Часть 1:

1.1. Структурная схема волоконно-оптической системы передачи.

Используемая в таких системах несущая частота на несколько порядков выше, чем в системах радиосвязи и радиорелейных линиях. Электрический сигнал после аппаратуры передачи преобразуется в световой. Затем он передаётся по волоконно-оптическому кабелю (ВОК). Волоконно-оптический кабель –совокупность оптических волокон, имеющая защитное покрытие и предназначенная для передачи оптических сигналов. Ретранслятор ведёт себя как оптический усилитель. Переданный сигнал попадает на фотоприёмник, преобразующий световые импульсы в электрические, которые усиливаются и демодулируются.

Рисунок В2 – Структурная схема волоконно-оптической системы передачи

1.2. Конструкции плоских световодов.

Световод – устройство, ограничивающее область распространения оптических колебаний и направляющее поток световой энергии в заданном направлении.

а – плёночного; б – канального

Рисунок 1.1 – Конструкции плоских световодов

Плоские (планарные) световоды подразделяют на плёночные (рисунок 1.1,а) и канальные (рисунок 1.1,б).

1.3. Конструкции волоконных световодов.

Световод – это устройство, ограничивающее область распространения оптических колебаний и направляющее поток световой энергии в заданном направлении.

а – однослойного; б – двухслойного; в – трёхслойного

Рисунок 1.2 – Конструкции волоконных световодов

Волоконный световод (ВС) – это направляющая система, выполненная в виде тонкого стеклянного волокна цилиндрической формы, состоящая из сердцевины и оболочки, по которой осуществляется передача световых волн.

Показатель преломления материала сердцевины n₁= √ε₁, а оболочки – n₂= √ε₂, где ε₁ и ε₂ – относительные диэлектрические проницаемости. Относительная магнитная проницаемость материала (μ) и Показатель преломления вакуума (n₀) равны единице.

Типичный волоконный световод - длинная нить диаметром 100…1000 мкм в зависимости от применений, состоит из цилиндрической сердцевины, окружённой одной или несколькими оболочками из материалов с меньшими показателями преломления. Показатель преломления оболочки постоянен, а у сердцевины является функцией поперечной координаты (например, радиуса в случае круглого световода). Эта функция - профиль показателя преломления (ППП).

1.4. Принцип действия волоконного световода. Типы лучей. Понятие моды.

Для передачи электромагнитной энергии по световоду используется известное явление полного внутреннего отражения на границе раздела двух диэлектрических сред, поэтому необходимо, чтобы n₁>n₂. Разность показателей преломления на границе «сердцевина – оболочка» составляет 1–0,1%. Оболочка защищает распространяющийся по сердцевине свет от любых внешних воздействий и помех.

В зависимости от величины угла θ (тета), который образует с осью лучи, выходящие из точечного источника в центре торца световода, возникают лучи излучения 1, лучи оболочки 2 и лучи сердцевины 3:

Рисунок 1.3 – Принцип действия волоконного световода

Типы лучей. В сердцевине существуют два типа лучей: меридиональные - пересекаются в некоторой точке с осью световода и косые - с осью световода не пересекаются. На рисунке 1.3 есть меридиональные лучи.

Направляемые лучи - траектории которых полностью лежат в оптически более плотной среде. Поскольку энергия в направляемых лучах не рассеивается наружу, такие лучи могут распространяться на большие расстояния.

Моды - световые волны, которые образуются направляемыми лучами, многократно отражаясь от границы "сердцевина – оболочка", накладываются сами на себя и образуют направляемые волны (моды). Т.е., мода - вид траектории, вдоль которой распространяется свет.