- •7.1. Будова та принцип роботи волоконного хвилеводу
- •7.2. Числова апертура оптичного волокна
- •7.3. Моди оптичного волокна
- •7.4. Критична частота і довжина хвилі відсічки
- •7.5. Фазова швидкість моди
- •7.6. Діаметр поля моди
- •8.1. Дисперсія сигналів в оптичному волокні
- •8.2. Міжмодова дисперсія
- •8.3. Хроматична дисперсія
- •8.4. Поляризаційна модова дисперсія
- •8.5. Повна дисперсія та смуга пропускання оптичного волокна
- •8.6. Методи мінімізації дисперсії
- •8.6.1. Волокна, які компенсують дисперсію (dcf)
- •8.6.2. Компенсатори на основі волоконних брегівських ґраток
- •9.1. Класифікація оптичних волокон
- •9.2. Виготовлення кварцевих оптичних волокон
- •9.2.1. Отримання кварцевого скла
- •9.2.2. Методи виготовлення заготовок оптичного волокна
- •9.2.2.1. Внутрішнє осадження з газової фази
- •9.2.2.2. Зовнішнє осадження з газової фази
- •9.2.2.3. Осьове осадження з газової фази
- •9.2.3. Витягування оптичного волокна
- •9.3. Виготовлення полімерних оптичних волокон
- •9.3.1. Матеріали для полімерних волокон
- •9.3.2. Методи виготовлення ступінчастих полімерних волокон
- •9.3.2.1. Витягування волокна із заготовки
- •9.3.2.2. Метод однократного видавлювання
- •9.3.2.3. Метод неперервного видавлювання
- •9.3.2.4. Метод формування з розплаву
- •9.3.3. Методи виготовлення градієнтних полімерних волокон
- •9.3.3.1. Метод поверхневої гелевої полімеризації
- •9.3.3.2. Метод центрифугування
- •9.3.3.3. Фотохімічне формування профілю
- •9.3.3.4. Метод видавлювання багатьох шарів
- •9.4. Виготовлення оптичних волокон з багатокомпонентного скла
- •9.5. Виготовлення кварцевих волокон з полімерною оболонкою
- •10.1. Основні причини затухання сигналу у волокні
- •10.2. Коефіцієнт затухання сигналу у волокні
- •10.3. Оптичні втрати у волокнах типу кварц/кварц
- •10.4. Оптичні втрати у волокнах типу кварц/полімер
- •11.1. Нероз’ємні з’єднання оптичних волокон
- •11.1.1. Технологія зрощення волокон шляхом зварювання
- •11.1.2. З’єднання волокон за допомогою механічних сплайсів
- •11.2. Роз’ємні з’єднання оптичних волокон
- •11.2.1. Узагальнена конструкція роз’ємного з’єднувача
- •11.2.2. Основні типи роз’ємних з’єднувачів
- •12.1. Волоконно-оптичні розгалужувачі
- •12.2. Оптичні ізолятори
- •12.3. Волоконно-оптичні циркулятори
- •12.4. Волоконні брегівські ґратки
- •12.6. Волоконно-оптичні перемикачі
- •12.7. Оптичні підсилювачі
- •12.7.1. Волоконно-оптичні підсилювачі
- •12.7.2. Напівпровідникові оптичні підсилювачі
9.5. Виготовлення кварцевих волокон з полімерною оболонкою
Даний метод подібний до методу подвійного тигля. Однак, тут використовується тільки один тигель, з допомогою якого витягують кварцеву серцевину оптичного волокна. Як тільки серцевина готова, вона відразу пропускається через екструдер, в якому покривається полімерною оболонкою. Швидкість виготовлення волокна даним методом становить приблизно 100 м/хв.
10.1. Основні причини затухання сигналу у волокні
При поширенні оптичного сигналу по волокні він затухає внаслідок втрати оптичної потужності. На затухання сигналів у волокні впливають багато факторів. Як правило, розрізняють внутрішні та зовнішні фактори, які призводять до затухання оптичного сигналу у волокні.
До внутрішніх факторів відносять власні втрати, домішкові втрати та технологічні втрати оптичного волокна. Власні втрати виникають за рахунок поглинання світлової енергії, яке відбувається внаслідок взаємодії фотонів з електронами і молекулами матеріалу волокна, та розсіяння випромінювання, яке обумовлене неоднорідністю оптичної густини матеріалу волокна. Домішкові втрати виникають за рахунок поглинання і розсіяння випромінювання атомами і молекулами легуючих домішок. Технологічні втрати обумовлені наявністю геометричних неоднорідностей, що створюються при виготовленні оптичного волокна (мікрозгини, неоднорідність поверхні розділу “серцевина-оболонка”, флуктуації діаметру і форми оптичного волокна).
До втрат, спричинених зовнішніми факторами, відносять втрати на макрозгинах, які утворюються при інсталяції волокон.
10.2. Коефіцієнт затухання сигналу у волокні
Величина затухання сигналу у волокні є дуже важливою характеристикою волокна, оскільки вона обмежує максимальну відстань передачі сигналу у волокні. Для оцінки величини затухання оптичного сигналу у волокні користуються таким параметром як коефіцієнт затухання α, який може бути визначений з наступного виразу:
PL = Po·exp[–α·L]
де Po і PL – потужності оптичного випромінювання відповідно на вході і виході оптичного волокна [мВт], L – довжина волокна [м], α – коефіцієнт затухання оптичного випромінювання на одиницю довжини волокна [м–1]. Для зручності проведення розрахунків переходять до логарифмічної шкали і затухання виражають в одиницях децибелах [дБ]:
A = 10·lg (Po/PL)
Коефіцієнт затухання αдБ в такому випадку вимірюється в одиницях [дБ/м] і визначається наступним чином:
αдБ = A/L = (10/L)·lg (Po/PL) ≈ 4,343·α
10.3. Оптичні втрати у волокнах типу кварц/кварц
Для виготовлення волокон типу кварц/кварц в якості вихідного матеріалу використовується чистий кварц – SiO2. Навіть дуже чистий оптичний матеріал має власні втрати, які виникають за рахунок поглинання фотонів при їх взаємодії з атомами і молекулами матеріалу. Таке поглинання є природною властивістю будь-якого оптичного матеріалу. Дуже сильне власне поглинання у кварці спостерігається на коротких довжинах хвиль в ультрафіолетовій області спектру. Воно виникає внаслідок сильних електронних і молекулярних переходів. Власні втрати кварцу мають максимум в ультрафіолетовій області спектру і різко зменшуються із наближенням до області видимих довжин хвиль (крива 1 на рис.10.1).
Піки власного поглинання кварцу є також і в інфрачервоній області спектру. Втрати у цій області як правило пов'язані з коливаннями хімічних сполук, у даному випадку сполуки кремнію з киснем Si-O. Теплова енергія змушує атоми постійно коливатися так, що хімічні сполуки Si-O безперервно розширюються і стискуються. Такі коливання мають резонансну частоту в інфрачервоній області спектру на довжинах хвиль 7-12 мкм. Короткохвильова границя цього механізму поглинання наближається до ближньої інфрачервоної області спектру (крива 2 на рис.10.1). Таким чином, власне поглинання кварцу обмежує спектральну область використання кварцевого волокна до видимого та ближнього інфрачервоного діапазонів спектру.