19. Оптические волокна и кабели. Назначение, принципы действия особенности конструктивной реализации, основные параметры и характеристики.

Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Оптическое волокно, как правило, имеет круглое сечение и состоит из двух частей — сердцевины и оболочки. Для обеспечения полного внутреннего отражения абсолютный показатель преломления сердцевины несколько выше показателя преломления оболочки. Луч света, направленный в сердцевину, будет распространяться по ней. Возможны и более сложные конструкции: в качестве сердцевины и оболочки могут применяться двумерные фотонные кристаллы, вместо ступенчатого изменения показателя преломления часто используются волокна с градиентным профилем показателя преломления, форма сердцевины может отличаться от цилиндрической. Такие конструкции обеспечивают волокнам специальные свойства: удержание поляризации распространяющегося света, снижение потерь, изменение дисперсии волокна и др.

Оптические волокна могут быть одномодовыми и многомодовыми. Диаметр сердцевины одномодовых волокон составляет от 7 до 10 микрон. Благодаря малому диаметру достигается передача по волокну лишь одной моды электромагнитного излучения, за счёт чего исключается влияние дисперсионных искажений. Многомодовые волокна отличаются от одномодовых диаметром сердцевины, который составляет 50 микрон в европейском стандарте и 62,5 микрон в североамериканском и японском стандартах. Из-за большого диаметра сердцевины по многомодовому волокну распространяется несколько мод излучения — каждая под своим углом, из-за чего импульс света испытывает дисперсионные искажения и из прямоугольного превращается в колоколоподобный.

20. Элементы для согласования и управления параметрами световых лучей в волоконно-оптических системах. Примеры реализации таких элементов.

основные элементы: входное кодирующее устройство КУ, передатчик, оптический кабель, ретранслятор Р, приемник, выходное декодирующее устройство ДКУ.

КУ

л

м

р

ФП

У

ДКУ

Передатчик приемник

Кодирующее устройство преобразует исходную информацию в форму, удобную для передачи. Главная часть передатчика - лазер Л (обычно полупроводниковый) Закодированная в электрическом сигнале информация поступает, на модулятор, который управляет интенсивностью излучения лазера.

Далее модулированный оптический сигнал передается по оптическому кабелю к приемнику. В длинных линиях связи могут быть использованы промежуточные ретрансляторы для восстановления уровня передаваемого сигнала. Фотоприемник ФП преобразует оптический сигнал в электрический, который затем усиливается и после декодирования поступает на устройство отображения информации

Основу волоконно-оптической линии связи составляют оптические кабели, изготавливаемые из отдельных световодов. Передача оптической энергии по световоду осуществляется с помощью эффекта полного внутреннего отражения.

В оптических кабелях световоды дополняются элементами, обеспечивающими эластичность и прочность системы. Обычно каждый световод подрывается индивидуальной тонкой защитной пленкой, затеи лгут световодов объединяется общей оболочкой и помешается в защитную оплетку, оюеспечивающую механическую прочность и устойчивость к внешним воздействиям. Все защитные оболочки выполняются из полимеров.