ТЕРМО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ




 

Поскольку температурные коэффициенты линейного расширения центра, оболочки и (особенно) полимерного покрытия стекловолокна не являются одинаковыми, при нагревании (или охлаждении) стекловолоконного кабеля, в нем возникают дополнительные механические напряжения, приводящие к локальным изменениям плотности и абсолютного показателя преломления , т.е. к дополнитель­ному рассеянию света.

 

 

16.9. ЗАКОН БУГЕРА-ЛАМБЕРТА, КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ

Анализ конкретного вида потерь, рассмотренных в 16.1 - 16.7, как правило, представляет довольно сложную и не всегда разрешимую задачу. С практической точки зрения, нас интересует суммарное, обусловленное всеми вышеизложенными причинами затухание сигнала.

К характеристике этого затухания можно отнести коэффици­ент поглощения, определяемый законом Бугера-Ламберта.

Пусть интенсивность электромагнитной волны на входе в стекловолокно (после прохождения границы раздела "воздух-стекло") равна , а интенсивность её на выходе из стекловолокна (до прохождения границы раздела "стекло-воздух") равна , (рис.16.7). Выберем внутри волокна малый элемент толщины . На входе в этот элемент интенсивность волны равна , а на выходе , где - убыль интенсивности за счет поглоще­ния и рассеяния. Очевидно, что ~ и ~ . Вводя коэффициент пропорциональности , получим

 

. (16.16)

 

Знак (-) в (16.16) подчеркивает убыль интенсивности.

Разделяя переменные в (16.16), и интегрируя, находим:

 

(16.17)

 

Формула (16.17) носит название закона Бугера-Ламберта. Здесь - длина стекловолокна, а величина носит название коэффициента поглощения. Выясним его физический смысл. Пусть , тогда

 

 

откуда

. (16.18)

 

Коэффициент поглощения есть величина, обратная той длине волок­
на на которой интенсивность волны убывает в =2,718282
раз. Отношение интенсивности волны на выходе из стекловолокна к
её интенсивности на входе называется коэффициентом пропускания :

. (16.19)

 

 

Рисунок 16.7

 

Согласно (16.17) и (16.19)

 

. (16.20)

 

В оптике и спектроскопии широко применяется термин «оптическая плотность», которая определяется как

 

. (16.21)

 

Согласно (16.20) и (16.19)

 

 

Таким образом,

(16.22)

 

 

16.10. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАТУХАНИЯ ПЕРЕДАВАЕМОГО СИГНАЛА В ДЕЦИБЕЛАХ И ЕГО ВЗАИМОСВЯЗЬ С ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ

 

В технике связи потери мощности, при передаче импульсного
сигнала по ВОЛС, принято выражать коэффициентом затухания в децибелах:

(дБ), (16.23)

 

где - мощность сигнала на входе в волокно, а - его мощ­ность на выходе. По определению интенсивности волны

 

 

где - энергия, - время, - площадь сечения волокна.

 

Следовательно

 

. (16.24)

 

Подставляем (16.21) в (16.24):

 

.

 

Откуда (16.25)

 

Таким образом, (16.26)

 

(16.27)

 

С учетом (16.27) коэффициент затухания (16.22) принимает вид:

 

(16.28)

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫК ГЛАВЕ 16

1. Дайте понятия фотон-электронного и фотон-фононного взаимодействий.

2. Какой вид взаимодействия отражает дисперсионная формула Солмейера?

3. Какие примеси наиболее нежелательны для стекловолокон с точ­ки зрения материальной дисперсии?

4. Чем обусловлено релеевское рассеяние света в стекловолокнах?

5. Объясните физическую природу "окон" прозрачности в .

6. Почему рассеяние света, обусловленное эффектом Рамана называют комбинационным?

7. Перечислите виды макроскопических дефектов в стекловолокнах.

8. Какова физическая природа потерь, обусловленных макро- и микроизгибами стекловолокон?

9. Как влияет эффект Гуса-Хенкена на величину потерь в стекловолокнах?

10. Объясните физическую природу термо-механических потерь.

11. Дайте понятия коэффициента поглощения, коэффициента затуха­ния и оптической плотности.


Глава 17. основы фотометрии [10, с 49-61]; [8, с 327]



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-02 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: