Оптическое волокно потери на отражение

Оптическое волокно имеет сложную структуру, обеспечивающую прохождение света вдоль волокна путем полного внутреннего отражения с минимальными потерями. Оно состоит из световедущей жилы из стекла с высоким показателем преломления 1 и оболочки из стекла с меньшим показателем преломления п . Для ряда областей применения элементов волоконной оптики [c.26]

Оптическими называются волокна, вдоль которых световая энергия распространяется с минимальными потерями. К ним относятся волокна, имеющие световедущую жилу из прозрачного материала с высоким показателем преломления и оболочку п, из материала с меньшим показателем преломления. Лучи света, падающие на один торец такого волокна в пределах его апертурного угла, определяемого соотношением показателей преломления жилы и оболочки, благодаря полному внутреннему отражению на поверхности раздела жилы и оболочки будут распространяться вдоль волокна до [c.7]

Поэтому, в отличие от обычного волокна, в оптическом волокне, в котором световедущая жила и оболочка выполнены из оптического стекла, обладающего малым показателем поглощения, потери световой энергии при полном внутреннем отражении существенно уменьшены и теоретически могут быть полностью устранены. Однако число отражений луча от поверхности раздела жила — оболочка в процессе распространения его вдоль волокна настолько велико, что малая величина потерь при каждом отражении приводит к значительной общей потере световой энергии. Остаются также потери при отражениях на торцах и поглощении в материале световедущей жилы. [c.76]

Таким образом, оболочка нужна прежде всего для уменьшения потерь световой энергии, распространяющейся вдоль волокна при отражениях от поверхности раздела жила — оболочка. Кроме того, оболочка служит оптической изоляцией, устраняющей возможность проникновения света из одного волокна в другое в пучке оптических волокон. [c.76]

Рассмотрение явления полного внутреннего отражения, роли меридиональных и косых лучей, значения первой оболочки в волокне и ее величины, потери энергии в волокне из-за поглощения и при отражениях на поверхности раздела жилы и оболочки, а также ряд других положений, понятий и определений позволяют в нервом приближении получить представление о распространении световых лучей по оптическим волокнам и передаче световой энергии и изображения пучками волокон. [c.257]

Поэтому в оптическом волокне, в котором световедущая жила и оболочка выполнены из оптического стекла, обладающего малым показателем поглощения, потери световой энергии при отражениях от боковой поверхности волокна практически полностью устраняются и остаются только потери при отражениях на торцах и вследствие поглощения материалом световедущей жилы. Если для оболочки использовать оптически непрозрачные среды, например металлические покрытия, то потери световой энергии при каждом отражении будут настолько велики, что на небольшой длине она будет уже полностью поглощена (табл. 46). [c.273]

Существующие методы формования оптических волокон позволили полностью решить проблему уменьшения потерь световой энергии при отражениях на поверхности раздела жила — оболочка. Это подтверждается тем, что волокна длиной более 30 м обладают достаточным светопропусканием. [c.126]

Идея создания проводников света не нова. Еще в 1870 г. Тиндаль демонстрировал опыт распространения света по струе воды вследствие полного внутреннего отражения лучей на границе вода—воздух. В 1874 г. В. И. Чиколев создал зеркальные световоды для передачи света. Использование стеклянных палочек для передачи света предложил в 1905 г. Вуд и позднее то же предложили ряд других исследователей. В 1953 г. А. Ван Хил, X. Хопкинс и Н. Капани применили для этих целей стеклянные волокна. Однако по-настоящему идея создания проводников света получила свое развитие только с появлением в 1958 г. оптического волокна, имеющего жилу и оболочку и обладающего способностью передавать световую энергию с малыми потерями. Создаются оптические волоконные элементы (световоды) для передачи световой энергии и изображения, позволяющие значительно повысить качество оптических и электроннооптических систем, применяемых в фотографии, телевизионной технике, вычислительной технике, медицине, системах автоматизации, сигнализации и многих других. [c.8]

Возможности волоконной оптики могут быть расширены применением светофокусирующего волокна, обладающего рядом свойств, существенно отличающих его от обычных оптических волокон. Светофокусирующее волокно может быть использовано для передачи световой энергии по любому криволинейному пути с меньшими потерями, чем в обычных оптических волокнах, благодаря снижению потерь на рассеяние при неполном внутреннем отражении на поверхности раздела жилы и оболочки. При прохождении по светофокусирующему волокну поляризованного света поляризация света сохраняется. [c.22]

На раннем этапе развития волоконной оптики, когда диаметры вырабатываемых волокон во много раз превыщали длину волны света, для описания оптических характеристик волокон использовались представления геометрической оптики -2. При этом допускалось, что лучи, проходящие по жиле волокна с показателем преломления ni и с оболочкой из стекла с показателем преломления П2 < П], претерпевают полное внутреннее отражение на поверхности раздела жила — оболочка, если их углы падения на эту поверхность превышают критический угол 0с = ar sin пг пи и что энергия этих лучей распространяется по всей длине волокна. Потери энергии, вызываемые несовершенствами поверхности раздела жила — оболочка и поглощением в материале жилы волокна, определяются соответствующими величинами рассеивания и поглощения. Кроме того, для определения потерь от нарушения полного внутреннего отражения были введены элементы физической оптики — проникновение поля в оболочку и возникающие в результате этого потери энергии, просачивающейся в соседние плотно уложенные волокна. Эти потери определялись по формулам Френеля, справедливым для плоских волн, -падающих на полностью отражающий плоскопараллельный слой, разделяющий две среды, первая из которых характеризуется более высоким показателем преломления. Таким образом, они справедливы с такой же степенью точности, с какой поверхность раздела жила — оболочка [c.209]

Светопропускание оптического волокна близко к светопро-пусканию массивного стекла, что указывает на почти полное устранение потерь при отражении от боковых стенок волокна. Остаются только потери вследствие поглощения материалом волокна. Это значит, что при вычислении коэффициента светопропускания оптического волокна можно пользоваться только значением к —показателем поглощения света материалом волокна. При этом формула для определения т принимает вид [c.280]

И—угловая апертура световода k и ife"—коэффициенты поглощения света стеклом I—светопропускание в зависимости от поглощения сьета материалом светопропускание с учетом поглощения света материалом и потерями на отражение от торцов ///—сьетопропуска-ние с учетом поглощения света материалом, потерями на отражение от торцов и потерями вследстьие неполноты заполнения сечения сЕетовода оптическим волокном. [c.281]

Потери света в пучке волокон через их боковую поверхность уменьшают контраст и разрешение переданного изображения. Если свет распространяется вдоль волокна параллельно его оси, то значительная часть света проходит по промежуткам между волокнами пучка. При круглом поперечном сечении волокон этот свет проводится в промежутках в основном вследствие отражений Френеля и частично благодаря преломлению из соседних волокон. В деформированных волокнах наблюдаются световые потери через плоские участки граней волокна, и этот свет может попадать в соседние волокна и передаваться по ним путем полного внутреннего отражения. На рис. 4 показано влияние этих потерь на качество изображения, передаваемого пластиной (толщина б мм, площадь 20X70 мм ), полученной спеканием пучка оптических волокон диаметром 50 мкм и Лм = 0,58. Изображение щели шириной 200 мкм при помощи системы линз //10 проецировалось на такую пластину (рис. 4,а) контактная фотография у противоположной поверхности показала изображение щели (рис. 4, б), ширина которой составляла приблизительно 350 мкм, что вполне соответствовало ожидаемой ширине щели в 300 мкм при плотной укладке волокон. Однако при передаче изображения щели на излучатель Ламберта, нанесенный на одну поверхность пластины, и при контактном фотографировании щели у другой поверхности наблюдается увеличение ширины изображения щели (рис. 4, в) до 1,25 мм. Более точной характеристикой качества изображения, передаваемого волоконным элементом, является его частотно-контрастная характеристика Она была получена экспериментально при передаче изображения периодической синусоидальной решетки (рис. 5). [c.124]

Одной из перспективных областей применения стекловолокон является оптика. Здесь их возможности могут быть чрезвычайно широко реализованы. Например, с их помощью может быть осуществлена давнишняя мечта физиков о смещении оптических осей. Примерно с начала 50-х годов ведутся интенсивные разработки оптических волокон, пригодных в качестве светопроводов. Стекловолокно толщиной порядка нескольких десятков микрометров покрывается оболочкой из стекла, имеющего другой коэффициент преломления. Свет, входящий с одного конца сте-клопровода, по мере своего продвижения испытывает многократное полное отражение от границы между волокном и его оболочкой и таким зигзагообразным курсом продвигается к другому концу. Световой канал можно изогнуть и тем самым направить свет в нужную сторону. Однако дальность действия ограничена потерями световой энергии вследствие большого числа отражений (несколько тысяч на метр). Чтобы избежать этого, стали изготовлять волокна, коэффициент преломления которых постепенно изменяется от середины к краю. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология