Вопрос 2.

Билет 2.

Вопрос 1.

Экспоненциальное затухание.

Затухание колебаний: A0 — первонач. амплитуда; Т — период.

В этом случае З. к. имеет экспоненциальный хар-р, т. е. размахи колебаний убывают по закону геом. прогрессии (рис.)

Вопрос 2.

Материалы для изготовления волоконных световодов, прозрачных в УФ и ИК областях спектра.

Оптич. потери (теоретические) у бескислородных оптич. стекол на 1-3 порядка ниже, чем у оксидных. В качестве таких материалов для ИК диапазона используют обычно разл. халькогенидные стекла, содержащие As, S (Se, Те), Sb, P, Tl, Ge и др. Наим. оптич. потерями в ИК диапазоне обладают оптич, волокна на основе галогенидов Ag, Tl и их твердых р-ров и волоконные световоды на основе фтороцирконатных (содержат Zr, F с добавлением Ва, Na, РЗЭ и др.) и халькогенидных стекол [содержат As-S(Se)-Ge].

Выделяют также кварцевые стекла, уникальные по термо- и хим. стойкости, огнеупорности и др. св-вам. Стеклообразный SiО₂-осн. компонент кварцевых оптич. волокон для протяженных волоконно-оптич. линий связи; такие волоконно-оптич. материалы характеризуются миним. оптич. потерями на поглощение (~ 10^-6 см^-1). Для линий протяженностью 10-100 м используют также оптич. волокна на основе прликомпонентных стекол и полимеров (оптич. потери ~ 10^-3 — 10^-5 см^-1).

Оптич. потери (теоретические) у бескислородных оптич. стекол на 1-3 порядка ниже, чем у оксидных. В качестве таких материалов для ИК диапазона используют обычно разл. халькогенидные стекла, содержащие As, S (Se, Те), Sb, P, Tl, Ge и др. Наим. оптич. потерями в ИК диапазоне обладают оптич, волокна на основе галогенидов Ag, Tl и их твердых р-ров и волоконные световоды на основе фтороцирконатных (содержат Zr, F с добавлением Ва, Na, РЗЭ и др.) и халькогенидных стекол [содержат As-S(Se)-Ge].

По спектральному диапазону различают оптические материалы, пропускающие в УФ, видимой и ИК областях спектра. Некоторые оптические материалы характеризуются широким плато спектрального пропускания, иногда разбиваемого на отдельные окна прозрачности селективными полосами поглощения примесей. Для работы в УФ ( > 0,2 мкм), видимой и ближней ИК областях спектра применяют гл. обр. кварц, фториды Li и Na; для работы в средней и дальней областях ИК спектра-преим. бескислородные оптические материалы. Такие оптические материалы, как Si, Ge, GaAs, InSb, пропускают только ИК излучение; галогениды щелочных металлов, BaF₂, ZnSe прозрачны в видимой, ближней и средней ИК областях спектра; КСl, GaAs, TlBr-TlI и др. пропускают интенсивное лазерное ИК излучение.

Материалы для изготовления световодов. Световоды изготовляют из оптического стекла и полимерных материалов. Световоды из оптического стекла имеют высокую оптическую однородность и механическую прочность.

Стекла, используемые для жилы и оболочки, должны быть химически и технологически совместимы [Семибр]. Химически совместимыми считаются стекла, у которых на поверхности спекания не образуются кристаллы, не нарушается поверхность раздела при появлении пузырьков и диффузии ионов. Технологически совместимыми являются стекла, имеющие в диапазоне температур от 20 ° С до температуры спекания близкие значения коэффициентов линейного расширения, а также одинаковые вязкости при температуре выработки.

Стекла для ВОЭ объединены в серию В. Марку стекла обозначают в зависимости от назначения стекла буквенным индексом: ВС - стекло для жилы (сердцевины), ВО - стекло для оболочки бесцветное, ВТО - стекло для темной оболочки, а также значением среднего температурного коэффициента линейного расширения.

В качестве материала жилы для волоконных деталей, работающих в ИК области спектра, используют бескислородные стекла. Световоды без оболочки хорошо вытягиваются из кварца, они имеют высокую однородность и прозрачность в видимой и УФ областях спектра, высокую механическую прочность.

Для изготовления оптического волокна применяют также высокопрозрачные полимеры - сополимеры метилметакрилата и метилакрилата. Полимерные материалы термостойки до 80° С, гибки, радиационно-стойки, однако имеют недостаточно высокую однородность.

Многожильные световоды для высокоразрешающих ВОЭ изготовляют перетяжкой пакета одножильных световодов в один многожильный при температуре пластической деформации стекла.

К оптическим стеклам, применяемым для изготовления световодов и волокон спеченных пластин, используемым в электронно-оптических приборах, предъявляют дополнительные требования: стекла жилы и оболочки не должны химически взаимодействовать с материалом фотокатода; материалы световода должны быть согласованы с материалом колбы по коэффициенту линейного расширения.

Фоконы - волоконные элементы с коническими световодами, их применяют для изменения масштаба изображения и выравнивания кривизны поля оптических систем.

Микроканальные пластины представляют собой элементы, состоящие из большого количества прямых стеклянных капилляров диаметром 10-20 мкм при толщине стенок каналов 1,5-3 мкм. Используют их для усиления яркости изображения в электронно-оптических преобразователях.

Билет 3.

Вопрос 1.

Полное внутреннее отражение на цилиндрической поверхности раздела двух диэлектрических сред.

Вопрос 2.

Билет 4.

Вопрос 1.

Планарный световод.

Вопрос 2.

Материалы для изготовления планарных световодов.

П ланарный световод является основой почти всех устройств интегральной оптики: модуляторов, переключателей, дефлекторов света, микролазеров, соединителей, фильтров, направленных ответвителей и т. д. Он состоит из планарной пленки или полоски с малым оптическим поглощением и показателем преломления n₁ выше, чем у подложкиn₂  и окружающей среды n₀ (рис. 13), т. е.   .

Выбор и подготовка материалов пленки и подложки, метод нанесения пленки должны обеспечивать получение однородной структуры с малым поглощением и рассеянием. Для пленок, работающих только в качестве пассивных волноводов и не выполняющих никаких активных функций, например усиления либо модуляции, необходимо только малое затухание. Такие пленки изготавливаются из аморфных материалов, а именно стекла или таких синтетических материалов, как полиуретан, полиэфирный эпоксид и органические полимеры. В качестве подложки, как правило, применяют стекло, если интегральное устройство не требует другого материала. Пленки с малыми потерями из этих материалов толщиной от 1 до 10 мкм чаще наносят электронно-лучевым распылением. Известны методы образования тонкого слоя в материале стеклянной пластины вследствие химической реакции замещения при температурах порядка 400 °С. Затухание пленки для волн в красном и инфракрасном диапазонах не должно превышать 1 дБ/км.

Балет 5.

Вопрос 1.

Вопрос 2.

Инжекционные п\п лазеры.

Билет 6.

Вопрос 1.

Под фазовым объемом понимается пространственная фигура в виде усеченного конуса, опирающаяся на торец сердцевины и имеющая раскрыв, определяемый числовой апертурой.

Характеристическое уравнение для волоконного цилиндрического световода:

Решения этого уравнения будут определять распространяющуюся волновую моду в волокне со ступенчатым профилем n.

Вопрос 2.

Технология изготовления планарных световодов.

П ланарный световод является основой почти всех устройств интегральной оптики: модуляторов, переключателей, дефлекторов света, микролазеров, соединителей, фильтров, направленных ответвителей и т. д. Он состоит из планарной пленки или полоски с малым оптическим поглощением и показателем преломления n₁ выше, чем у подложкиn₂  и окружающей среды n₀ (рис. 13), т. е.   .

Выбор и подготовка материалов пленки и подложки, метод нанесения пленки должны обеспечивать получение однородной структуры с малым поглощением и рассеянием. Для пленок, работающих только в качестве пассивных волноводов и не выполняющих никаких активных функций, например усиления либо модуляции, необходимо только малое затухание. Такие пленки изготавливаются из аморфных материалов, а именно стекла или таких синтетических материалов, как полиуретан, полиэфирный эпоксид и органические полимеры. В качестве подложки, как правило, применяют стекло, если интегральное устройство не требует другого материала. Пленки с малыми потерями из этих материалов толщиной от 1 до 10 мкм чаще наносят электронно-лучевым распылением. Известны методы образования тонкого слоя в материале стеклянной пластины вследствие химической реакции замещения при температурах порядка 400 °С. Затухание пленки для волн в красном и инфракрасном диапазонах не должно превышать 1 дБ/км.

Билет 7.