Световодная линия передачи

Световодом называется линия передачи, предназначенная для направления света в узком пространственном канале.

Световодные линии используются для связи на расстояниях от нескольких миллиметров до многих километров. Малые расстояния встречаются в узлах аппаратуры, а большие - в дальней оптической связи. Перспективность оптических систем обусловлена возможностью передачи огромного количества информации на большие расстояния при малых затратах энергии.

К достоинствам световодных линий передачи относятся малый диаметр оптоволокна, высокая гибкость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям, малый уровень взаимных помех между волокнами, высокая скорость передачи информации, высокая стабильность параметров, широкая полоса пропускания и сравнительно низкая стоимость.

Из всех известных световодов лучшими являются волоконные.

По конструкции волоконные световоды делятся на две группы - однослойные и многослойные. Многослойные световоды состоят из двух и более слоев материалов с разными свойствами. Кроме того, и в однослойном волокне оптическая плотность материала может быть не постоянна в радиальном направлении. Такие световоды называются градиентными.

В градиентном волокне показатель преломления плавно убывает по радиусу от максимума в центре волокна, то есть на оптической оси световода. При распространении по градиентному волокну световая энергия концентрируется в центре волокна за счет большой оптической плотности материала.

На рис. 5.4 а показано поперечное сечение двухслойного волоконного световода.

Рис. 5.4. Волоконный световод

Волокно состоит из сердечника и оболочки, которые являются оптически прозрачными диэлектриками. Для полного внутреннего отражения показатель преломления сердечника должен быть выше.

Для того чтобы свет попал в волокно, его торец надо осветить. При этом лучи падают на торец волокна под разными углами. Часть лучей, упавших под большими углами к оси, уйдет за оболочку, и их энергия будет потеряна. А оставшаяся часть будет распространяться в волокне по законам поверхностной волны. Отсюда следует, что световод обладает способностью собирать лучи. Этот механизм иллюстрирует рис. 5.4 б.

Луч, помеченный цифрой 1, упал полого, достаточно для того, чтобы полностью отразится от границы волокна. Он и дальше будет распространяться в световоде. Луч 2 падает под углом, меньшим угла полного внутреннего отражения и покидает пределы волокна.

По световодам можно передавать симметричные и несимметричные гибридные волны. Особенностью гибридных волн является отсутствие критической частоты в определенном диапазоне частот, позволяющее осуществлять передачу на любых частотах этого диапазона. Из гибридных волн чаще всего используют моду НЕ₁₁, обладающую наибольшей широкополосностью.

Для обеспечения передачи световой энергии используют оптические кабели связи, которые сокращенно обозначаются ОКС.