Размножаване на светлина през влакно

Основните фактори, влияещи на разпространение на светлината във влакното, заедно с дължината на вълната на емисиите, са геометрични параметри на влакното; затихване; дисперсия.

Геометричните параметри на влакната

относителен индекс на пречупване разлика. Влакното се състои от сърцевина и черупка. Обвивката обгръща оптично плътна сърцевина, която е част от светлина носители влакна. Ще бъде означен с N1 и N2 са коефициентите на пречупване на сърцевината и обвивката, съответно. Един от най-важните параметри, които характеризират влакна, то - относителна индекс на пречупване разлика Δ: Δ = (п -п 01 Февруари 02 февруари) / 2n 01 Февруари

Ако индексът на черупката на пречупване се избира винаги постоянна, на пречупване на ядрото обикновено може да зависи от радиуса. В този случай, за различни параметри влакна оценява на мястото n1 употреба n1eff.

Разпространение на светлината през влакно може да бъде обяснено на базата на принципа на пълно вътрешно отражение на светлината, произтичащи от закона на пречупване на Snell на: n1 sinΘ1 = n2 sinΘ2
където п1 - индекс на рефракция на средата 1, Θ1 - ъгъл инцидент, n2 - индексът на средата 2, Θ2 пречупване - ъгъл на пречупване.

Формални изчисления лесно да се произвеждат степенни влакна (нишки с стъпка индекс), в която индексът на пречупване е константа (n2 = конст). Фиг. 2.2 показва пътя на лъчите в тези влакна. Тъй като сърцевината е оптически плътна среда спрямо обвивката (п1> N2), тогава съществува критична ъгъл на падане ΘC - вътрешен ъгъл на падане на интерфейса при което лъчът се пречупва по границата среда (Θ2 = 90 °). От пречупване на светлината е лесно да намерите критичен ъгъла на падане: Θc = arcsin (n2 / n1).

Ако ъгълът на падане на интерфейса на падане по-малка от критичната ъгъл (лъч 2), след това при всеки вътрешно отражение на енергия се разсейва навън като пречупена светлина, в крайна сметка води до отслабване на светлината. Ако ъгълът на падане по-голяма от критичната ъгъл (лъч 1), след това за всяка отражение от границата на се връща към основата на цялата енергия поради пълно вътрешно отражение.

Лъчи, чиито пътеки лежи изцяло в оптично плътна среда, наречени водачи. Тъй като енергията не се разсейва лъчи, насочени навън, такива лъчи могат да се разпространяват на големи разстояния.

Фигура 2.2 - В хода на лъчите в многомодовото оптично влакно с стъпаловиден профил

Числовата апертура. Важен параметър характеризиране на влакната,
Това е най-числена апертура NA. Тя е свързана с максимален ъгъл ΘA vvodimogov влакна радиация от свободно пространство, в което светлината се подлага на пълно вътрешно отражение и се разпространява през влакно с формулата: NA = грях θA

Производителите са експериментално измерени ъгъл влакна и 9д показват съответстващи цифрова стойност отвор доставя за всеки тип влакна.

Нормализирана честота. Друг важен параметър, характеризиращ влакното и светлината посадъчен през нея, е нормализирания честотен V, което се определя като V = π⋅d⋅NA / λ

Обхватът на събитията. По-строг лечение на разпространение на светлината през влакно да бъде решен вълна уравненията на Максуел. Именно в тази интерпретация на лъчите, свързани с вълните, на различните видове вълни - решаване на уравнения - наречени режими.

Фибрите могат да се разпространяват най-скоро един режим - един вид, и много събития - многофункционални. Мономодни или многомодовото характер ходене на светлината влакна драстично засяга дисперсията, и по този начин, способността за пропускателна влакна. Имайте предвид, че нормализира честотата очевидно зависи от дължината на вълната на светлината.

Фиг. 2.3 показва общата картина на разпространение на светлината на различни видове
влакна: многомодовото пристъпи, многомодовото градиент, и
singlemode влакна стъпаловидно.

Фигура 2.3 - Rasprastrenenie светлина над многомодовото влакно стъпаловидно.

Фигура 2.4 - Rasprastrenenie светлина над многомодовото влакно градиент

Фигура 2.5 - Rasprastrenenie светлина над влакна стъпаловидно един режим