Многомодовые волокна

В общем случае, чем больше размах отклонений и чем меньше период, тем больше потери. Однако в многомодовых волокнах потери могут возникать, даже если условия взаимодействия мод не удовлетворяются. В этом случае распространение моды в областях с меньшим диаметром приобретает характер вытекающей или излучаемой волны.

image6

Такие потери существенно увеличиваются при увеличении разницы между показателями преломления в областях сердцевины и оболочки. Увеличение разницы между показателями преломления можно считать повышением отражательной способности границы, т. е. увеличением отражения от границы раздела, так что метр за метром эффект усиливается. В совокупности все эти особенности объясняют, почему сложно обеспечить распространение с малыми потерями мод высоких порядков в волокнах с очень высокой числовой апертурой. Кроме того, неоднородности волокна, возникающие в процессе вытяжки, могут также изменить светопроводящие свойства волокна при изгибе волновода. На рисунке показано, как пучок света, распространяющийся по волокну, выходит за пределы критического угла и не полностью отражается от одной из поверхностей, что приводит к потерям в области оболочки. Потери, связанные с изгибами, часто встречаются в тех случаях, когда волоконно-оптический датчик должен быть расположен в ограниченном пространстве, что приводит к необходимости плотного сматывания волокна и возникновению резких изгибов из-за большой кривизны; а также в тех случаях, когда волоконный волновод в недостаточной степени защищен от микроизгибов защитным материалом, окружающим волокно. Микроизгибы часто обусловлены дефектами в защитном покрытии волокна, такими как пустоты, крупицы примесей или неоднородности покрывающего материала. На рисунке показан результат использования волокна с плохо выполненным защитным покрытием. При наматывании такого волокна с увеличенным натяжением проявление дефектов имеет тенденцию усиливаться, что приводит к высоким потерям. Второй часто встречающейся причиной микроизгибов может стать наматывание волокна на предметы с грубой поверхностью.

См. также:  Статистика регистрации оптического излучения

Второй важный механизм потерь в оптическом волокне обусловлен поглощением фотонов при электронных или колебательных переходах в волокне. В кварцевых волокнах электронные переходы возникают в ультрафиолетовой области спектра;

image7

А при длинах волн, больших, чем примерно 600 нм, увеличение потерь составляет менее 1 дБ/км, причем потери быстро уменьшаются при увеличении длины волны.