В книге излагаются основные сведения по световодам. Подробно изложена теория световодов. Изложена работа изогнутых световодов и световодов с изменяющимся поперечным сечением. Рассмотрены регулярный волоконный жгут для передачи изображения и его основные характеристики. Большое внимание уделено вопросам прохождения когерентного излучения через световоды различной формы. Кратко описана технология изготовления световодных волокон и жгутов. Затронуты вопросы применения световодов в оптико-электронных устройствах, вычислительной и измерительной технике, медицине и т. д.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников в области светотехники, оптико-электроники, а также может быть полезна для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в этом направлении.

В последние годы всё чаще специалисты различных областей науки и техники обращаются к оптическому диапазону длин волн, под которым понимается видимая и примыкающая к ней ультрафиолетовая и инфракрасная области спектра. Особенно возрос интерес к оптическому диапазону в связи с созданием когерентных источников излучения в этом диапазоне — лазеров или оптических квантовых генераторов. Этому также способствуют успехи, достигнутые в разработке фотоэлементов, фотоумножителей и особенно полупроводниковых фотоприёмников.

В практически встречающихся случаях бывает необходимо передавать световые сигналы на расстояние от нескольких миллиметров (в логических элементах оптических цифровых вычислительных машин) до многих десятков и сотен тысяч километров (космическая оптическая связь); осуществлять передачу большого объёма информации без искажений и т. д. Для решения этих и многих Других задач применяют различные световодные системы. Последние используются в медицине для визуального наблюдения полостей внутри организма, для подкожных микроисследований, в технике связи для передачи информации, в оптико-электронных счётно-решающих устройствах, в измерительной технике, в электронно-оптических преобразователях и усилителях яркости, в высокоскоростной фотографии, в различных оптических системах для исправления аберраций, в сцинтилляционных счётчиках частиц высокой энергии, для разведения участков спектра в спектрофотометрах и т. д. Наиболее полно изучены и описаны в литературе световодные системы полного внутреннего отражения, использующие цилиндрические световоды — волокна из оптического прозрачного материала, обычно стекла, состоящие из сердцевины и оболочки. Жгуты из таких волокон применяются для передачи изображения.

В ряде случаев при передаче световой энергии наряду с цилиндрическими световодами с успехом могут применяться световоды и других форм поперечного сечения — прямоугольные, в виде плоскопараллельных световодных пластин и др. Так, при передаче световых сигналов от полупроводникового оптического квантового генератора (ОКГ) к фотодиоду или другому полупроводниковому OKГ, исходя из геометрии излучающей зоны ОКГ и приёмной площадки фотодиода (активной зоны полупроводникового ОКГ), представляющих, как правило, прямоугольники с малой высотой и большой шириной, наиболее целесообразным может оказаться применение прямоугольных световодов. Прямоугольные световоды могут быть более эффективны, чем цилиндрические, при разведении участков спектра в спектрофотометрах. При необходимости передачи линейно поляризованного света без значительной деполяризации применение прямоугольных световодов и плоскопараллельных световодных пластин является одним из возможных решений задачи (§6-2). Целесообразность применения световодных систем, содержащих элементы, отличные от цилиндрической формы, можно видеть на примере разрабатываемой в последние годы слоевой оптики. К её созданию привело исследование условий распространения света вдоль плоскопараллельных световодных пластин. Слоевая оптика по-новому позволяет решать ряд задач построения оптических систем для наблюдения и формирования изображения. Расчёты и предварительные эксперименты показывают, что с помощью слоевых световодов можно в некоторых случаях получить характеристики оптических систем, более высокие, чем при применении линзовой, зеркальной и волоконной оптики. Если цилиндрические световоды сравнительно хорошо изучены, то прямоугольные световоды и плоскопараллельные световодные пластины находятся в стадии исследования. Поэтому в книге, наряду с описанием световодов цилиндрической формы, большое внимание уделяется описанию световодов других форм поперечного сечения, которые по мере их исследования и совершенствования технологии изготовления, несомненно, займут значительное место в световоднои технике…

ПРЕДИСЛОВИЕ
Автор

Предисловие	3

Г л а в а п е р в а я. Общие сведения о световодах	5
1-1. Классификация световодов	5
1-2. Типы световодов	7
1-3. Меридиональные и косые лучи в световодах	11
1-4. Прохождение лучей через световоды	13
1-5. Полное внутреннее отражение	23
1-6. Числовая апертура световодов	28

Г л а в а в т о р а я. Светопропускание световодов с поперечными
размерами, намного превышающими длину волны излучения	39
2-1. Светопропускание световодов	39
2-2. Светопропускание цилиндрических световодов	41
2-3. Светопропускание прямоугольных световодов и
плоскопараллельных световодных пластин	44
2-4. Приближенный расчёт светопропускания	47
2-5. Приближённый расчёт светопропуска>ния при учёте
вторых членов разложения в ряд	51
2-6. Распределение силы излучения в зависимости от угла
на выходе световода	53

Г л а в а т р е т ь я. Светопропускание световодов с поперечными
размерами, сравнимыми с длиной волны излучения	56
3-1. Прохождение света через световоды с поперечными
размерами, сравнимыми с длиной волны излучения	56
3-2. Расчёт соотношения мощностей, переносимых различными
типами волн вне и внутри плоскопараллельной
световодной пластины	57
3-3. Учёт поглощения при прохождении света через
плоскопараллельную световодную пластину с толщиной,
сравнимой с длиной волны излучения	64
3-4. Прохождение света через цилиндрические световоды
при диаметре, сравнимом с длиной волны излучения	65
3-5. Прохождение света через прямоугольные световоды
при поперечных размерах, сравнимых с длиной волны
излучения	69

Г л а в а ч е т в ё р т а я. Изогнутые световоды. Световоды с
переменным поперечным сечением	70
4-1. Изогнутые цилиндрические световоды	70
4-2. Расчёт светопропускания изогнутых по окружности
цветоводной пластины и прямоугольного световода	72
4-3. Конические световоды (фоконы)	77
4-4. Число отражений луча и длина пути в фоконе	81
4-5. Пирамидальные и секториальные световоды (фоклины)	84
4-6. Световоды с дефектами формы поперечного сечения	85

Г л а в а п я т а я. Измерение светопропускания световодов и
определение их основных оптических характеристик	86
5-1. Измерение светопропускания световодов	86
5-2. Определение показателя ослабления ε и
коэффициента отражения ρ	93
5-3. Измерение спектрального светопропускания
световодов	97

Г л а в а ш е с т а я. Некоторые оптические характеристики
световодов	100
6-1. Рассеяние света в световодах	100
6-2. Прохождение поляризованного света через световоды	10З
6-3. Прохождение когерентного света через световоды	111

Г л а в а с е д ь м а я. Передача изображения жгутом
световодных волокон	119
7-1. Общие сведения	119
7-2. Регулярные жгуты	121
7-3. Частотно-контрастная характеристика жгута	126
7-4. Оптическая волноводная связь	129
7-5. Сопоставление линзовой и волоконной оптики	132

Г л а в а в о с ь м а я. Изготовление световодов. Механические
характеристики световодов и их контроль	135
8-1. Материалы для световодов	135
8-2. Технология изготовления световодных волокон из
стекла	138
8-3. Технология изготовления волоконных жгутов из
стекла	140
8-4. Технология изготовления пластмассовых световодных
волокон и жгутов	141
8-5. Механические характеристики световодов	142
8-6. Контроль основных параметров световодов	144

Г л а в а д е в я т а я. Волоконно-оптические квантовые
генераторы (ОКГ). Усиление света в активированных световодных
волокнах	146
9-1. Основные сведения по волоконным ОКГ	146
9-2. Условие самовозбуждения и усиление света в
активированном волокне	151
9-3. Измерение коэффициента усиления в активированных
волокнах	154
9-4. Применение волоконных ОКГ и активированных волокон	156

Г л а в а д е с я т а я. Применение световодов	158
10-1. Общие сведения	158
10-2. Применение световодов с диаметром, сравнимым
с длиной волны света	159
10-3. Передача света через световоды и жгуты световодных
волокон	160
10-4. Передача изображения без его преобразования	164
10-5. Передача изображения с его преобразованием из
одной формы в другую	165

Список литературы	167

Книги на ту же тему

Волоконно-оптические системы связи. — 2-е изд., доп., Фриман Р., 2004
Волоконные световоды для передачи информации, Мидвинтер Д. Э., 1983
Неоднородные оптические волноводы, Содха М. С., Гхатак А. К., 1980
Основы волоконно-оптической связи, Барноски М. К., ред., 1980
Оптические вычисления, Арратун Р., ред., 1993

elapsed time 0.029 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему