Лазерные системы обработки и передачи информации

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»

я, > пг

Рис. 4.2. Распространение света в оптическом волокне: АА‘- осевой луч; ВВ‘- луч, распространяющийся под критическим углом; СС — луч, входящий в волокно под углом


больше критического


Все лучи, входящие в торец волокна под углом, меньшим am, будут распространяться в сердцевине волокна в идеале без ослабления, многократно отражаясь от границы раздела «сердцевина — оболочка».


В зависимости от угла входа в волокно разные лучи будут проходить различные расстояния: от l (для осевого луча) до //cos0m (для «критического» луча).


Определим углы am и jm, исходя из закона Снелля при допущении, что показатель преломления внешней среды (воздуха) па = 1:


sin a = n1sin j = n1cos 0 .    (4.3)


При угле падения, равном критическому


sin am = n1sin jm = n1cos 0C .    (4.4)


Воспользуемся выражением (4.2) и выразим sin am через показатели преломления сердцевины и оболочки:


(4.5)


sin am = n?-n? .


Обозначив An = n1 — n2 и n = (n1 + n2)/2, получим окончательно


Чем больше am , тем большая часть света поступает в волокно и распространяется по нему за счет полного внутреннего отражения.


Способность собирать свет характеризуют величиной числовой апертуры волокна: NA = па sin am.


Очевидно, что при па = 1 числовая апертура оптического волокна равна


NA = sin am = V2nDn .    (4.7)


Рассмотрим процесс ввода оптического излучения в волокно подробнее.


Пусть имеется малоразмерный изотропный источник света (ламбертовский излучатель), изображенный на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Модель ламбертовского излучателя


Оптическая мощность, излучаемая в малый телесный угол по перпендикуляру к излучаемой поверхности, равна /(0) = /ocos0.

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»