Главная  Развитие оптической связи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [ 8 ] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

д=!iz~!iZ!?£ = 0,003 - 0,01.

(2.2).

Для градиентного световода, имеющего параболический профиль показателя преломления и = 2, следовательно, получим

Иг = И0

1-2Д

Для ступенчатого ППП показатель степень и = со, т.е. получим известное выражение

«2 = «i[l-A].

Сердцевина служит для передачи электромагнитной энергии, а назначение оболочки-в основном создание лучщих условий отражения на границе сердцевина-оболочка и защита от излучения энергии в окружающее пространство.

Передача осуществляется в оптическом диапазоне волн (к в микрометрах), что соответствует спектру частот/= Ю- Ю Гц.

Рассмотрим физические процессы, происходящие при распространении электромагнитных волн в волоконных световодах. В отличие от обычных кабелей, обладающих электрической проводимостью, ОК имеют соверщенно другой механизм, а именно токи смещения, на основе которых действует также радиопередача. Отличие от радиопередачи состоит в том, что волна распространяется не в свободном пространстве, а концентрируется в самом объеме световода и передается по нему в заданном направлении (рис. 2.2).

Передача волны по световоду осуществляется за счет отражений ее от границы сердцевины и оболочки, имеющих разные показатели преломления ,«i и иг-

В обычных кабелях носителем передаваемой информации является электрический ток, а в ОК-лазерный луч. В щироко применяемых в настоящее время симметричных и коаксиальных кабелях передача осуществляется по двухпроводной схеме с применением прямого и обратного проводников цепи (рис. 2.3, а). Так же работают воздущные линии и сверхпроводящий кабель.



Рис. 2.2. Процесс передачи: а-по радио; б-по световоду




Л.>с6

dL\X<dL

Рис. 2.3. Передача энергии по двухпроводным (а) и волноводным (б), направляющим системам

В световодах, волноводах и других направляющих системах нет двух проводников и передача происходит волноводным методом по закону многократного отражения волны от границы раздела сред (рис. 23,6).

Такой отражательной границей может быть металл-диэлектрик, диэлектрик-диэлектрик с различными диэлектрическими (оптическими) свойствами и др. На волноводном принципе действуют световод, волновод, диэлектрический волновод и другие конструкции направляющих систем (НС).

Граница раздела двухпроводных (двухсвязных) и волноводных (односвязных) направляющих систем характеризуется прежде всего соотношением между длиной волны Х и поперечными размерами НС d.

При k>d требуй»гея два провода (прямой и обратный) и передача происходит по обычной двухпроводной схеме. При X<d не требуется двухпроводной системы и передача происходит за счет многократного отражения волны от границ

раздела сред с различными покавателями преломления.

Поэтому передача по волноводным системам (световодам, волноводам и другим НС) возможна лишь в диапазоне очень высоких частот, когда длина волны меньше, чем поперечные размеры (диаметр НС).

Особенности различных НС связаны с частотными ограничениями при передаче энергии по различным системам (рис. 2.4). Принципиально различен частотный диапазон

дБ/км


Рис. 2.4. Затухание сигнала в двухпроводных (7) и волноводных (2) системах



передачи по волноводным и двухпроводным системам. Волноводные системы имеют частоту отсечки-критическую частоту /о, работают как фильтры высокой частоты и по ним возможна лишь передача волн длиной меньше чем Xq. (Только гибридная волна НЕц в световоде не имеет критической частоты.) Двухпроводные системы свободны от этих ограничений и способны передавать весь диапазон частот от нуля и выше. Правда, потери и затухание в них больше.

В табл. 2.1 приведена частотно-волновая классификация применяемых в настоящее время НС с указанием числа передаваемых каналов связи N.

Таблица 2.1. Частотно-волновая классификация НС

Параметр

/, Гц X, м d N

10 10 20 см 10

10 10 3 мм 100

10«

4 мм 1000

2 мм 1000

JQ10-11

10- 50 мм

JQ14-15

10 50 мкм 10000

Воздушная линия (ВЛ), симметричный (СК), коаксиальный (КК) и сверхпроводящий (СПК) кабель используются на волнах длиной больше поперечных размеров (k>d), и здесь применяются двухпроводные системы (кривая 1, рис. 2.4). Волновод (В) и оптический кабель (ОК) работают на очень коротких волнах (X<d), и здесь действует волноводный принцип передачи (кривая 2, рис. 2.4).

На рис. 2.5 показаны предельные случаи распространения малых длин волн при Х-О (рис. 2.5,а) и волн, соизмеримых с диаметром световода при l-d (рис. 2.5,6). В первом случае и /-00, угол 9-90°) отражений мало и волна стремится к прямолинейному движению вдоль световода. В этом случае передача по световоду проходит в выгодных условиях.

\ \У4

\ Л 1

\ /Ш

V !

e = 0

- - „ =a

Рис. 2.5. Распространение волны в световоде для частот; а-очень высоких; б-менее высоких; в-критических



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [ 8 ] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

0.0019