Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 90
Текст из файла (страница 90)
стиц в нем, причем, как уже отмечалось, т,р — — Т,, В этом случае выражение (27.49) приобретает вид (27.51) Мощность колебаний генератора Р „, которая частично рассеивается в стенках резонатора и частично идет в полезную нагрузку, определяется из выражения (27.52) Ор з Е, ' так как сор — — со„.
Подставляя (27.51) в (27.52), получаем Р„„= 0,58 ем ЛЬ о. (27.53) заз Для молекулярного генератора на пучке молекул аммиака при ьт/т/о = — 10" мол/с и азиз ж 2п (2,4 10") рад/а (Л вЂ” 1,25 см) генерируемая мощность Р„,и = 8 10 'о Вт. Из (27.53) следует, что в энергию электромагнитного излучения в предельном случае переходит лишь половина энергии, запасенной в активном веществе генератора. Этот результат вполне естествен, так как под влиянием электромагнитного поля резонатора находящиеся в нем частицы совершают многократные вынужденные переходы с уровня 2 на уровень ! и обратно до тех пор, пока населенности этих уровней не станут в среднем одинаковыми. При этом процессы вынужденного излучения энергии и ее поглощения частицами компенсируют друг друга и активная среда перестает в среднем взаимодействовать с электромагнитным полем резонатора.
Это явление называется эффектом насыщения, вызывающего нелинейную зависимость коэффициента усиления активной среды от мощности действующего на нее электромагнитного поля, что приводит к ограничению нарастания колебаний в КС, Зр.б.
ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ Оптические линии связи (ОЛС) представляют собой наиболее коротковолновые из когда-либо существовавших линий связи, Они работают в диапазоне видимого и ближнего инфракрасного излучения (Х = 0,6 ... 1,б,мкм). В качестве задающих генераторов в ОЛС используются лазеры и светодиоды разного типа. По своим конструктивно-эксплуатационным свойствам их можно разделить на два основных вида: ОЛС, работающие открытым лучом, и ОЛС, в которых сигналы распространяются по оптическим волноводам, обычно называемым свеговодами.
Работоспособность ОЛС первого вида в значительной степени зависит от прозрачности среды, а длина трассы ограничена пределами прямой видимости. ОЛС другого вида (рис. 27.!!) — световодные или, как их еще йнзывают, волоконно-оптические линии связи ВОЛС вЂ” свободны от этих недостатков и благодаря целому ряду преимуществ перед обычными линиями связи находят все более широкое применение.
Основными достоинствами ВОЛС по сравнению с используемыми линиями связи являются чрезвычайно широкая полоса пропускаемых Оллзооеслий плееуеъоох /зееуеаоееееуеЕ е/елмнок 1 — — — -- —, елмоуее-г-- — == — = - --1 Ллоуоуее-г — =— 1 лаеоель ! 1кййекль ! су се лл су ' 1е21 сл л/7 су ' кй ' лу 1 ! 1 1 !Ил 1 1И ! 1Пкл — л 1 а л Рис. 27.11. Типовая структурная схема волоконно-Оптической линии связи; КУ, ДКУ вЂ” «одирующее и де«однрующее устройство; ПЛ вЂ” валуороводни«оный лазер; СВ- схема возбуждения лазера; СУ вЂ” сотласующне устройства1 ФД вЂ” Фотодиод'. ИП вЂ” источи«« питими» и, > и, 2г, Рис.
27.12. Рээреэ круглого двухслойного диэлектрического световодэ частот (до )О ГГц/км); скрытность и помехоустойчивость передачи; универсальность и гибкость использования в различных условиях; малые масса и габаритные размеры; экономия дефицитных цветных металлов, прежде всего меди, Важнейшим элементом ВОЛС является диэлектрический волокон. ный световодс малыми потерями (рис, 27. )2), по которому сигналы распространяются между передающими и приемными пунктами. Оптические и механические параметры световодов, а также стоимость волоконно-оптических кабелей, изготавливаемых на их основе, в значительной мере определяют возможности ВОЛС, их эксплуатационные и экономические характеристики.
Б нзстошцее время прн построении ВОЛС в большинстве случаев используются круглые двухслойные диэлектрические световоды (рис. 27.12), днэметр световедущей жилы которых состзвляет 100Х ()г — длина волны излучения оптического генератора ВОЛС) прн рээннце коэффициентов преломления жилы н оболочки бп = лт — п,=0,01. Такие световоды явля)отея многомодовыми, т. е. в ннх может распространяться большое число рэзлнчных типов колебаний, нлн мод, доходящее до нескольких тысяч.
Благодаря этому многомодовые световоды достаточно хорошо описываются методэмн геометрической оптики, хотя строгий зизлиз нх свойств дает, естественно, лишь волновая теория, бээнрующзяся иэ уравнениях Максвелла. Рассмотрим основные типы диэлектрических световодов. В свето- воде с простейшим ступенчатым распределением показателя преломления (рис. 27. !3, а) лучи света распространяются вдоль центральной ведущей жилы с независящим от координат показателем преломления аю претерпевая полное внутреннее отрад<ение на границе жилы и оболочки с показателем преломления а,( л,. Мзкснмзльный угол отклонения лучей от оси световсдз, при котором пол ное внутреннее отражение еще имеет место, определяется числовой апертурой световодэ )УА: ЖА =Ми 0 = (/л! — аэ = и, )/25, где б = ! — лэ!ло и, = их.
Для светоэодов со световедущей жилой иэ плавленого квзрця и, = 1,4Ь, б = 0,01 ...0,005, откупе ФА = 0,2 ...О,!4. Соответственно, мзкснмзльный угол 20 при вершине кинуся лучей, входящих в световод прн унэзэнных знэченнях ФА, равен 20 = 23 ...15', В пределах угла полного внутреннего отрзження н сгупеичзтом световоде могут распространяться Ф типов колебэннй, нлн мод, причем У = ээ/2 для Д) Ъ 1, (27. 55) эде э= — )I л~ — >М вЂ” (д>А) 2нгь 2>п; (27.55) — нормированная частота; гэ — радиус световедушей жалы световода; Х— длнна волны света, Как следует из (27.55) и (27,56), при МА = 0,2 и гэ/)ь = 50 число мод в световоде превышает 1900, т.е.
световоды с такими параметрами действительно являются существенно многомодовыми, При распространении по световоду часть энергии света теряется из-за поглощения в материалах световедущей жилы и оболочки, а также рассеяния на неоднородностях световедущей жилы и границы жилы с оболочкой. Как правило, потери света за счет поглощения в оболочке несущественны, так как световые волны проникают в нее только на расстояние порядка длины волны, экспоненциально затухая вдоль радиуса световода. Например, изменение поглощения оболочки от единиц до 1000 дБ/км практически никак не сказывается на суммарных потерях в световоде, составляющих 5 дБ)км и менее. Для многомодовых световодов числовая апертура является одним нз па>к.
нейшнк параметров, так как ею определяется эффектнвность согласования световодэ с наиболее часто прнменяемымн в ВОЛС в качестве задавшего генератора некогерентнымн широкополосными нсточннкамн света — светоднодамн В завнснмостн от соотношения между сечением жнлы световода Ясэ н нзлучаюшей плошадкн светоднойа 5д эффективность согласованна световода Ч со сзетодподом определяется следуюпп э>н выражениями: Ров 5ев — =(! — )7) — (й>А)а прн зе э д, (27,57) (1 — Й) (>уА)а прн Зсэ ~ 5 .
(27.58) Здесь Рд, Рса — мошностн, пзлучаемая светоднодом н введенная в световою )7 — коэффнцнент фреяелевского отраженна света на границе световод — воздук. р г, а) й г, г г йг, г ж ) ()) ' Рнс. 27.(3. Двухслойные днэлектрнческне снетоводы со ступенчатым (а) н с па. раболнческнм (б) распределением показателя преломления, а также одномодовый (в) ПРн Ясь ) Бд, Д Л = 0,14 н (1 — )7) = 0,95 согласно (27.БЗ) т) = 0,010 17,2 дБ. Бслн Ьд > Зев, то в соответствнн с (27.57) появляются дополня тельные потери на согласованне, которые прнднаметре нэлучающей площадка светоднода, равном ЗЗО мкм, н 2 ге = 75 мкм составляют !4 дБ, т, е„всего 31,2 дБ.
Таням образом, прн нспольэованнн в ВОЛС ненаправленных нсточнвков света нанболее радикальным способом повышення эффектнвностн связи нс. точннка со еветоводом является увелнченне числовой апертуры световода. В многомодовых световодах каждая из мод распространяется со своей групповой скоростью, зависящей от угла, под которым данная мода входит в световод. Это приводит к тому, что моды, идущие под малыми углами к оси световода, т, е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
