Понятие числовой апертуры

Для выходного отверстия световода действительны те же принципы, что и для входного. Числовая апертура определяет конус или угол расходимости светового излучения на выходе волокна аналогично тому, как она определяет угол ввода (угол сходимости) на входе волокна. Максимальная эффективность соединения двух оптических волокон достигается при условии максимальной передачи световой энергии с выходного отверстия одного волокна во входное отверстие другого на их стыке и зависит от степени близости числовых апертур соединяемых волокон. Необходимо также учитывать, что оптический источник (лазер) имеет свой конус расходимости, который должен соответствовать конусу сходимости волокна, а в окончании оптической линии конус сходимости оптического детектора должен соответствовать конусу расходимости волокна.
Понятие числовой апертуры (NA) применимо только к случаю, когда весь свет распространяется в области сердцевины. Однако, на самом деле область распространения света в волокне шире сердцевины, поскольку она включает также и некоторую часть оболочки, не выходя за внешний диаметр волокна. Эту область действительного распространения света называют активной областью волокна. Для определения размера активной области введено понятие диаметр поля мод. На рис. 9.7 показано соотношение диаметра поля мод, внешнего диаметра волокна и диаметра оболочки. Видно, что значительная часть световой энергии (около 35 %) распространяется в оболочке волокна.
Частота, соответствующая этому значению длины волны, называется частотой отсечки и является граничной точкой, ниже которой данное волокно не может использоваться в одномодовом режиме. Частота отсечки является функцией от геометрических параметров и оптических свойств волокна, а именно, от диаметра сердцевины и разности показателей преломления материалов волокна. Поскольку все эти факторы можно контролировать в процессе производства волокна, можно изготовить волокно с той частотой отсечки, которая необходима для системы передачи. При этом одновременно меняется диаметр сердцевины и показатели преломления. Если диаметр волокна несколько увеличить, то на более короткой длине волны оно будет действовать как волокно с увеличенным показателем преломления сердцевины. Рабочая длина волны волокна всегда должна быть меньше длины волны отсечки. Частота отсечки является наиболее существенной характеристикой, если в волокне распространяются сигналы более чем одной длины волны. В таком режиме волокно используется в системах с частотным мультиплексированием сигналов по длине волны.
Диаметр поля мод увеличивается с ростом рабочей длины волны и при определенном значении длины волны становится настолько большим, что в одномодовом волокне появятся моды распространения, т.е. одномодовое волокно начнет действовать как обычное многомодовое.

Кабельное телевидение

© 2009-2010