Фово Лекции

ЛИТЕРАТУРА

1.Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика. -М.: Кудиц-Пресс, 2008. -320 с.

2.Бродниковский А.М., Убайдуллаев Р.Р. Поляризационная модовая дисперсия PMD волоконно-оптических систем пе-

редачи // Метрология. -2001. -№ 3. С. 28-36.

3.Введение в интегральную оптику (под ред. М. Барноски). -М.: Мир. 1977. -368 с.

4.Гауэр Дж. Оптические системы связи. -М.: Радио и связь, 1989. -502 с.

5.Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. -М.: Наука, 1988. -366 с.

6.Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. Оптика и связь. -М.: Мир, 1984. -502 с.

7.Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Наука, 1989. -544 с.

8.Оптические кабели связи российского производства. Справочник. -М.: Эко-Трендз, 2003. -286 С.

9.Семенов А.Б. Волоконно-оптические подсистемы современ-

ных СКС. -М.: ДМК, 2007. -632 с.

10.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. -М.: Наука, 1985. -752 с.

11.Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи. -

М.: СОЛОН-Пресс", 2004. - 272 с.

12.Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. -М.: Радио и связь, 2003. -468 с.

13.Солимено С. и др. Дифракция и волноводное распространение оптического излучения. -М.: Мир, 1989. -460 с.

14.Стерлинг Д.Дж. Волоконная оптика. Техническое руково-

дство. М.: Лори, -1998. -195 с.

15.Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. -М.: Эко-

Трендз, 2000. -270 с.

16.Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. -М.: Тех-

носфера, 2007. -512 с.

17.Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. -М.: Мир, 1987. -610 с.

161

Глоссарий

Внешняя квантовая эффективность - это отношение числа фотонов Nвыш, вышедших из полупроводника в едини-

цу времени, к общему числу Nоб электронно-дырочных пар, прошедших в единицу времени через p-n - переход

ηвнеш = Nвыш / Nоб .

Внутренняя квантовая эффективность материала определяет-

(dn / dt)и

ся выражением ηвнутр = (dn / dt) , где(dn / dt)и - ско-

рость рекомбинации электронов и дырок в единице объема, в которой учитываются только излучательные переходы, (dn / dt) - скорость рекомбинации электронов и

дырок с учетом всех переходов, как излучательных, так и безызлучательных. Для эффективной работы полупроводникового лазера или диода необходимо добиваться как можно более высоких значений ηвнутр .

Волновая поверхность - геометрическое место точек, которые испытывают колебания в одной фазе.

Волноводная дисперсия - это уширение импульса, происходящее из-за того, что постоянная распространения моды зависит от длины волны или частоты.

Волновое число k - модуль волнового вектора . Волновое число вычисляется как k = ω / v , где ω - частота волны, v - фазовая скорость волны или k = 2π / λ , где λ - длина волны. В среде с комплексной диэлектрической прони-

162

цаемостью волновое число является комплексным

Волновой вектор - вектор k, определяющий направление распространения и пространственный период плоской мо-

нохроматической волны E = E0ei(ωt−kr) .

Вырожденный полупроводник - это полупроводник, у которо-

го уровень Ферми располагается внутри соответствующей разрешенной зоны полупроводника (валентной или зоны проводимости).

Гауссов пучок - это пучок, поперечное распределение напряженности электрического поля в котором определяется

пучка, r = x 2+ y2 - есть расстояние от оси пучка в плоскости, перпендикулярной оси Oz, ω0 - радиус пучка

в перетяжке.

Градиентное волокно - волокно, у которого показатель преломления сердцевины меняется в зависимости от расстояния от центра волокна.

Групповая скорость - скорость движения огибающей группы волн, образующей в каждый момент времени локализо-

ванный в пространстве волновой пакет. vгр = ∂∂ωk , где

ω - частота волны, k - волновое число. Если среда не обладает дисперсией, групповая скорость совпадает с фазовой скоростью vф. Групповая скорость определяет скорость и направление переноса энергии волнами.

Дисперсия света - совокупность оптических явлений, обусловленных зависимостью комплексной диэлектрической проницаемости ε (а, следовательно, и показателя преломления n) от частоты световой волны ω и ее волнового вектора k.

163

Длина волны отсечки определяется как наименьшая длина волны, при которой в волокне реализуется одномодовый режим распространения излучения.

Индуцированное (вынужденное) излучение кванта света про-

исходит под воздействием падающего на возбужденный атом внешнего кванта. Индуцированное излучение является когерентным.

Инжекционная люминесценция - излучение света в p-n - пере-

ходе, возникающее при прямом включении в результате инжекции основных носителей с последующей рекомбинацией электронно-дырочных пар.

Критическая частота - это частота, ниже которой волна не распространяется.

Локальная числовая апертура (для градиентного волокна) -

это числовая апертура, зависящая от r - расстояния от центра волокна: NA(r) = sin Ω m (r) = n 2 (r) − n 22 . Здесь n(r) - показатель преломления сердцевины, n 2 - пока-

затель преломления оболочки.

Материальная дисперсия - это зависимость показателя преломления среды от длины волны (или частоты). В результате наличия материальной дисперсии скорость распространения электромагнитных волн с различными частотами оказывается различной. Результатом такой дисперсии является уширение светового импульса при распространении в диспергирующей среде. Обозначатся

τ mat .

Межмодовая дисперсия - это уширение светового импульса при его распространении, возникающее из-за того, что лучи в волокне распространяются под разными углами и проходят при этом разные расстояния. Обозначатся τ mod . Обычно дисперсия нормируется в расчете на 1 км,

тогда под названием "дисперсия" понимается величина τ modL , измеряемая в кмнс или в кмпс .

Мода. В оптическом световоде существует бесконечная последовательность решений уравнений Максвелла, завися-

164

щих от номера m. Каждое такое решение называется модой распространения. При этом m - номер моды. Каждому модовому решению соответствует распространяющаяся волна (мода). В оптическом волокне при использовании лучевой трактовки каждая мода распространяется под определенным углом к оси волокна, зависящем от номера моды.

Накачка - процесс создания инверсной населенности в усиливающей среде путем сообщения энергии среде.

длина волны.

Оболочка - внешняя часть оптического волокна, окружающая сердцевину.

Одномодовый режим - режим, при котором в оптической световоде распространяется только одна мода.

Одномодовый режим для оптического волокна. Одна мода в волокне будет распространяться при выполнении условия V < 2,405 , где V - нормированная частота.

преломления сердцевины, n 2 - показатель преломления

оболочки.

Параксиальные лучи - это лучи, распространяющиеся под очень малыми углами к выбранной оси.

Перестановочная двойственность уравнений Максвелла за-

ключается в том, что если рассматривать уравнения Максвелла в комплексной форме

уравнений, причем первое уравнение переходит во второе, а второе - в первое.

165

Перетяжка - самое узкое место гауссова пучка.

Плоская волна - волна, у которой волновые поверхности представляют собой плоскости.

Показатель преломления среды: n = ε μ , где ε - диэлектри-

ческая проницаемость среды, μ - магнитная проницае-

мость среды. Показатель преломления n = c / v , где с - скорость света в вакууме, v - скорость света в среде.

Поляризационная модовая дисперсия τ pmd - это уширение

импульса, наблюдающееся из-за некруглости профиля сердцевины волокна. Из-за небольшой величины поляризационная модовая дисперсия может проявляться исключительно в одномодовых волокнах.

Пороговый ток - это значение тока, при превышении которого в полупроводниковом лазере возникает лазерное когерентное излучение.

Рэлеевское рассеяние - рассеяние света на микроскопических неоднородностях, возникающих из-за флуктуаций показателя преломления.

Сердцевина - внутренняя среда оптического волокна, по которой происходит распространение сигнала.

Скорость распространения волны в среде: v = c / n , где с -

скорость света в вакууме, n - показатель преломления среды. С учетом выражения для показателя преломления

n = ε μ , скорость распространения волны в среде вы-

Спонтанное излучение происходит самопроизвольно в произвольный момент времени. Спонтанное излучение является некогерентным и играет роль собственных шумов.

Ступенчатое волокно - волокно, у которого показатель преломления в сердцевине является постоянным.

Угловая расходимость (для гауссова пучка). На больших расстояниях z от перетяжки гиперболические поверхности, задающие траекторию лучей и направление распространения энергии в пучке, асимптотически стремятся к ко-

166

ническим поверхностям. Половина угла при вершине такого конуса называется угловой расходимостью пучка.

Угол Брюстера - это угол падения, при котором происходит полное прохождение волны параллельной поляризации. Величина угла Брюстера ϕбр находится из закона Брю-

ния первой и второй среды соответственно. При падении волны перпендикулярной поляризации под углом Брюстера коэффициент отражения r = 0 .

Фазовая скорость - скорость перемещения фазы волны в определенном направлении. vф = ω / k , где ω - частота вол-

ны, k - волновое число.

Хроматическая дисперсия τchr состоит из материальной дис-

персии и волноводной дисперсии.

Число мод в волокне. В случае большого количества мод для ступенчатого волокна число мод определяется по фор-

ва мод их число определяется числом корней решений уравнений Масвелла.

Числовая апертура волокна определяет максимальный угол ввода в волокно луча, который будет испытывать полное отражение и распространяться в волокне. Числовая апертура обозначается NA и для ступенчатого волокна

казатель преломления оболочки.

Ширина спектра источника излучения λ - это диапазон длин волн, в пределах которого излучаемая им мощность превышает 50 % максимального значения.

167