм, и работающие на длине волны в 633 нм (что соответствует видимому красному свету). При этом диаметр ядра достаточно мал, меньше чем 4 микрона. Другие волокна имеют пороговую длину волны 1000 нм, рекомендованную рабочую длину волны 1060 нм и диаметр ядра 6 микрон. Эти волокна используются в специальных телевизионных, компьютерных и управляющих системах. Данный тип волокон ни в коей мере не заменяет [c.57]

Отметим, что такого рода классификация ни в коей мере не исключает более детальной классификации и не претендует на исчерпывающее изложение предмета. Волоконно-оптический кабель должен соответствовать конкретным требованиям. При передаче только нескольких тысяч битов в секунду на несколько метров достаточно использовать пластиковый кабель. Пластиковое волокно дешевле, так же как и совместимые с ним компоненты источники, детекторы и соединители. Использование одномодового волокна для таких задач походило бы на использование "Феррари" для поездки в соседний магазин. Выбор волокон с заведомо худшими характеристиками определяется конкретной задачей. Каждое волокно хорошо по-своему. [c.60]

Дисперсия — это один из факторов, ограничивающих качество волокна. Для уменьшения дисперсии используют волокна со сглаженным индексом или одномодовые волокна. [c.61]

Диаметр модового поля определяет поперечный размер излучения, передаваемого по одномодовому волокну. [c.62]

Благодаря широкому диапазону перестройки, очень узкой линии лазерного излучения и возможности генерировать импульсы пикосекундной длительности лазеры на центрах окраски представляются чрезвычайно заманчивыми для применений в таких областях, как молекулярная спектроскопия и устройства, предназначенные для контроля волоконных световодов. Лазеры на центрах окраски с синхронизацией мод, излучающие на частоте Я = 1,5 мкм [КС1 Т1°( 1)], применялись для генерации очень коротких импульсов в одномодовых волокнах (длительностью около 200 фс). Здесь использовались такие свойства волокон, как фазовая самомодуляция и сжатие импульса (соли-тонный лазер) [см. также разд. 8.5]. [c.428]

Рассмотрим сначала процессы, которые имеют место при распространении импульса в оптическом волокне. Прежде всего заметим, что при данном диаметре небольшого ядра одномодового волокна ( 4 мкм) импульс создает внутри ядра очень высокую интенсивность излучения. В этих условиях поле световой волны вызывает значительные изменения показателя преломления Ьп материала волокна. В действительности это изменение 6п пропорционально квадрату амплитуды поля импульса, так что мы можем записать Ьп = П2еА , где для кварца П2е X 10 mYB . Это явление обычно называют оптическим эффектом Керра. Поскольку интенсивность I пропорциональна А , величину 6п можно записать в более общепринятом виде [c.518]

Поле Е(г,О, соответствующее моде НЕ , имеет три ненулевые компоненты р, ф и, или, в декартовых координатах, Е , Е и Е , среди которых либо Е , либо Е , преобладает. Таким образом, с большой точностью основную моду можно считать линейно-поляризованной в X- или v-направлении в зависимости от того, Е или Е преобладает. В этом отношении даже одномодовые волокна, вообще говоря, не являются одномодовыми, так как они могут поддерживать две ортогонально-поляризованные моды. Иногда используют обозначение LP для линейно-поляризованных мод, являющихся приближенным решением уравнения (2.2.1). В этих обозначениях основная Я ,,-мода соответствует ЬРо,-моде [5]. [c.39]

Во многих экспериментальных ситуациях, как, например, при распространении импульса по оптическому волокну, необходимо одновременно учитывать дисперсию групповой скорости и нелинейность показателя преломления (см. [8.37]). Хотя в оптических волокнах фронт волны не является плоским, все же в одномодовых, волокнах можно для описания распространения импульса воспользоваться следующим уравнением [c.308]

В работе [64] рассмотрено построение двухканальной волоконно-оптической системы связи, основанной на передаче по одномодовому волокну двух независимых каналов с длинами волн 1,3 и 1,55 мкм. Для селекции каналов на выходе волокна использовалась голографическая дифракционная решетка. Для этих же целей помимо дифракционных реихеток могут применяться спектральные дифракционные элементы, согласованные с несколькими длинами волн [66, 67]. В работе [65] предложена система прямой передачи изображений по оптическому волокну с использованием разложения белого света по спектральным компонентам. Селекция компонент в [65 осуществляется с помощью сегментированного голографического оптического элемента, каждый сегмент которого согласован с определенным диапазоном спектра. [c.456]

В разд. 8.6 мы показали, каким образом волокно со ступенчатым профилем показателя преломления может работать в одномодовом режиме, т. е. направлять только две вырожденные ортогонально-поляризованные волны, соответствующие моде (LP) )j при условии, что нормированная частота V удовлетворяет неравенству (8.6.13). В области длин волн 1,2—1,6 мкм, в которой кварцевые волокна характеризуются малыми потерями и слабой хроматической дисперсией (см. разд. 8.13 и 8.14), одномодовые волокна имеют большие потенциальные возможности для ультраширокополосной оптической связи, что побуждает заняться детальным изучением их характеристик распространения. Однако это изучение не может ограничиваться рассмотрением волокон со ступенчатым профилем показателя преломления, для [c.596]

В предыдущем разделе при рассмотрении выражения (8.12.1) мы пренебрегли эффектом искажения, связанным с конечной шириной полосы Ьоз сигнала и учитываемым квадратичными членами по (си с о). Этот эффект, который оказывается пропорциональным беи, в многомодовых волокнах, если возбуждающий источник является достаточно монохроматическим, на практике пренебрежимо мал, но в идеальном одномодовом волокне он представляет собой единственный источник искажения. Простой метод изучения этого явления состоит в рассмотрении зависимости групповой скорости от частоты (для данной моды т) и связанной с этим задержки между самой медленной и самой быстрой частотами си и си". Точнее говоря, можно записать следующее выражение [c.607]

Для одномодового волокна (или многомодового волокна, когда рассматриваемые моды находятся либо вблизи отсечки, либо в диапазоне длин волн Хо — Хо, когда уже нельзя пренебрегать волноводной дисперсией и дисперсией профиля) выражение (8.13.4) становится неточным и приходится прибегнуть к более сложному методу расчета, указанному в работе Глоджа [15]. Этот метод использовали Гамблинг и др. [16] для расчета одномодового волокна. Он состоит в том, что в выражение (8.13.2) подставляется формула для 0 (8.9.18) и после некоторых алгебраических преобразований мы можем записать [c.608]

Рис. 8.18. Дисперсия в одномодовых волокнах со ступенчатым профилем показателя преломления для различных диаметров сердцевины 2а. Величины а), (< ) и Гера вычислены с помощью выражений (8.13.7), (8.13.9) и (8.13.11) соответственно г — суммарная дисперсия Т. (Из работы Гамблинга, Мацумуры и Рагдейла [16].)

Очевидно, что снятие вырождения в одномодовых волокнах приводит к модовой дисперсии между двумя поляризационными модами (поляризационная дисперсия). Согласно результатам, полученным в разд. 8.12, величина межмодовой задержки дается выражением [c.621]

Рассмотрите одномодовое волокно с эллиптическим поперечным сечением и входное поле, линейно-поляризованное в направлении, образующем угол т/4 с главными осями. Вычислите расстояние, на котором начальная мощность полностью перераспределится по двум взаимно ортогональным состояниям. Подсказка, См. книгу Маркузе [1, с. 157]. [c.635]

НЫХ ранее в этом разделе в связи с условиями рассеяния тепла, можно получить,, что 10 межэлементных соединений, работающих со скоростью 1 Гбит/с, могут быть размещены в сфере диаметром 1 м, что дает относительную производительность 10 . Эти данные точками показаны на рис. 9.6, а, б, в то время как остальные значения получены из ранее высказанных соображений по поводу возможности масштабирования системы. По мере увеличения размера волоконной спстемы до 100 м параметры ее быстродействия приближаются к пределу одномодового волокна, когда дальнейшее уменьшение диаметра волокна невозможно. Эта величина условно принята за 10 мкм. Здесь число соединений ограничено плотностью упаковки и производительность масштабируется пропорционально Ь, а не в то время как число межэлементных соединений масштабируется пропорционально а не Ь . В следующей части этого раздела будет показано, что относительная производительность лучших из ныне существующих электронных логических матриц с плот- [c.252]

Характеристики систем с одномодовыми волокнами [c.204]

В простейшем варианте волоконный световод представляет собой гибкую нить, сердцевина которой из высокопрозрачного диэлектрика с показателем преломления окружена оболочкой с В таком световоде возникают устойчивые типы колебаний — моОы. Собственные моды представляют собой бегущую волну вдоль оси световода 2 и стоячую — поперек оси. Поперечный размер сердцевины 2а обычно составляет 5-10 мкм в одномодовых волокнах и десятки - сотни микрон в многомодовых разность показателей преломления Ап= п - как правило, составляет доли процента в первом случае и 2-3 % во втором. [c.303]

Одномодовое волокно позволяет легко достичь птриньт полосы пропускания от 50 до 100 ГТц-км. В настояш ее время волокна имеют полосы пропускания в несколько гигагерц и позволяют передавать сигнал на десятки километров. До 1985 года наиболее крупными были коммерческие волоконно-оптические системы системы передачи цифровой телефонии, имевшие скорость передачи информации 417 Мб/сек. Эта системы позволяли обслуживать одновременно 6048 телефонных переговоров и работали на одномодовом волокне, позволявшем передавать сигнал на 35 километров без повторителя. К концу 1992 года возможности телефонных линий выросли до 10 Гб/сек и 130 ООО звуковых каналов. [c.55]

Такой рост возможностей волоконных линий происходил за счет улучшения электронных систем, работаюнщх на обоих концах, а не за счет улучшения кабельной системы. Характеристики одномодовой системы ограничены возможностями электроники, а не волокна. Еш е одно преимущество одномодового волокна заключается в том, что оно может бьпъ про- [c.55]

Особенность распространения излучения в одномодовом режиме подчеркивает еще одно отличие одномодового волокна от многомодового. В одномодовом волокне излучение переносится не только внутри ядра, но и в оптической оболочке, в связи с этим возникает дополнительное требование к эффективности переноса энергии в этом слое. В многомодовом волокне прозрачность оптической оболочки практически не имеет никакого значения. Действительно, в этом случае возникновение мод в оптической оболочке является даже нежелательным, поэтому требования к ее прозрачности достаточно умерены. Для одномодового волокна это )ггверждение будет неверно. [c.57]

Далеко не во всех одномодовых волокнах используется ступенчатый профиль показателя преломления. Некоторые имеют более сложную структуру, позволяющую оптимизировать работу волокна на какой-либо одной длине волны. Например, волокно со ступенчатым профилем имеет нулевую молекулярную дисперсию на длине волны 1300 нм. Нулевая дисперсия, обсуждаемая в следующей главе, важна для создания волокна с максимальной информационной емкостью. При длине волны 1550 нм дисперсия примерно в пять раз сильнее. Однако уровень затухания существенно ниже именно на длине 1550 нм [c.57]

Диаметр моды приведен для одномодовою волокна, реальный диаметр мен пне. инерсия на нанометр ш ирины источника. 11 ластиковые волокна обы ч<о используют на расстояния до 100 м, со скоростыо пе р дачи 50 М б/сек. [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...