Конструкция и классификация оптических волокон

Сердцевина и отражающая оболочка. Оптическое волокно (ОВ) представляет собой нить, состоящую из сердцевины и отражающей оболочки изготовленных из ОСЧ-кварцевого стекла. Еще в процессе вытяжки на него наносится первичное защитное покрытие.

Сердцевина - это область в центре волокна, показатель преломления которой больше, чем у оболочки, и в которой распространяется большая часть энергии светового сигнала.

Оболочка - это область волокна вокруг сердцевины, которая чаще всего изготавливается с постоянным и всегда более низким, чем у сердцевины, показателем преломления. Граница двух областей с более высоким и низким показателями преломления создает световодную структуру, удерживающую большую часть света в зоне сердцевины.

Световодом может быть и более простая конструкция, например, сердцевина из стекла и отражающая оболочка из окружающего воздуха. Подобный световод используется при подсветке струй фонтана, где сердцевиной служит струя воды, а отражающей оболочкой - воздух. Однако световод такой конструкции не может быть использован для передачи сигналов. В нем будут большие потери вследствие загрязнения поверхности стекла пылью и водяным конденсатом, а также световод будет обладать малой пропускной способностью из-за большой величины дисперсии.

Наличие кварцевой отражающей оболочки, имеющей показатель преломления чуть меньше (не более нескольких процентов), чем у сердцевины, приводит к трем последствиям, два из которых положительны:

уменьшает потери световой энергии;

уменьшает дисперсию (уменьшает уширение передаваемых импульсов), и одно отрицательно:

уменьшает долю энергии, захватываемой сердцевиной от светоизлучающих диодов.

Конструкция оптического волокна показана на рисунке 3. С точки зрения передачи сигналов ОВ представляет собой диэлектрический волновод, работающий в оптическом диапазоне волн. Канализация распространения света создается путем скачкообразного или плавного изменения показателя преломления (диэлектрической проницаемости) кварцевого стекла в поперечном сечении волновода. В оптическом диапазоне частот принято употреблять понятие показателя преломления (n) вместо диэлектрической проницаемости, которые количественно связаны между собой соотношением

п = ,

где εr - относительная диэлектрическая проницаемость. Здесь и далее через п обозначается абсолютный (фазовый, в отличие от группового) показатель преломления равный отношению:

. (1)

Рисунок 3 - Конструкция оптического волокна

Условия распространения светового импульса по оптическим волокнам определяются законом изменения показателя преломления в поперечном сечении сердцевины, величиной разности показателей преломления в центре сердцевины и отражающей оболочки, а также диаметром сердцевины и толщиной отражающей оболочки.

Для сохранения параметров передачи ОВ при их упаковке в кабель, а также в процессе прокладки и эксплуатации кабеля, оптические волокна необходимо защитить от механических воздействий. Для этого, кроме первичного защитного покрытия, используются также защитные оболочки.

Первичное защитное покрытие и защитные оболочки оптических волокон. Первичное покрытие обычно изготавливается двухслойным. Внутренний мягкий слой демпфирует механическую нагрузку, действующую на волокно, и облегчает снятие первичного покрытия. Наружный твердый слой устойчив к абразивным воздействиям. Показатель преломления материала первичного покрытия берется большим, чем у отражающей оболочки для поглощения в ней нежелательных световых волн, распространяющихся по отражающей оболочке.

В оптическом кабеле волокна требуют дополнительных мер защиты от механических воздействий. Это достигается за счет применения защитных оболочек, скрутки оптических волокон и использования в конструкции кабеля специальных упрочняющих элементов.

Волокна с первичным защитным покрытием могут иметь дополнительные защитные оболочки в виде полимерной модульной трубки, в которой волокна лежат свободно (рисунок 4), модульной ленты (рисунок 5) или защитная оболочка наносится непосредственно на первичное покрытие, так называемая оболочка типа плотный (рисунок 4) или усиленный буфер (рисунок 5).

Рисунок 4 - Волокна лежат свободно

Рисунок 5 - Модульные ленты

Модульную трубку, заполненную гелем, с одним оптическим волокном называют одноволоконным оптическим модулем (рисунок 3), а с несколькими волокнами - многоволоконным оптическим модулем. Каждое волокно в модуле и сам модуль имеют цветной код для идентификации.

Рисунок 4 - Плотная оболочка

Читайте также

Проектирование радиовещательного приемника
Теория и техника радиоприемника быстро совершенствуется. Это требует от специалистов постоянного изучения современной техники. Развитие радиоприемной аппаратуры характеризуется в осн ...

Разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа
Целью дипломного проектирование являлась разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа (БМРЦ) для использования их студентами техникума в качест ...

Монтаж и регулировка шестиканальной цветомузыкальной приставки
Основным направлением развития радиоэлектронной промышленности является создание высокотехнологической радиоэлектронной аппаратуры на основе четкой организации производства, использован ...