5.1.2. Различия в диаметрах волокна

Сходные несовпадения излучающей и собирающей излучение площадей в зоне соединения могут возникнуть, если волокна точно выровнены, но имеют различные диаметры сердечников. Для волокон с диаметром излучающего сердечника d₁ и диаметром принимающего сердечника d₂ потеря вычисляется по формуле

Потеря = 10 log (d₁/d₂)² дБ

= 20 log (d₁/d₂)

Рассмотрим пример с номинальным диаметром волокна 50 мкм с типичным допуском ±3мкм. В худшем случае возможно соединение волокна с сердечником 53 мкм к волокну с сердечником 47 мкм. Предполагая равномерное распределение света по диаметру волокна, это приводит к потере 21% световой энергии, что равняется потере примерно в 1 дБ. Это консервативная худшая оценка, так как свет обычно не распределен равномерно.

Этот эффект серьезен, если соединены различные виды волокон, как в случае подсоединения многомодового волокнй 62,5 мкм к волокну 50 мкм, где можно ожидать потери более 1,9 дБ.

Отметим, что при передаче от меньшего волокна к большему нет значительных потерь - -большее волокно может собрать все падающие лучи.

5.1.5. Осевое смещение волокон

Когда не выровнены оси волокон, свет входит во второе волокно под большими углами, и в зависимости от числовой апертуры некоторые лучи не могут остаться в сердечнике. Это показано на рис. 5.3.

Рис. 5 3. Осевое смещение

Эффективность сопряжения η для небольших осевых смещений в θ радиан определяется по формуле

Потери вычисляются как:

10 log η дБ.

График данного уравнения для некоторых многомодовых волокон со ступенчатым профилем показателя преломления приведен на рис. 5.4. Можно видеть, что с увеличением апертуры (NA) потери снижаются благодаря факту, что при большой апертуре излучение распространяется под большими углами, поэтому небольшие угловые отклонения меньше влияют на общую мощность. Эффект влияния иммерсионной жидкости с показателем преломления N₀ = 1,5 на стеклянное волокно также показан на рис. 5.4. Видно, что по сравнению с отсутствием совпадения показателей преломления (N₀ = 1) потеря из-за осевого смещения возоастает (хотя потери на разделе сред, как обсуждается в разделе 5.1.6, уменьшается).

Рис. 5.4. Типичные потери из-за осевого смещения