Причины взаимных влияний между оптическими волокнами.

ПРИРОДА ВЗАИМНЫХ ВЛИЯНИЙ В ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЯХ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН

Для полной оценки свойств люб линий связи и правильного их конструирования необходимо, помимо процессоров распространения электромагнитной энергии вдоль линии, знать также явления перехода энергии с одной цепи на другую и их помехозащищенность от мешающих влияний.

Волоконные световоды, находящиеся в общем сердечнике оптического кабеля, могут оказывать мешающее воздействие в виде помех на соседние световоды.

Природа взаимных переходных помех в оптических кабелях связана с характеристикой волн, действующих в волоконных световодах. Рассмотрим эти волны. В общем случае в волоконном световоде могут существовать три типа волн: направляемые, вытекающие и излучаемые. Действие и преобладание какого-либо типа волн связано в первую очередь с апертурой и соотношением углов падения волны (?) и полного внутреннего отражения (?_в)

Направляемые волны (волны сердечника) — это основной тип волны, распространяющийся по световоду. Здесь вся энергия сосредоточена внутри сердечника световода и обеспечивает передачу информации. Направляемые волны возбуждаются при вводе лучей в торец световода под углом больше угла полного отражения (? > ?_в), т. е. в пределах апертурного угла.

Излучаемые волны (пространственные волны) возникают при вводе под углом, меньшим угла полного отражения (? < ?_в), т. е. вне апертуры. Здесь вся энергия уже вначале линии излучается в окружающее пространство и не распространяется вдоль световода. Это связано с дополнительными непроизводительными потерями энергии.

Промежуточное положение занимают вытекающие волны (волны оболочки). Здесь энергия частично распространяется вдоль световода, а часть ее переходит в оболочку и излучается в окружающее пространство. Вытекающие волны образуются в первую очередь за счет косых лучей. Типы волн и их эпюры приведены на рис. 23.1.

Рис. 23.1. Типы (а) и эпюры (б) волн в световоде:

/ — направляемые (волны сердечника); 2 — вытекающие (волны оболочки); 3 — излучаемые (пространственные волны)

Таким образом, в световодах вдоль всей линии распространяется направляемая (собственная) волна, обеспечивающая передачу энергии по линии. Вытекающие и излучаемые волны действуют лишь на начальном участке линии, затем роль их резко снижается.

Следует иметь в виду, что и при соблюдении угла полного отражения (? > ?_в) часть направляемой энергии просачивается в оболочку и распространяется вдоль границы раздела сред в поверхностном слое.

Просачиваемое через оболочку поле уменьшается по экспоненциальному закону. С увеличением угла падения ? поле уменьшается, а при ? = ?_в оно максимально.