5.1.4. Различия числовых апертур

Разница числовых апертур волокон также может внести вклад в общие потери. Если у принимающего волокна меньшая по сравнению с волокном-источником апертура, свет может попасть в волокно под углом, превышающим угол приема, как показано на рис. 5.5. Такой луч не задержится в сердечнике, и произойдет утечка.

Рис. 5.5. Разница числовых апертур

 

Потери можно вычислить по следующей формуле:

Потеря = 10 log (NA₁/NA₂)², для NA₁ > NA₂

 

Рис. 5.6. Эффект различающихся апертур

5.1.5. Отражение на конце волокон

Когда между волокнами есть зазор, на каждой границе воздух-волокно имеет место отражение Френеля, как обсуждалось в разделе 3.1.8. Если для простоты предположить, что световые лучи выровнены так, что идут прямо через среды с показателями преломления N₁ и N₂, потери определяются по формуле

Потеря = 10 log (1- ɥ) дБ,

где ɥ является коэффициентом отражения, равным:

ɥ = [(N₁ - N₂)/(N₁ + N₂)]².

Для раздела воздух-стекло (N₁ стекла равен 1,5, N₂ воздуха - 1,0) это дает 4% отражения 0,177 дБ); таким образом, обе отражающие поверхности добавляют 0,35 дБ. Это можно снизить использованием геля с показателем преломления, близким к показателю преломления стекла, но не обязательно с ним совпадающим. Для геля с показателем преломления 1,4 л стекла с показателем преломления 1,5 вышеприведенная формула дает потерю Френеля 1,005 дБ на поверхность, или 0,01 дБ в целом.

Как видно на рис. 5.4, совпадение показателей преломления увеличивает чувствительность к осевому смещению. На практике многие механические стыки и коннекторы включают в свой состав компенсирующие (иммерсионные) гели. Это могут быть вязкие густые жидкости типа глицерина или кремниевой смазки для соединений без склеивания или прозрачный эпоксидный клей.

Отражение от конца волокна называют также обратным отражением. Потеря светового отражения (OPL - optical return loss) определяется отношением обратного отражения к входной мощности:

OPL (дБ) = -10 log (Отраженная мощность/Входная мощность].

Измерение потери светового отражения обсуждается в главе 9. Отражение от концов волокон может давать главный вклад в ошибки высокоскоростных одномодовых систем. Это имеет место, когда отраженный свет интерферирует с лазерным диодом, вызывая смену мод (mode hopping). Уменьшить это явление можно путем использования неперпендикулярных ответвлений в механических соединениях, чтобы гарантировать попадание обратных отражений в оболочку волокна. В коннекторах используется подобная же методика для предотвращения отражений, вызывающих интерференцию. Концы волокон обычно полируют в виде слегка выпуклой поверхности за счет движений полирующей шайбы по абразивному листу в виде фигуры 8.