Реферат: Оптические волокна
Погрешность концентричности модового поля определяется как расстояние (на сечении ОВ) между центром модового поля и центром окружности сечения внешней поверхности оболочки ОВ. Погрешность концентричности модового поля измеряется в абсолютных величинах и не должна превышать 1 мкм.
Числовая апертура.
Для многомодовых волокон числовая апертура NA определяется как синус наибольшего угла Jm меридианного луча, который может направляться волокном:
NA = sinJm
Здесь Jm - угол в свободном пространстве относительно оси ОВ, т.е. угол ввода оптического излучения в ОВ. Меридианный луч - луч, лежащий в плоскости оси ОВ. Числовая апертура может быть рассчитана через показатели преломления сердцевины n1 и оболочки n2:
NA = (n12 - n22)1/2
В заключении хотелось бы привести один интересный пример изготовления оптических волокон на основе фотонных кристаллов.
Создание фотонных кристаллов и оптических волокон («дырчатых» световодов) на их основе является одним из наиболее значительных доствижений оптических технологий последних лет. Это научное направление в настоящее время бурно развивается: в мире стремительно растет число научных групп, занимающихся исследованиями фотонных кристаллов, открываются новые потенциальные области их применения.
В настоящее время известны два типа волоконных световодов со структурой фотонных кристаллов. Это волоконные световоды со сплошной световедущей жилой, о которых упоминалось выше, и волоконные световоды с полой световедущей жилой. В России и те, и другие называются дырчатыми волокнами, хотя на самом деле между ними существует важное различие в механизмах, обеспечивающих волноведущие свойства световодов.
Дырчатый световод со сплошной световедущей жилой представляет собой сердцевину из кварцевого стекла в оболочке из фотонного кристалла (кварцевое стекло с воздушными полостями-каналами), имеющей более низкий средний коэффициент преломления по отношению к жиле. Поэтому волноведущие свойства таких световодов обеспечиваются одновременно двумя эффектами: полного внутреннего отражения, как в обычных световодах, и зонными свойствами фотонного кристалла. Наличие оболочки в виде фотонного кристалла существенно отличает дырчатые волокна от обычных волоконных световодов.
 |  |
| Рис. 7. Поперечное сечение дырчатого волокна со сплошной световедущей жилой в центре | Рис. 8. Поперечное сечение дырчатого волокна с полой световедущей жилой |
Дырчатые световоды с большим диаметром световедущей жилы также могут использоваться в качестве среды передачи световых потоков высокой интенсивности.
Благодаря своим уникальным дисперсионным свойствам, дырчатые световоды уже находят свое применение в качестве компенсаторов дисперсии в волоконных системах связи. Они достаточно легко и с малыми потерями привариваются к стандартному оптическому волокну и совмещаются с другими элементами волоконно-оптических систем.
В дырчатом волокне с малыми размерами соответствующей жилы снижаются пороги всех нелинейных эффектов, что представляет большой интерес для создания эффективных рамановских лазеров и усилителей, генераторов континуума и оптических переключателей. Очень привлекательной является идея создания генератора суперконтинуума — источника белого света с очень высокой энергетической яркостью. Такие источники могут применяться в DWDMсистемах, а также в спектроскопии и метрологии.
Технология изготовления дырчатых волоконных световодов с полой световедущей жилой практически не отличается от технологии аналогичных световодов со сплошной световедущей жилой. Основное отличие этого волокна заключается в том, что световедущая жила представляет собой не кварцевый стержень, а воздушную полость с диаметром, превышающим диаметр d регулярных воздушных каналов в оболочке (рис. 8). Такая структура может направлять излучение видимого и ближнего ИК диапазонов. В этом случае волноводный режим обеспечивается исключительно зонной структурой фотонного кристалла. Свойства дырчатых световодов с полой световедущей жилой (потери, дисперсионные и нелинейные характеристики) изучены недостаточно. Ясно лишь то, что свет в таких световодах, в отличие от стандартных, распространяется преимущественно в полой сердцевине, а не по кварцу. Казалось бы, что потери в таких световодах должны быть очень низкими, так как материальное поглощение и релеевское рассеяние в воздухе ничтожны по сравнению с кварцевым стеклом.
Дырчатые световоды со сплошной световедущей жилой в ближайшие годы могут найти практическое применение в широкополосных волоконно-оптических сетях в качестве среды передачи оптических сигналов и функциональных устройств волоконных сетей связи.
Çàêëþ÷åíèå
Ìû ðàññìîòðåëè ñòðîåíèå è îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè îïòè÷åñêèõ âîëîêîí. Õîòåëîñü áû äîáàâèòü ÷òî îïòè÷åñêèå âîëîêíà ïðèìåíÿþòñÿ åùå è äëÿ ïîëó÷åíèÿ âñåâîçìîæíûõ ñâåòîâûõ ýôôåêòîâ â ÷àñòíîñòè: ñâåòîâîå îôîðìëåíèå, äèçàéí, ðåêëàìà. Øèðîêîìó ïðèìåíåíèþ ñïîñîáñòâóåò áåçîïàñíîñòü ïðèìåíåíèÿ ýëåìåíòîâ âîëîêíà. Êðîìå òîãî èõ èñïîëüçóþò â ðàçëè÷íûõ ìåäèöèíñêèõ ïðèáîðàõ òàêèõ êàê çîíäû. Èñïîëüçîâàíèå òàêèõ âîëîêîí ïîçâîëÿåò óëó÷øèòü óãîë çðåíèÿ ïðèáîðà äî 120 ãðàäóñîâ, à óãîë ïîâîðîòà ðàñøèðèòü äî 4-õ íàïðàâëåíèé.
Åùå îïòè÷åñêîå âîëîêíî øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè ñîçäàíèè ëîêàëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñåòåé, à â îïòè÷åñêèõ ëèíèÿõ ñâÿçè áëàãîäàðÿ îïòè÷åñêèì âîëîêíàì î÷åíü íèçêèé óðîâåíü øóìîâ, ñîîòâåòñòâåííî âûøå êà÷åñòâî.
Анализируя вышеизложенные особенности оптических волноводов, мы убедились, что есть основания считать, что Оптическое волокно считается не только самой совершенной физической средой для передачи информации, но и самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния.
План
1. Введение
- Оптическое волокно, как среда передачи данных.
2. Конструкция оптического волокна
3. Параметры оптических волокон:
- Геометрические
- Оптические
4. Заключение:
- Оптические волокна на основе фотонных кристаллов.
Список использованной литературы:
1. «Волоконно-оптические системы» Справочник под ред. Гроднева И.И. 1993 г.