'

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ПО ОПТИЧЕСКИМ ВОЛОКНАМ

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ПО ОПТИЧЕСКИМ ВОЛОКНАМ Физические процессы в волоконных световодах Передача по волоконным световодам осуществляется в оптическом диапазоне волн f=1014 – 1015 Гц (?=3 – 0,3мкм) 6 – 50 и 125 – 500 мкм. Диаметр сердцевины и оболочки Точное описание процесса распространения световых воли в волоконных световодах возможно лишь на основе уравнений электродинамики, т.е. методами волновой теории.


Слайд 1

Основные положения лучевой оптики при распространении света в волоконных световодах


Слайд 2


Слайд 3

?>?кр


Слайд 4


Слайд 5


Слайд 6

или


Слайд 7


Слайд 8


Слайд 9


Слайд 10

?n=10-2 – 10-3


Слайд 11


Слайд 12

Основные положения волновой теории для ступенчатых волоконных световодов Уравнения электромагнитного поля для ступенчатого световода


Слайд 13


Слайд 14

Для монохроматических гармонических полей, для которых


Слайд 15

Примем следующие условия 1. Считаем, что поле на внешней поверхности оптической оболочки пренебрежимо мало, т.е. можно считать, что оболочка в радиальном направлении простирается до бесконечности (b??). Это существенно упрощает решение задачи и позволяет получить результаты, которые могут быть использованы на практике для реальных световодов. Указанное допущение сводит задачу к рассмотрению модели световода, у которой сердцевина с n1 радиуса а окружена средой (бесконечной оболочкой) с n2


Слайд 16

2. Известно, что на поверхности раздала двух диэлектрических сред с различными значениями ? граничные условия для векторов электромагнитного поля имеют следующий вид:


Слайд 17

3. При анализе решений поставленной задачи следует иметь в виду, что функции, описывающие поведение поля в сердцевине и оболочке, исходя из физической сущности процесса, должны иметь разный характер. Функции для сердцевины (0<r<a) должны быть конечными по величине, а для оболочки (r>a) долины описывать спадающее в радиальном направлении поле.


Слайд 18

4. Принимаем цилиндрическую систему координат r, ?, z, причем ось z совмещаем с осью световода. Распространяющиеся вдоль оси z световода моды, удовлетворяющие уравнениям (1.11), представляются обычно в виде изменяющихся по оси z функций


Слайд 19

Определение составляющих электромагнитного поля. Дисперсионное уравнение уравнение Максвелла в цилиндрической системе координат


Слайд 20

g1 – поперечная составляющая волнового числа в сердцевине; ? – коэффициент распространения в световоде; k1 – волновое число сердцевины световода показателем преломления n1 волновое число вакуума.


Слайд 21


Слайд 22


Слайд 23

для сердцевины Для оболочки


Слайд 24

поперечная составляющая волнового числа в оболочке световода


Слайд 25


Слайд 26

для коэффициента распространения ?, которое носит название дисперсионного уравнения


Слайд 27

Характеристики распространения и типы направляемых волн Для симметричных волн


Слайд 28

Для несимметричных дипольных волн


Слайд 29


Слайд 30

Характеристическое уравнение для LP мод имеет весьма простую форму Для одномодовой системы, которая работает на гибридной волне НЕ11, получаем


Слайд 31

Коэффициент распространения может быть рассчитан по формуле В предельных случаях при критической частоте (f0) и больших расчётных частотах имеем


Слайд 32

определим критическую частоту световода:


Слайд 33

критическая длина волны


Слайд 34

Значение корней Бесселевых функций Pnm g1a=V0


Слайд 35

нормированная частота Значения нормированной частоты и тип соответствующей моды


Слайд 36

При значении g1а=2,405 критическая частота использования одномодового волокна Число типов волн в световоде зависит от диаметра сердцевины d=2a и длины волны ? и определяется по выражению:


Слайд 37

Обычно и лежит в пределах ?=0,003 – 0,01


Слайд 38

Для градиентного световода, имеющего параболический профиль показателя преломления и=2 получается Для ступенчатого профиля показателя преломления показатель степени и??, т.е. получается известное выражение


Слайд 39

число мод для ступенчатого волокна для градиентного


Слайд 40

Фазовая и групповая скорости. Волновое сопротивление


Слайд 41


Слайд 42

Групповая скорость распространения по световоду определяется выражением


Слайд 43

Волновое сопротивление световода предельное значения волнового сопротивления сердцевины оболочки


Слайд 44

В реальных условиях волновое сопротивление световода имеет промежуточное значение численно составляет примерно 250 – 260 Ом


×

HTML:





Ссылка: