Лазерные системы обработки и передачи информации

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»


Подробнее эти вопросы обсуждаются в последующих разделах.


РАЗДЕЛ 6. СТУПЕНЧАТЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА


В предыдущих разделах для описания распространения оптического излучения использовалась лучевая модель, пригодная для приближенного описания большинства эффектов, наблюдаемых в волоконно-оптических системах передачи информации. В этом случае считается, что световые лучи последовательно отражаясь от границы «сердцевина — оболочка» распространяются по зигзагообразным траекториям (рис. 6.1).

лучевой модели


В оптических волокнах условие малости длины волны света по сравнению с радиусом сердцевины часто не выполняется, поэтому в действительности оптоволокно следует рассматривать как диэлектрический волновод.


Даже в простейшем случае ступенчатого цилиндрического волокна с бесконечно толстой оболочкой решение уравнений Максвелла представляет довольно сложную задачу.


В то же время теория распространения мод в диэлектрических волноводах дает возможность изучать распространение света в оптических волокнах с сердцевиной очень малого диаметра, позволяет рассчитать распределение мощности в волокне и обнаружить еще одну разновидность временной дисперсии — внутримодовую дисперсию (ее называют также волноводной дисперсией).


Уравнения Максвелла для случая распространения электромагнитной волны в свободном от зарядов диэлектрике имеют следующий вид:


дБ


rot E = —    ,


dt


rot H = ddD 5    (6.1)


div D = 0,


div Б = 0,


где D = e0e E — вектор электрического смещения; Б = m# H — вектор магнитной индукции.


Решения уравнений (6.1) должны удовлетворять только разрыву функции e(r) в точке r = а и имеют вид функций Бесселя (рис. 6.2) в области сердцевины оптоволокна и функций Ганкеля (рис. 6.3) — в области оболочки.



При r < а аксиальные составляющие поля определяются выражениями

Скачать в pdf «Лазерные системы обработки и передачи информации»