Физические процессы в волоконных световодах - Оптоволоконные проводники

В отличие от обычных кабелей, обладающих электрической проводимостью и током проводимости, ОК имеют совершенно другой механизм -- они обладают токами смещения, на основе которых действует также радиопередача. Отличие от радиопередачи состоит в том, что волна не распространяется в свободном пространстве, а концентрируется в самом объеме световода и передается по нему в заданном направлении (рис.10).

процесс передачи

Рис.10. Процесс передачи:

А -- радиосвязь; б -- волоконно-оптическая связь

Передача волны по световоду осуществляется за счет отражений ее от границы сердцевины и оболочки, имеющих разные показатели преломления. В обычных кабелях носителем передаваемой информации является электрический ток, а в ОК--лазерный луч.

В обычных широко используемых в настоящее время симметричных и коаксиальных кабелях передача организуется по двухпроводной схеме с применением прямого и обратного проводников цепи (рис.11).

передача энергии по двухпроводным (а) и волноводным (б) направляющим средам

Рис. 11. Передача энергии по двухпроводным (а) и волноводным (б) направляющим средам

В световодах, волноводах и других направляющих средах (НС) нет двух проводников, и передача происходит волноводным методом по закону многократного отражения волны от границ раздела сред. Такой отражательной границей может быть металл--диэлектрик, диэлектрик--диэлектрик с различными диэлектрическими (оптическими) свойствами и др.

Граница раздела двухпроводных (двухсвязных) и волноводных (односвязных) НС характеризуется в первую очередь соотношением между длиной волны и поперечными размерами направляющей среды.

При этом должно быть два провода: прямой и обратный, и передача происходит по обычной двухпроводной схеме; в противном случае не требуется двухпроводная система, и передача осуществляется за счет многократного отражения волны от границ раздела сред с различными характеристиками. 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.

Оптические микронные волны подразделяются на три диапазона: инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый (таблица №3). В настоящее время используются в основном волны длиной 0,7...1,6 мкм и ведутся работы по освоению ближнего инфракрасного диапазона: 2; 4; 6 мкм.

Таблица №3

Диапазон

ИКЛ

ВЛ

УФЛ

F , Гц

1012... 1014

10--14... 1015

1015... 1017

Л, мкм

0,75...100

0,4...0,75

0,01...0,4

Таким образом, для передачи электромагнитной энергии применяются электрические оптические кабели, а также радиосвязь (таблица №4).

Таблица №4 - (Передача по электрическим (ЭК), оптическим (ОК) кабелям и радиосвязным каналам (РС))

Среда передачи

НС

НС

ОС

Ток

IФ

IСм

IСм

В разных системах используются различные среды (направляющая или открытая) и токи ( и ). Особенности этих НС связаны с частотными ограничениями при передаче энергии.

Принципиально различен частотный диапазон передачи по волноводным и двухпроводным системам. Волноводные системы имеют частоту отсечки -- критическую частоту, ведут себя как фильтры ВЧ, и по ним возможна лишь передача волн длиной менее чем. Двухпроводные системы свободны от этих ограничений и способны передавать весь диапазон частот -- от нуля и выше.

Похожие статьи




Физические процессы в волоконных световодах - Оптоволоконные проводники

Предыдущая | Следующая