Режимы распространения (моды волокна)

Рассмотрим принципы распространения световых волн в оптическом волноводе, который является закрытой средой распространения. На рис. 9.4,а показан источник света, освещающий с одного торца отрезок оптического волокна. Обратите внимание, что если свет от источника не сфокусирован, его лучи расходится с очень широким углом, так что большая часть света не попадает в световод и лишь незначительная доля световой энергии источника достигает выхода. На рис. 9.4,6 показано, как в световод направляется узкий сфокусированный световой луч. Большая часть энергии источника теперь попадает внутрь и оказывается затем на выходе световода. Очевидно, более эффективной будет передача света от такого источника, который испускает узкий направленный луч.
Важнейшим понятием оптоволоконной техники является мода световода. На том же рис. 9.4 показано, что внутри световода существует несколько возможных путей распространения светового луча внутри световода (в случае, показанном на рисунке их три). Путь распространения зависит от угла ввода света. Эти различные пути светового луча и называются модами. Какой бы ни была направленность излучения источника, некоторая часть лучей будет распространяться прямо вдоль центральной оптической оси световода, являющейся кратчайшим из возможных путей светового луча в волокне. Волна, распространяющаяся по этому пути, не отражается от стенок и называется основной модой световода. Две другие моды, показанные на рисунке, распространяются с отражением. Световая волна, распространяющаяся по каждому из отраженных путей, называется модой распространения. Отраженных путей могут быть сотни и нумеруются они целочисленными значениями (первая, вторая и так далее), называемыми порядком моды.
На рис. 9.4,6 показаны моды распространения высших и низших порядков. Моды высших порядков соответствуют более длинным путям распространения волны, а моды низших порядков соответствую более коротким путям. Очевидно, все отраженные пути длиннее прямого пути, поэтому основная мода проходит световод за кратчайшее время. Все моды, включая основную, распространяются в материале волокна с одной скоростью, однако, из-за переотражений модам распространения требуется для прохода через весь световод больше времени, чем основной моде, и, чем выше порядок моды, тем больше время ее распространения. Обратите внимание, что мода является характеристикой не световой волны, а самого световода и определяется его геометрическими параметрами.

Кабельное телевидение

© 2009-2010