Траектория лучей в градиентном волокне

Вопрос о величине оптической мощности, которая может быть эффективно введена в волокно от протяженного источника, рассматривается в гл. 4. Определяемое формулой (2.1.20) произведение полосы пропускания на расстояние на практике оказывается существенно ниже реального. Из-за рассеяния в волокне большинство наклонных лучей испытывают большое затухание и при прохождении большого расстояния имеет место усреднение наклона траекторий, более близких к оси лучей. Происходящие при этом эффекты будут предметом рассмотрения в 6.6, а здесь отметим, что они приводят к уменьшению дисперсии и в результате в волокнах большой длины она увеличивается пропорционально корню квадратному из длины. Тем не менее дисперсия накладывает строгие ограничения на использование ступенчатых волокон, допуская их применение лишь в сравнительно коротких линиях связи со сравнительно неширокой полосой пропускания. Пример, приведенный в конце гл. 1, подтверждает это. Существует два типа волокон, в которых преодолен этот недостаток (рис. 2.5). Первое из них, так называемое градиентное волокно (рис. 2.5,г), было очень распространено на ранней стадии развития волоконной оптики, и оно будет рассмотрено чуть позже. Изображенное на рис. 2.5, д одномодовое волокно, вероятно, станет основным типом в будущем. Оно будет описано в 2.3 и гл. 5, где также отмечены и возможные преимущества волокна с У-профилем, изображенного на рис. 2.5, е. [c.39]

ТРАЕКТОРИИ ЛУЧЕЙ В ГРАДИЕНТНОМ ВОЛОКНЕ [c.473]

На практике волноводы, наиболее широко применяемые для передачи света на большие расстояния, имеют цилиндрическую симметрию. В этом случае траектории лучей страновятся значительно более сложными, даже если проведенное выше элементарное доказательство объясняет их поведение. Кроме того, уменьшение показателя преломления, обусловливающее направленное распространение, может быть реализовано либо дискретным волокна со ступенчатым профилем показателя преломления), либо непрерывным градиентные волокна) способом. В первом случае показатель преломления имеет постоянную величину п 1 в цилиндрической области радиусом а сердцевина) и постоянную величину 2 концентрической кольцевой области оболочка). Во втором случае показатель преломления в сердцевине непрерывно уменьшается с расстоянием р от оси симметрии , пока не достигнет постоянной величины /12 в оболочке (рис.8.3). [c.578]

Распространение света в градиентном волокне легко рассмотреть, однако строгое рассмотрение приводит к значительным математическим трудностям. Как видно из рис. 2.6, на котором изображено градиентное волокно, осевые лучи проходят через волокно кратчайшим путем, но они преодолевают участок с наибольшим значением показателя преломления, и следовательно, распространяются с наименьшей скорбстью. Наклонные лучи, наоборот, проходят по более длинным траекториям, однако большая часть их пути находится в среде с более низким показателем преломления, в силу чего они распространяются быстрее. Таким образом, можно представить себе, что при надлежащем выборе профиля показателя преломления все лучи, сходящиеся в одну точку, могут быть сфокусированы вновь, образовав периодическую последовательность точек фокуса вдоль волокна. Из принципа Ферма следует, что в таком случае аксиальные скорости лучей будут одинаковыми и, следовательно, временная дисперсия будет равна нулю. [c.41]

Оба типа волокна, которые рассматривались до сих пор, а именно ступенчатые и градиентные волокна, способствуют распространению в них многих мод. На самом деле в волокне типичных размеров могут распространяться много сотен мод. Такие волокна являются примерами многомодовых волокон. В некоторой степени различные моды можно ассоциировать с различными траекториями лучей. Поскольку постоянная распространения изменяется от моды к моде, каждая из мод распространяется со своими собственными значениями фазовой и групповой скоростей. Таким образом, свойство волокна, которое до снх пор называли многолучевой дисперсией, по-видимому, лучше называть межмодовой дисперсией. В литературе этот термин сокращенно называется модовой дисперсией. [c.120]

Здесь г ( ) — обобщенный вектор положения точки на луче 5 — расстояние до этой точки, измеряемое вдоль траектории луча п — показатель преломления среды. Отметим, что производная ёг/йз — это единичный вектор, касательный к лучу в точке, определяемой значением 5. В данном параграфе это уравнение будет использовано для оп-редааения поведения главного косого луча в градиентном волокне, когда п имеет радиальную симметрию. В этом случае для описания вектора положения луча г удобно использовать цилиндрическую систему координат (г, ф, г) с нaчaJЮM на оси волокна. [c.160]

Рис. 6.3. Луч, входящий в градиентное волокно в точке Р н распространяющийся вдоль сердцевины а —вхождение луча в волокно в точке Р с коордн-натами (го, (ро. 0) направляющими косинусами (оо, Эо, Уо) б—поперечный разрез волокна, иа котором изображена траектория луча в сердцевине волокна, ограниченной каустиками с радиусами п и гг

Уравнения (П3.20), (ПЗ.И) и (П3.12) определяют траектории каждого луча, в.ходящего в градиентное волокно. Чтобы получить выражения в более явной форме, умножим сначала все члены уравнения (П3.20) на 2 drfdz) [c.478]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...