|
|
иычивость л/_1'!> связана с нелинейным показателем преломлсыня янл след, соотношением: лкл --- (2я/н) ^3>. Величина «Нл плавленого кварца невелика: пнл ~ 10~13 в систем о едишщ CGSE. Однако уменьшение диаметра сердцевины (до ~ 10 мкм) и низкие онтич. потери ВС позволяют поддерживать высокую интенсивность оптич. излучения (~ 10i0 Вт/см2) на длинах световода более 1 км, и поэтому в ВС легко наблюдать разд. нелинейные явления. Напр., 1-я стоке ова компонента вынужденного комбпнац. рассеяния света (ВКР, см. Вынужденное рассеяние света.) наблюдается при мощности накачки в неск. сотен мВт. Спектр комбинац. рассеяния в кварцевых ст╦клах широк, и с помощью дне-перс, элемента можно постучать перестройку частоты порядка 300 см"1. На основе ВКР созданы перестраиваемые волоконные генераторы лазерного излучения в ближней UK-области спектра.
Вынужденное Мандельштама ≈ Бриллюэпа рассеяние (ВРМБ) в ВС может наблюдаться при ещ╦ меньших мощностях накачки» если ширина спектра накачки порядка ширины линии рассеяния Мандельштама ≈ Бриллюэна, к-рая для плавленого кнарпа составляет величину ~100 Мгц. Напр., миыим. мощность при накачке аргоновым лазером, при к- рой наблюдалось ВРМБ в одиомодовом световоде длиной 80 м в резонаторе, составляла 15 мВт.
В ВС наблюдаются и четырихфотоиные параметрпч. процессы, в к-рьтх два кванта мощной накачки частоты VH распадаются на «стоксову» vc и «антистоксовую vac компоненты. Для такого процесса необходимо выполнение фазового синхронизма 2/ен ≈ &с i ^ac- Волнонод-ная (мсжмодовая) дисперсия в ВС иошюляит скомпенсировать материальную дисперсию и довольно широком спектральном интервале и тем самым выполнить условие фазового синхронизма. Поэтому и ВС наблюдаются чстьтр╦хфотошше процессы с частотными сдвигами
vc) ^ 5000 см
~ L
(Д-v = \\'ас ≈ v,,
Др. нелинейное явление, наблюдаемое в ВС, ≈ саминоэдойствие световых импульсов (см. Самовоздействия света]. Т. к. показатель 1г рол о мления материала снстовода зависит от интенсивности светового импульса, то происходит фазовая самомодуляция оптич. излучения, приводящая к уши-роиию его спектра. Если несущая частота оптич. излучения попадает в область аномальной дисперсии материала световода и если «нл>^> ТС) световой импульс при сво╦м распространении по ВС будет сжиматься. Возможное сужение импульса определяется той шири-ной спектра Дш импульса, к-рая получается в результате такого самовоздействин. Максимально возможное сужение импульса определяется известным соотношением Дсо-тг±1. Это явление позволяет получать сверхкороткие импульсы света в феитосекундной области (~10~1& с). Возможна также реализация солитонного режима (см. Солитон) распространения оптич. импульса по ВС, при к- ром световой импульс может не менять форму или менять е╦ периодически.
Заготовка волоконных световодов с низкими оптич. потерями изготовляется из особо чистых материалов гл. обр. методом хим. осаждения из газовой фазы (см. Световод]. Затем из не╦ вытягивается ВС. Предложены новые методы изготовления кристаллич. ВС ≈ вытягивание из расплава нитевидных монокристаллов или экструзия (выталкивание) поликристаллич. волоконных световодов.
Для передачи изображении применяются жгуты с регулярной укладкой ВС. Разрешающая способность таких жгутов определяется диаметром сердценины световодов, их числом и качеством изготовления и обычно составляет 10≈50 линий на I мм. Широкое применение нашли волоконно-оитич. диски, вырезанные поперек вз плотно спеч╦нных ВС. Такие диски, на внутр. поверхность к-рых наносится люминофор, используются в электронно-лучевых трубках вместо входного стекла; это дает возможность контактно фотографировать.
Пысококачестн. вакуум- плотные волоконные диски дпам. до 150 мм, содержащие неск. сотен миллионов ВС, обладают разрешающей способностью до 100 линий на 1 мм2. Другим широко применяемым элемептом ВС является фоксш ≈ конусообразный единичный ВС либо жгут из спеч╦нных вместе ВС обычно с плоскими торцами; используется для изменения масштаба передаваемого изображения, концентрации света в оптич, системах и т. д. (О волоконно-оитич. алиментах см. также в ст. Оптика неоднородных сред.)
Принципиальным преимуществом ВС для оптич. сия-аи является огромная широкополосность при низких оптич. потерях. Так, напр., стеклянные ВС в области нулевой материальной дисперсии (Х~1 ,3 мкм) позволяют передавать сигналы с полосой пропускания ≈ 100 ГГп/км при потерях <1 дП/км. Волоконная связь отличается также невосприимчивостью к эл.-магн. помехам, малым объ╦мом и весом линий передач; помогает экономить дефицитные цветные металлы.
К нач. 80-х гг. создана элементная база волоконно-оптич. систем связи первого поколения, разработаны и испытаны в реальных условиях разл. системы. Эти системы применяются в телефонных сетях, кабельном телевидении, бортовой связи, вычислит, технике, системах контроля и управления технол. процессами и
мощными электростанциями .
Лит.: Б ft и н С е р г В. Б., С а т т а р о в Д. К., Оптика световодов, 2 изд.т Л., 1У77; К а п а н и Н, С., Волоконная оптика, пер. с англ., М., 19U9; Тидекен Р., Волоконная оптика п ре применение, пер. с англ. + М., 1975; Девятых Г. Г., Д и а н о в Е. М,, Волоконные спетоводы с малыми: оптическими потерями, «Вгстн. АН СССР», 1981, .Tsfi 10, с. 54; М и а в и н-тор Д н;. Э., Волоконные снетчводы для передачи информации, пер. с англ., М., 11Ш; Д и а н о и Е. М., Прохоров А. М., Лагн'ри и волононнан оптика, «УФН», 198(5, т. 148, с. 2Ь<),
Е. М. Диапов.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ГИРОСКОП ≈скоростной ккантовьш гироскоп, основанный на использовании эффекта Сапьяка ≈ смещения интерференционных полос во вращающемся кольцевом интерферометре (см. Санъяка опыт). Это смещение возникает вследствие зависимости иремепи обхода светом вращающегося контура от скорости вращения и направления обхода. Согласно общей теории относительности, разность времени обхода вращающегося контура Дт равна:
Ат - (2/с3). £ ╧ [1≈ (Qr/c*)*]-1 d9f (1)
где Q ≈ угл. скорость вращения, г, 6 ≈ полярные координаты точек контура. Учитывая, что ftr/c«gl. Дт можно записать в виде, к-рый интерпретируется в рамках нсрелнтивистскон кинематики:
/е2, (2)
где S ≈ площадь контура, (р ≈ угол между осью вращения и нормалью к плоскости контура, В результате не-
Схсма волоконно-оптического гироскопа: 1 ≈ источник света; 2 ≈ сиетодглительнал пластинка; 3 ≈ катушка с оптическим волокном; 4 ≈ диафрагма; 5 ≈ фотопри╦мник; б ≈ схема обработки информации; 7 ≈ микрообъективы.
личина сдвига интерференционных полос As определяется выражением:
As = 45 cos <р/Ацс, (3)
где Я└ ≈ длина волны света в вакууме. Регистрации малых, угл, скоростей вращения требует большой площади контура,, поэтому практич. использование эффекта Санъяка стало осуществимым лишь с появлением волоконных световодов.
Чувствительным элементом В.-о. г. является многовит-ковая катушка со спец, волоконным световодом, обеспечивающим стабильность поляризаций и разности
>Г
и
ш
о 6
х
X
О
ас
О
335
")
}
