Основные положения геометрической оптики. Числовая апертура. Потери при соединении волокон

№1 Основные положения геометрической оптики

Отражение света. Когда свет падает на границу раздела двух сред, определённая его часть отражается. Количество отражённого света зависит от угла α1 между падающим лучом света и нормалью к поверхности падения. Угол отражения по отношению к нормали к поверхности падения, равный углу падения α1 = α2.

Преломление света. Когда луч света входит под углом падения α в оптически более плотную среду (например, стекло или воду) из оптически менее плотной среды (например, воздуха), то его направление распространения по отношению к нормали к поверхности падения изменяется, он преломляется под углом преломления β.

Для изотропной среды, то есть материала или вещества, имеющего одинаковые свойства во всех направлениях, применим закон Снеллиуса: отношение угла падения к синусу угла преломления является величиной постоянной и идентично отношению с1/с2 скоростей света с1 в первой среде и с2 во второй среде

  где а - угол падения; β - угол преломления;с1-скорость света 1,с2-скорость света 2

Из двух оптических сред более плотной называется та, в которой скорость света меньше.

При переходе из вакуума (воздуха), где свет распространяется со скоростью с₀, в среду со скоростью света с имеет силу отношение

Отношение скорости света с₀ в вакууме к скорости света с в среде называется показателем преломления п  соответствующей среды. Показатель преломления вакуума (воздуха) п₀=1.

 Числовая апертура

Эффект полного внутреннего отражения реализуется в оптических волноводах за счет того, что в середине световода имеется «стеклянная сердцевина» с показателем преломления n₁ и вокруг нее - «стеклянная оболочка" с показателем преломления n₂, при этом n₁>n₂

Из требования sina₀=n₂/n₁следует, что все лучи, отклоняющиеся от оси световода на угол не более (90°-а₀), будут распространяться в сердцевине.

Для того чтобы ввести свет снаружи (воздух с показателем преломления п₀=1) в сердцевину, угол ввода между лучом света и осью световода можно определить в соответствии с законом преломления и получится следующее:

Максимальный возможный угол ввода (лучей на торец световода) называется входной угловой апертурой световода. Она зависит только от двух показателей преломления: п₁ и n₂. Синус входной угловой апертуры называется числовой апертурой NA световода

№23 Потери при соединении волокон

Факторы, которые определяют затухание при использовании любого метода соединения волокон, могут классифицироваться на внутренние, присущие волокнам, внешние и системные.

Внутренние обусловленные погрешностям при изготовлении ОВ. При соединении двух ОВ обычно предполагается, что они идентичны, однако это не так. В процессе производства неизбежно некоторое отклонение геометрических параметров от номинальных. (Небольшая разница в числовой апертуре). Если числовая апертура передатчика меньше принимающей, то потери не возникают. Если диаметр сердцевины передатчика меньше принимающего, то потери не возникают. Расстояние между сердцевиной и оболочкой у двух ОВ разная. Некруглость сердцевины и оболочки.

Внешние приводят к потерям которые являются следствием несовершенства как самой конструкции соединения так и процесса сборки оптического соединителя. Они зависят от таких факторов как: механическая нестыковка (угловое смещение, радиальное смещение, осевое смещение); шероховатости на торце сердцевины; загрезнение участка между торцами волокон.

№26 Разъемные оптические соединители

Оптические соединители - это устройства, предназначенные для оптического соединения компонентов ВОСП. Разъемные оптические соединители - это устройства, допускающие многократные оптические соединения. Они предназначены для обеспечения разъемного подключения соединительных и оконечных шнуров к световоду оборудования, к коммутационному оборудованию в кроссовых и информационным розеткам рабочих мест. Общие технические требования, которым должны отвечать оптические соединители, заключаются в следующем:

- внесение минимального затухания в сочетании с получением высокого затухания обратного рассеяния;

- обеспечение   долговременной   стабильности   и   воспроизводимости параметров;

- минимальные габариты и масса при высокой механической прочности; простота установки на кабель;

простота процесса подключения и отключения;

Виды разъемных соединений контактные, линзовые; симметричные