Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Иркутский Государственный университет Кафедра радиофизики Зав. кафедрой Сажин В.И. Курсовая работа Лучи в планарном волноводе Руководитель профессор Тинин М.В. Студент гр.1323 Евстигнеев П.А. Работа защищена с оценкой . 1999г. Протокол . Нормоконтролр Акатова Л.А. Иркутск 1999. Содержание Введение 2 Краткий теоретический курс. 1. Планарные волноводы. 2. Построение лучевой траектории. 3. Лучевой инвариант. 4. Лучевые параметры. 5. Время прохождения луча. 6. Параксиальное приближение. 7. Параболический профиль. 15 Практическое моделирование. 17 Заключение 18 Список используемых источников 19 Приложение 20 Приложение 21 Листинг программы 22 Пример работы программы 23 Введение В конце 70-х начале 80-х годов в мире произошл информационный бум. С начала информацию передавали по проводным линиям связи попросту говоря по средствам электрических импульсов.
Но с передачей сигнала по проводам возникали множественные проблемы да и качество связи желала лучшего.
Свет же позволил человеку повысить скорость передачи информации, да и влияний на него меньше. Человек научился использовать свет, направлять его куда это ему необходимо.
Это происходит по средствам оптических волноводов, которые имеют неоднородный коэффициент преломления. За счт этой неоднородности и происходит направление луча свет в нужное русло. В данной работе рассматривается принципы и законы, по которым распространяется свет в оптических волокнах, на примере планарного волновода. Оптические волноводы - это диэлектрические структуры, по которым может распространяться электромагнитная энергия в видимой и инфракрасной областях спектра.
Реальные волноводы, используемые в оптической связи, представляют собой гибкие волокна из прочных диэлектрических материалов. Поперечное сечение таких волоконных световодов имеет размеры, сравнимые с размерами человеческого волоса. Обычно состоит из трх областей центральная область сердцевина окружена оболочкой, которая, в свою очередь, окружена защитным покрытием. Показатель преломления сердцевины n может быть постоянным или изменяться по сечению зависимо от профиля волновода, показатель преломления оболочки обычно постоянен по сечению.
Два случая, соответствуют ступенчатому и градиентному профилям показателя преломления. Чтобы волновод имел направляющие свойства необходимо, чтобы показатель преломления сердцевины хотя бы в части сечения превосходил показатель преломления оболочки. В основном вся энергия информация передатся по сердцевине и лишь е малая часть по оболочке. Покрытие полностью оптически изолировано от сердцевины, поэтому мы пренебрежм е влиянием и при анализе предположим, что оболочка снаружи не ограничена.
Оптические волноводы можно условно разделить на две группы многомодовые с относительно большим поперечным размером сердцевины и одномодовые с относительно малым поперечным размером сердцевины. Для многомодовых волноводов справедливо условие, где с характерный размер сердцевины, например радиус сердцевины волоконного световода, л длина волны света в свободном пространстве, nc0 максимальное значение показателя преломления сердцевины, а nc1 показатель преломления оболочки.
Распространение электромагнитных волн по оптическим волноводам может быть описано строго с помощью уравнений Максвелла. Однако хорошо известно, что классическая геометрическая оптика дат приближнное описание распространения света в среде, где показатель преломления слабо изменяется на расстояниях порядка длины волны света. Это условие обычно выполняется для многомодовых оптических волноводов, используемых в системах связи. Таким образом, наиболее прямой и наглядный способ описания распространения света в многомодовых волноводах с помощью лучей, распространяющихся по сердцевине.
Краткий теоретический курс . 1.
В оболочке, как правило, показатель преломления постоянен по сечению и... 2,б, если оно решения не имеет. В первом случае луч непрерывно поворач... И тогда траектория имеет вид синусоиды рис. Такие лучи являются направляемыми. Так как в точке поворота иzх 0, то nxtp в,3.2и между хtp и в существуе...
4, на котором представлен отрезок траектории направляемого луча между ... На оси указанная область определяется 2.7а, а на границе сердцевины на... 5. рис. Однако оно позволяет упростить выражения для длины пути zp в 4.5 при и...
В-третьих, рассчитывается удаление каустики поворота от оси сердцевины... Конечным результатом работы является исчисленное время прохождения пол... Практическое моделирование. Моей практической задачей являлось построе... Данный пакет позволяет решать уравнения различного типа, так же может ... Для этого мной был использован математический пакет Mathcad 7.0 PRO.
Заключение В данной работе были рассмотрены законы, по которым происходит направление луча света в светопроводящей среде волноводе.
На примере планарного волновода параболического профиля были рассмотрены принципы и произведены расчты. По полученным результатам можно оценить значения лучевых параметров и рассчитать приблизительное время прохождения луча по волноводу определнной длины. Использую данную информацию, законы и формулы мы можем также построить и рассмотреть приблизительные траектории лучей проходящих в волноводе при различных значениях коэффициентов преломления и начальных углах входа луча в волновод.
Кацеленбаум Б. Теория нерегулярных волноводов. Оптические волноводы Пер. Унгер Х Г. Приложение 2.
В большинстве применений основная доля передаваемой энергии распростра... Конечным результатом работы является программа, написанная с помощью п... Реферат Оптический волновод - это диэлектрическая структура, по которо... В качестве примера рассматривается волновод с градиентным параболическ... В области сердцевины показатель преломления n может быть постоянным ил...