Главная | Обратная связь

Разрушение волоконных световодов под действием лазерного излучения

 

В связи с широким использованием волоконных оптических усилителей мощности излучения, передаваемые по одному волоконному световоду приближаются к уровню одного Ватта. Этого оказывается достаточно для поддержания распространения волны разрушения по волоконным световодам.

В волоконных световодах на основе кварцевого стекла под действием лазерного излучения по сердцевине распространяется волна оптического разряда. Внешне это явление выглядит следующим образом: при определенных условиях в области сердцевины световода возникает область белого или голубоватого свечения (маленькая «звездочка» – волна оптического разряда), которая движется по световоду со скоростью порядка 1м/с навстречу лазерному излучению. После прохождения волны световод внешне выглядит неповрежденным, однако в его сердцевине образуются полости (или пузыри) размером порядка нескольких микронов. Процесс может быть инициирован загрязнением торца световода, контактом торца световода с металлической поверхностью, нагреванием участка световода в электрической дуге. Пороговая интенсивность лазерного излучения, при которой возникает волна оптического разряда, зависит от диаметра сердцевины оптического световода (от диаметра поля моды) и излучения с разными длинами волн.

Иным образом выглядит процесс разрушения волоконных световодов на основе халькогенидного и флюоридного стекол. После инициирования процесса разрушения этих световодов не наблюдалось формирования волн оптического разряда, а происходило полное разрушение этих световодов (включая сердцевину, оболочку и иногда защитную полимерную оболочку) по всему поперечному сечению. При мощностях лазерного излучения, близких к пороговым, полимерная оболочка не разрушалась и продукты разрушения сердцевины и оболочки оставались в ней.

При повышении мощности оптического излучения повышается температура на поверхности световода и может достигать температуры стеклования для халькогенидного (185°С) и флюридного (265°С) стекол, что ведет к снижению механической прочности световодов и к невозможности поддерживать высокое давление в плазме оптического разряда, что необходимо для распространения волны оптического разряда.

Разрушение световодов под действием лазерного излучения ограничивает рост мощности в волоконных линиях связи. В одномодовых световодах на основе кварцевых стекол с диаметром сердцевины 10 мкм максимальная мощность ограничена значением 1,5Вт, а у световодов на основе халькогенидного и флюоридного стекол мощность на порядок меньше.

Тестовые вопросы к главе 3 Оптические волноводы

 

1. Какой из параметров характеризует среду распространения электромагнитной волны:

1) длина волны;

2) показатель преломления;

3) напряженность электрического поля;

4) начальная фаза.

 

2. Чему равна скорость света в вакууме:

1) 340 м/с;

2) 3×108 м/с;

3) 3×106 м/с;

4) 3×109 м/с.

 

3. Чему равна скорость распространения электромагнитной волны в световоде имеющего показатель преломления n=3:

1) 340 м/с;

2) 3×108 м/с;

3) 108 м/с;

4) 105 м/с.

 

4. Каким показателем преломления должна обладать сердцевина оптического волокна:

1) n = 1;

2) nС > n0;

3) nС < n0;

4) nС = n0.

 

5. Что называется модой оптического излучения:

1) электромагнитная волна;

2) частота излучения;

3) степень когерентности;

4) поляризация излучения.

 

6. Что называется числовой апертурой:

1) диаметр сердцевины волокна;

2) диаметр оболочки волокна;

3) это корень квадратный из суммы квадратов показателей преломления сердцевины и оболочки;

4) это корень квадратный из разности квадратов показателей преломления сердцевины и оболочки.

 

7. Что характеризует числовая апертура оптического волокна:

1) эффективность ввода излучения в световод;

2) ффективность вывода излучения из световода;

3) диаметр сердцевины оптического волокна;

4) диаметр оболочки оптического волокна.

 

8. Какие типы волокон обеспечивают максимальную широкополосность:

1) одномодовый градиентный;

2) многомодовый градиентный;

3) многомодовый со ступенчатым изменением показателя преломления;

4) одномодовый со струпенчатым изменением показателя преломления.

 

9. От чего зависит уширение импульсного оптического сигнала:

1) от мощности вводимого в световод оптического сигнала;

2) от значения цифровой апертуры;

3) от типа оптического волокна;

4) от диаметра оболочки оптического волокна.

 

10. Какие значения затухания на километр имеют современные оптические волокна для систем магистральной связи:

1) порядка 10 дБ/км;

2) порядка 5 дБ/км;

3) порядка 2 дБ/км;

4) порядка 0,5 дБ/км.