Стр. 1 Лазеры в технике связи 1

1.4.2 Световые лучеводы


Световые лучеводы можно разделить на три типа, показанные на рисунке 1.11. На рисунке 1.11, а показана общая структура лучевода: 1 — источник; 2 — коллиматор; 3 — фазовые корректоры (на рисунке 1.11, б — диафрагменные лучеводы; на 1.11, в — линзовые лучеводы; на 1.11, г — зеркальные лучеводы). Принцип работы всех этих лучеводов почти одинаков, поэтому достаточно рассмотреть линзовый лучевод, который исследован лучше других. Линзы производят преобразование фазы пучка лучей, корректируя форму фазового фронта. Эта функция выполняется и диафрагмами (1.11, б) и соответствующими зеркалами (1.11, г).

Рисунок 1.11 – Основные типы лучеводов

В лучеводной системе может распространяться большое число различных волновых пучков мод, каждый из которых характеризуется своей структурой распределения поля в поперечном сечении пучка.

Потери в лучеводах значительно меньше, чем в световодах. При применении фазовых корректоров лучеводы могут использоваться во всем диапазоне от видимого света до миллиметровых волн. Но в миллиметровом диапазоне они применяются ограничено, так как для достижения малых дифракционных потерь в этом случае требуются большие апертуры и малые расстояния между корректорами. Наименьший диаметр апертуры линз приблизительно равен среднему геометрическому от длины волны и расстояния между корректорами.
Дифракционные потери составляют только часть полных потерь энергии при передаче сигнала. Не говоря о потерях возбуждения, сигнал в линии затухает также из-за потерь на отражение от поверхности линз и поглощение в материале линз. Потери на отражение могут быть значительно снижены просветлением линз, хотя это и увеличивает стоимость линии и сужает полосу передаваемых частот. Обычно потери на отражение и поглощение составляют большую часть потерь. Увеличивая расстояния между линзами, можно потери уменьшить, но тогда нужно применять линзы большого диаметра для того, чтобы снизить возрастающие при этом дифракционные потери.
Необходимость использования линз и зеркал больших размеров значительно усложняет устройство оптических лучеводов и увеличивает их стоимость.
Предлагается более совершенный способ ориентации луча, по которому используется совокупность пар отражателей, имеющих цилиндрическую поверхность. В каждой паре отражатели расположены по отношению друг к другу таким образом, чтобы их фокальные плоскости были взаимно ортогональными. Каждая пара отражателей представляет собой длиннофокусную линзу, причем расстояние между соседними парами приблизительно равно сумме их фокусных расстояний. Угол поворота светового луча каждой парой отражателей определяется ориентацией данной пары по отношению к некоторой плоскости. Такая система характеризуется весьма малыми потерями, широкополосностью и простотой конструкции.