Принцип дії волокносвітловодів.
Принцип дії ВС заснований на явищі повного внутрішнього відбиття при переході світлового променя з середовища з більшою оптичною щільністю в середовище з меншою оптичною щільністю (рис. 4.5.3).
Промінь світла, що падає на межу розподілу середовищ під кутом φ, частково відбивається від цієї межі та частково проходить крізь неї, створюючи заломлений і відбитий промені. Якщо n1 > n2, φ < φзл (рис. 4.5.3, а). Якщо кут падіння φ збільшується, настає мить, коли заломлений промінь плинутиме вздовж межі розподілу середовищ, тобто φзл = 90°, у цьому разі кут падіння називають критичним (рис. 4.5.3, б). Якщо кут падіння φ більший за критичний, падаючий промінь повністю відбивається у своє ж середовище, заломлений промінь відсутній, світло за межу розподілу середовищ не проникає (рис. 4.5.3, в).
Рис. 4.5.3. Повне внутрішнє відбиття:
а — наявність заломленого та відбитого променів; б — наявність відбитого променя та заломленого променя уздовж межі розподілу середовищ; в — наявність тільки відбитого променя
Кути падіння, заломлення та відбиття пов’язані співвідношеннями:
φ = φвб; n1sinφ = n2sinφзл. (4.5.1)
Типи хвиль, які розповсюджуються в світловодах
Хвильова теорія розглядає процес розповсюдження світла як різ-
новиду електромагнітних хвиль. Математичне розв’язання задач
здійснюється за допомогою рівнянь Максвелла.
У загальному випадку рівняння мають декілька розв’язків, кожно-
му з яких відповідає певна структура поля, що називається типом
хвилі, або модою.
У світловодах можуть існувати два типи хвиль:
– симетричні (Е0m, Н0m), які мають кругову симетрію (n = 0);
– несиметричні (гібридні, дипольні), що позначаються як ЕНnm,
якщо поле в поперечному перерізі нагадує поле хвилі E, або як НЕnm,
якщо поле в поперечному перерізі ближче до поля хвилі Н; в світло-
воді несиметричні хвилі існують лише спільно, їх окреме розповсю-
дження неможливе.
Променева теорія світла допускає розповсюдження світловодами
великої кількості променів – усіх променів, що потрапили в апертур-
ний конус світловода. За хвильовою теорією світловодом може роз-
повсюджуватися лише обмежена кількість хвиль з дискретними кута-
ми. Частина проміжних хвиль за рахунок інтерференції гасять одна
одну й послабляються. Типи хвиль, що можуть розповсюджуються
світловодом, називаються модами.
Хвилі в світловоді розповсюджуються зигзагоподібно, багатора-
зово відбиваючись під кутом 2θ від межі серцевина – оболонка. Про-
цес розповсюдження хвилі залежіть від частоти
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!