2.4.6. Глоговское группирование мод

Рис. 2.22. Группирование мод по областям значений между соседними корнями функции J0(χ1а) и J1(χ1а)

Когерентные источники оптического излучения чаще всего создают линейно-поляризованный свет, и поэтому первично в волокне возбуждаются волны, не похожие на НЕ и ЕН волны. Это даже поставило под сомнение правильность индексации указанных волн. Впервые эту трудность разрешил Глог, сгруппировав моды по областям значений χ1а между соседними корнями функций J01а) и J11а), как указано на рис. 2.22 и приведено в табл. 2.4.

Суммы полей указанных групп волн дают соответствующие линейно-поляризованные моды, обозначаемые LPпт, или моды поляризации, обозначаемые ЕРпт.

На рис. 2.23 а, б представлены, например, суммы полей волн Н01 с собственным значением χ1а=2,405 и НЕ21 с собственным значением χ21а =3,05, образующих поля двух волн LР11 единой линейной в поперечном сечении ОВ поляризации, указанных стрелками. Аналогично суммы полей волн Е01 и НЕ21 (рис. 2.23 в, г) дают еще две линейные поляризации волны LPпт. Волны LPпт с единой линейной поляризацией представляют собой лишь приближение действительных собственных НЕпт и ЕНпт волн сердечника. Вообще, любая LP, волна состоит из Н и НЕ, волн при одной поляризации и из E и НЕ волн при другой поляризации. Волна LPпт более высокого порядка и по окружности состоит из волн ЕНп-1,т и НЕп+1,т. Более точно, конечно, использовать спектр волн ЕНпт и НЕпт. Но для слабонаправляюших ОВ с n1≈n2 удобнее использовать LP волны. Только тогда, когда LP волны проходят по ОВ большое расстояние, они расщепляются на собственные НЕ и ЕН волны вследствие различия их собственных значений (фазовых скоростей).

Таблица 2.4. Группирование мод по Глогу

Интервал между значениями корней χ1а

Мода

 

Интервал между значениями корней χ1а

Мода

0 – 2,405

НЕ11

 

5,520 – 6,380

Н­02, Е02, НЕ22

2,405 – 3,832

Н01, Е01, НЕ21

 

6,380 – 7,016

ЕН31, НЕ51

3,832 – 5,136

НЕ12, ЕН11, НЕ31

 

7,016 – 7,588

НЕ13, ЕН12, НЕ32

5,136 – 5,520

ЕН21, НЕ41

 

7,588 – 8,417

ЕН41, НЕ61

Рис. 2.23. Суммы полей волн Н01 и НЕ2121 и НЕ21)

Таким образом, при вводе из лазера линейно-поляризованного излучения в ступенчатое оптическое волокно, поддерживающее собственные моды НЕпт и ЕНпт наблюдается их несогласованность как по структуре полей, так и по поляризации. Это приводит к сильному преобразованию волн на начальном участке ОВ и, как следствие, к большим потерям сигналов за счет излучения части их мощности в открытое пространство в виде вытекающих мод. Длина установления равновесного состояния мод может быть определена по приближенной формуле:

(2.63)

и может достигать значений от единиц сантиметров до сотен метров. Например, в случае типичного многомодового ОВ с радиусом сердцевины а=25 мкм, θкр=0,14 и v=30, Ly =300 м.

Картина высвечивания вытекающих мод на участке установления равновесного состояния мод представлена на рис. 2.24. Под Lу понимается длина ОВ, на которой излучается 0,9 мощности всех вытекающих мод.

Рис. 2.24. Высвечивание вытекающих мод из МОВ на участке Ly

Волоконно-оптические кабели и линии связи


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.