Пристрій для збільшення швидкості передачі інформації в багатомодовому світловодному волокні

1. Пристрій для збільшення швидкості передачі інформації у багатомодовому світловодному волокні, що містить світловодне волокно, вхід якого є входом пристрою, який відрізняється тим, що додатково містить компенсатор затримок мод, вхід якого оптично зв'язаний з виходом світловодного волокна, а вихід компенсатора є виходом пристрою, причому компенсатор затримок мод складається з прозорої плоскопаралельної пластинки, дві паралельні грані якої частково покриті дзеркальним покриттям, причому місце, вільне від дзеркального покриття, на одній з граней є входом компенсатора, а інше місце, вільне від дзеркального покриття, - його виходом. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що дзеркальне покриття однієї з граней має форму круга, навпроти центра якого на протилежній грані U 2 (19) 1 3 11627 4 электронных систем: Пер. с англ. - М.: Энергоатосамим збільшити світловий потік на виході компемиздат, 1989. 416с. С.243]. нсатора, а отже - співвідношення сигнал-шум на Однак такий пристрій містить фільтр мод який виході пристрою. складається з послідовно з'єднаних відрізків волоПри цьому, в компенсаторі затримок мод, згідкна, котрі зігнуті з радіусом, що меньший за критино корисної моделі, прозора пластинка виконана в чними. Внаслідок цього моди високих порядків формі паралелепіпеда, ширина пари з граней котвиходять із волокна і не попадають на вихід прирого є приблизно рівною діаметру світловодної строю. А оскільки моди вищих порядків розповсючастини багатомодового волокна, і ця пара граней джуються повільніше від осьових мод, то їх виклювкрита дзеркальним покриттям крім двох плям, чення приведе до скорочення тривалості світлових розміщених біля протилежних торців паралелепіімпульсів, що поширюються волокном. педа, причому одна з плям є входом компенсатоАле виключення частини мод призведе також і ра, а інша - його виходом. до зменшення світлового потоку, котрий потрапЦе дозволяє зменьшити площу пластинок ляє на вихід пристрою, тобто до погіршення відкомпенсатора, і тим самим зменьшити його габаношення сигнал - шум, що є недоліком відомого рити. пристрою для збільшення швидкості передачі інПри цьому, в компенсаторі затримок мод, згідформації в багатомодовому волокні. но корисної моделі, дзеркальне покриття має коеЩе одним недоліком відомого фільтра мод є фіцієнт відбивання меньший за одиницю в даному його селективність по подавлению неосьових мод. оптичному діапазоні. Дійсно, при згинанні волокна будуть ефективно Це дозволяє разом з вирівнюванням часу проподавлятися ті неосьові моди, котрі лежать в плоходження вибраних мод подавити осьові моди в щині згину волокна, а інші неосьові моди будуть компенсаторі, і тим самим збільшити швидкодію подавлятися меньше. пристрою. В основу корисної моделі поставлено завданПри цьому, в компенсаторі затримок мод, згідня створити пристрій для збільшення швидкості но корисної моделі, дзеркальне покриття має макпередачі інформації в багатомодовому світловодсимальний коефіцієнт відбивання при певному куті ному волокні, в якому введення нових елементів падіння оптичного випромінювання. дозволило б забезпечити покращення співвідноЦе дозволяє забезпечити проходження через шення сигнал - шум на виході пристрою. компенсатор саме вибраних мод з одночасним Поставлене завдання вирішується тим, що подавленням усіх інших і тим самим збільшити пристрій для збільшення швидкості передачі інфошвидкодію пристрою. рмації в багатомодовому волокні, що складається Пристрій для збільшення швидкості передачі з світловодного волокна, вхід якого є входом приінформації в багатомодовому волокні складається строю, згідно корисної моделі, додатково містить з світловодного волокна 1; вхід 2 якого є входом компенсатор затримок мод, вхід якого оптично пристрою, та містить компенсатор затримок мод, зв'язаний з виходом світловодного волокна, а вивхід 2 оптично зв'язаний з виходом 6 світловоднохід компенсатора є виходом пристрою. го волокна, а вихід 6 компенсатора є виходом приЦе дозволяє збільшити світловий потік на вистрою. Компенсатор затримок мод, виконаний з ході пристрою і тим самим покращити співвіднопрозорої плоскопаралельної пластинки 4, дві пашення сигнал - шум на виході пристрою. ралельні грані котрої частково вкриті дзеркальним При цьому компенсатор затримок мод, згідно покриттям 5, причому місце, вільне від дзеркалькорисної моделі, складається з прозорої плосконого покриття на одній з граней, є входом 3 компепаралельної пластинки, дві паралельні грані котрої нсатора, а інше місце, вільне від дзеркального частково вкриті дзеркальним покриттям, причому покриття, - його виходом 6 та одночасно може бумісце, вільне від дзеркального покриття на одній з ти виходом з пристрою. граней, є входом компенсатора, а інше місце, віКомпенсатор затримок мод, виконаний з дзерльне від дзеркального покриття, - його виходом. кальним покриття однієї з граней у формі круга, Це дозволяє збільшити час проходження ченавпроти центра якого на протилежній грані розрез компенсатор осьових мод в порівнянні з часом міщена пляма, вільна від дзеркального покриття, проходження через компенсатор неосьових мод оточена дзеркальним покриттям на віддаль, більбагатомодового світловодгого волокна і тим самим шу за радіус круга першого дзеркального покриття, забезпечити більший світловий потік на виході діаметр якої рівний діаметру світловодної частини пристрою. багатомодового волокна, і яка є входом компенсаПри цьому, в компенсаторі затримок мод, згідтора, виходом якого є поверхня грані, що межує з но корисної моделі, дзеркальне покриття однієї з першим дзеркальним покриттям з меньшою плограней має форму круга навпроти центра якого на щею. протилежній грані розміщена пляма, вільна від Компенсатор затримок мод, може бути у видзеркального покриття, оточена дзеркальним покгляді прозорої пластинки, виконаної в формі парариттям на віддаль, більшу за радіус крута першого лелепіпеда, ширина пари з граней котрого є прибдзеркального покриття, діаметр якої рівний діамелизно рівною діаметру світловодної частини тру світловодної частини багатомодового волокна, багатомодового волокна, і ця пара граней вкрита і яка є входом компенсатора, виходом якого є подзеркальним покриттям крім двох плям, розміщеверхня грані, що межує з першим дзеркальним них біля протилежних торців паралелепіпеда, припокриттям з меньшою площею. чому одна з плям є входом компенсатора, а інша Це дозволяє забезпечити низьку селективність його виходом. компенсатора по азимутальних кутах мод, а тим Дзеркальне покриття компенсатора затримок 5 11627 6 мод виконане з коефіцієнтом відбивання меньшим цілі. Якщо ми позначимо віддаль між дзеркальниза одиницю в даному оптичному діапазоні. ми покриттями компенсатора h , то будь яка з мод Дзеркальне покриття компенсатора затримок буде проходити між відбиваннями віддаль dL : мод має максимальний коефіцієнт відбивання при 2 наперед заданому куті падіння оптичного випроміdL n h 1 2 n h 1 (2) нювання. 2 . Очевидно, що такі елементи є технологічно доступними в даний час [Справочник по волоконПри цьому геометричне місце точок, що відпоно-оптическим линиям связи / Л.М. Андрушко, В.А. відають центру світлової плями даної моди, віддаВознесенский, В.Б. Каток и др.; Под ред. С.В. Свеляється від входу компенсатора в площині дзерчникова и Л.М. Андрушко. - К.: Техника, 1988. кального покриття, що розміщене з боку входу в 239с.]. Запропонований пристрій для збільшення компенсатор на віддаль dr : швидкості передачі інформації в багатомодовому dr h . (3) волокні працює наступним чином. На вхід пристрою 2, тобто на один з торців світловодного воЯкщо вихід компенсатора, тобто пляма, вільна локна подаються світлові імпульси. Розрахуємо від дзеркального покриття, розміщена на віддалі r оптичний шлях проходження різних мод до іншого від входу компенсатора, то оптичний шлях L 2 дакінця волокна. А саме оптичний шлях L1 даної ної моди від входу в компенсатор до його виходу моди можна виразити наступним чином: складе: L1 n l 1 2 2 n l 1 2 (1), де n - показник заломлення даного волокна, l - геометрична довжина волокна, - кут між нормаллю до фронту поширення даної моди і віссю волокна. Отже різні моди на виході волокна вийдуть з нього в різні часи, що призведе до розмивання, а значить і збільшення тривалості, фронтів оптичного імпульсу, що передається світловодним волокном. Це явище якраз і обмежує швидкість передачі інформації багатомодовим волокном. В пристроїпрототипі для збільшення швидкості передачі інформації в багатомодовому волокні обмежується кількість мод, що потрапляють на вихід волокна шляхом подавлення неосьових мод. Проте таке технічне рішення призводить до значного ослаблення світлового потоку, що проходить волокном, оскільки внаслідок механічних згинів волокна існує процес обміну мод в процесі їх розповсюдження. Таким чином для підвищення швидкості передачі інформації багатомодовим світловодним волокном необхідно вирівняти час проходження волокном навіть не всіх його мод, а тільки найбільш розвинутих, якими є якраз не осьові, і не бокові моди,а середні між ними. Саме це і досягається в запропонованому технічному рішенні. Дійсно, включення послідовно з світловодним багатомодовим волокном запропонованого компенсатора затримки мод дозволяє досягнути поставленої задачі наступним чином. Внаслідок подачі вихідного сигналу волокна на вхід компенсатора оптичні моди розповсюджуються в ньому з тими ж кутами між їх нормалями і віссю волокна, що і в самому волокні, якщо показник заломлення матеріалу компенсатора рівний показнику заломлення і вісь волокна перпендикулярна до плоскопаралельних сторін компенсатора. У випадку різних показників заломлення світловодної частини волокна і матеріалу компесатора кути між фронтовими нормалями світлових мод і віссю волокна будуть різними у волокні і компенсаторі, але це не принципово для досягнення поставленої L2 r dL dr n h 1 r 2 2 n r h n r 2 n r , (4) оскільки кут між нормаллю до хвильового фронту навіть мод самих старших порядків і віссю волокна складає не більше ніж 0,2 радіана. В такому разі повний оптичний шлях L даної моди від входу в запропонований пристрій до його виходу складе: , L L1 L 2 d 2 n l 1 2 n r , (5) d , де - довжина хвилі оптичного випромінювання, що використовується для передачі інформації, a d - діаметр світловодної частини волокна. Ці умови в (5) очевидно слідують з дифракційних властивостей світлового випромінювання. Отже ми бачимо, що затримка мод при проходженні ними запропонованого пристрою залежить від двохчленного виразу, що значить, що вибором відповіr дного значення можна досягнути екстремального часу проходження мод при будьякому наперед заданому значенню , тоді як в пристрої-прототипі екстремальне значення проходження спостерігається тільки для осьових мод. Саме ця властивість запропонованого пристрою для збільшення швидкості передачі інформації в багатомодовому волокні і дозволяє збільшити на його виході відношення сигнал шум при збільшенні швидкості передачі інформації багатомодовим волокном. Дійсно, ми бачимо з (5) що значення кута екстремального часу проходження мод визначається наступним чином: l r 0 min 3 r l . (6) В такому разі розклад оптичного шляху мод в ряд Тейлора в околі цієї точки не буде містити лінійних по куту членів, а починатися з квадратично 7 11627 8 го по куту члена, яким ми і обмежимось. Отже ший за одиницю. В іншому варіанті цього винаходу одинаковим кутовим інтервалам, що проходять коефіцієнт відбивання дзеркального покриття має через запропонований компенсатор і відомий максимальне значення саме при певному куті пафільтр мод будуть відповідати різні інтервали задіння на нього світлового потоку. Ясно, що цей кут тримок мод. А саме, різниця затримок мод в заповинен бути вибраним рівним куту екстремальнопропонованому пристрої буде в 4 рази меньша ніж го оптичного ходу мод у волокні. В такому разі мов пристрої-прототипі. А одинаковим кутовим інтерди, що відхиляються від даного кута будуть подавалам відповідає, в першому наближенні, одинавлені. кова інтенсивність пройшовшого через пристрій Таке виконання запропонованого пристрою світлового потоку. Тобто, мета даної корисної модля збільшення швидкості передачі інформації в делі досягається завдяки переносу кута екстремабагатомодовому волокні забезпечує та створює льної затримки мод з нульового значення в довіумови для максимальної затримки мод, що швидльне. В цьому разі приосьові моди подавляються ше проходять багатомодове волокно і подавления внаслідок багатократного відбивання від дзеркамод, час проходження яких через пристрій відхильного покриття, чий коефіцієнт відбивання меньляється від екстремального. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601