«Световод»

светопровод, световой волновод, устройство для направленной передачи световой энергии. Использование для этой цели открытых световых пучков в воздушной среде часто неэффективно или невозможно; передачу на значительные расстояния затрудняет главным образом наличие в атмосфере случайно распределённых неоднородностей, приводящих к отклонению и расхождению пучка. Поэтому применяют С. различных типов. Одним из типов С. является линзовый волновод — система заключённых в трубу и расположенных на определённых расстояниях (обычно через 50—100 м) стеклянных линз, которые служат для периодической коррекции волнового фронта светового пучка. В качестве корректоров могут также применяться газовые линзы или зеркала определённой формы. Наиболее перспективный тип С. — стеклянный волоконный С. Он представляет собой тонкую нить, состоящую из сердцевины радиуса a₁ спреломления показателем (См. Преломления показатель) (ПП) n₁,окруженную оболочкой с внешним радиусом a₂, ПП которой n₂<>₁ (рис.). При прохождении света по волокну лучи испытывают Полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки и распространяются только по сердце вине, хотя и сердцевина, и оболочка изготовляются из оптически прозрачного материала. В зависимости от назначения С. диаметр 2а₁ составляет от нескольких мкм до нескольких десятков мкм, a 2a₂ — от нескольких десятков до нескольких сотен мкм. Величины 2a₁ и n₁/n₂ определяют число типов волн (мод (См. Мода)), которые могут распространяться по С. при заданной длине волны света. Выбирая 2a₁ достаточно малым, а отношение n₁/n₂ достаточно близким к 1, можно добиться, чтобы С. работал в одномодовом режиме. Волоконные С. нашли широкое применение в технике (см. Волоконная оптика). В ближайшей перспективе открывается возможность, применяя такие С. в системах оптической связи (См. Оптическая связь), резко увеличить пропускную способность этих систем, которая может быть выше, чем у любых др. известных систем связи; в качестве источников света при этом должны использоваться лазеры. Важнейшей характеристикой С., предназначенных для подобных систем, являются оптические потери, обусловленные поглощением и рассеянием света в С. К 70-м гг. 20 в. созданы волоконные С. с малыми потерями: на длине в 1 кмкоэффициент пропускания составляет 50%. Материалом для таких С. служит кварцевое стекло; различия ПП сердцевины и оболочки достигают легированием этого стекла (например, бором, титаном или германием).

Волоконные С. с самыми низкими потерями изготовляют следующим образом. Материал оболочки и сердцевины (чистое кварцевое стекло и легированное кварцевое стекло) получают окислением газообразных соединений кремния и легирующего элемента (например, SiCl₄ и SiCl₄+BCl₃) и осаждением их из газовой фазы в определённой последовательности (с одновременным плавлением) на внутреннюю поверхность кварцевой трубки. Затем кварцевую трубку сжимают и из полученной т. о. заготовки вытягивают волокно.

Разработаны весьма перспективные волоконные С. более сложной конфигурации, например многослойные С. и С. с непрерывным изменением ПП по сечению волокна. С. с распределением ПП по квадратичному закону получили название селфоков.

Лит.: Маркузе Д., Оптические волноводы, пер. с англ., М., 1974; Кучикян Л. М., Световоды, М., 1973; Миллер, Маркатили, Тинг Ли, Исследование световодных систем связи, «Тр. института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике», 1973, т. 61, №12; French W. G., [a. o.], Optical waveguides with very low losses, «Bell System Technical Journal», 1974, v. 53, № 5.

Е. М. Дианов.

Поперечное сечение круглого оптического волокна в оболочке.

СВЕТОВО́Д, -а и СВЕТОПРОВОД, -а, муж. (спец.). Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить, по к-рым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам.

| прил. световодный, -ая, -ое и светопроводный, -ая, -ое.

СВЕТОВОД (светопровод) - устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее распространен стеклянный волоконный световод, представляющий тонкую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем оболочка. Свет в световоде распространяется в результате полного внутреннего отражения от границы раздела. О применении световода см. Волоконная оптика.

см. СВЕТОПРОВОД

Источник: Терминологический словарь по строительству на 12 языках

fiber, light guide, optical path, fiber waveguide, optical waveguide, light pipe

beamguide, light conductor, optical conductor, light conduit, guiding fiber, light-carrying [light-conducting\] fiber, light-guide glass fiber, light-guiding fiber, light-transmitting fiber, optical glass fiber, phototransmissive (glass) fiber, waveguide fiber, light guide, optic(al) guide, guide, lightguide, light pipe, light waveguide, optical waveguide, waveguide

m.light-guide, light pipe, optical fiber

м. тех.

fibra óptica

СВЕТОВОД

(светопровод, волновод оптический), закрытое устройство для направленной передачи (канализации) света. В открытом пр-ве его передача возможна только в пределах прямой видимости и связана с потерями, обусловленными нач. расходимостью излучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на большие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам.

Одним из типов С. явл. л и н з о в ы й в о л н о в о д — система заключённых в трубу и расположенных на определ. расстояниях (обычно через 50—100 м) стеклянных линз, к-рые служат для периодич. коррекции волн. фронта светового пучка. В кач-ве корректоров могут также применяться газовые линзы или зеркала определённой формы.

Наиболее перспективный тип С.— гибкий волоконный С. с низкими оптич. потерями, позволяющий передавать свет на большие расстояния. Он представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного материала, сердцевина к-рой радиуса а1 имеет показатель преломления n1, а внеш. оболочка с радиусом а2 имеет показатель преломления n2

Поэтому лучи, распространяющиеся под достаточно малыми углами к оси С., испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки и распространяются только по сердцевине. В зависимости от назначения С. его диаметр 2a1 составляет от неск, мкм до неск. сотен мкм, а 2а2— от неск. десятков до неск. тысяч мкм. Величины 2а1 и n1 -n2 определяют число типов волн (мод), к-рые могут распространяться по С. при заданной длине волны света.

Рис. 1. Поперечное сечение волоконного световода.

Выбирая 2a1 и n1-n2 достаточно малыми, можно добиться, чтобы С. работал в одномодовом режиме. Волоконные С. находят широкое применение в системах оптической связи, в вычислит. технике, в датчиках разл. физ. полей и т. д.

Важнейшими хар-ками С., предназначенных для подобных применений, являются оптич. потери, обусловленные поглощением и рассеянием света в С., и информац. полоса пропускания. В 70-х гг. 20 в. созданы волоконные С. с малыми потерями: затухание сигнала =1 дБ/км в ближней ИК области спектра. Типичный спектр оптич. потерь в таких С. представлен на рис. 2.

Рис. 2. Спектр оптич. потерь в стеклянном волоконном световоде.

Материалом для этих С. служит кварцевое стекло; различия показателей преломления сердцевины и оболочки достигают легированием стекла (напр., бором, германием, фосфором). Минимально возможные потери в таких С. составляют =0,2 дБ/км на волне 1,55 мкм. Полоса пропускания типичных многомодовых волоконных С. со ступенчатым профилем показателя преломления составляет величину 20—30 МГц
• км, с градиентным профилем — 400—600 МГц
• км. Наиболее широкополосны одномодовые С. в области длин волн 1,26—1,32 мкм, где материальная дисперсия кварцевых стёкол ближе к 0; полоса пропускания составляет —1011 Гц
• км.

Волоконные С. с самыми низкими потерями изготавливают методом хим. осаждения из газовой фазы. В кач-ве исходных соединений используются хлориды кремния, германия и др. Получаемая этим методом заготовка диаметром 10—20 мм и длиной 200— 400 мм перетягивается в волоконный С. диаметром 125—150 мкм с одноврем. покрытием его защитно-упрочняющей полимерной оболочкой.

Разработаны волоконные С. более сложной конструкции, напр. многослойные С. и С. с эллиптической сердцевиной. Одномодовые С. последнего типа перспективны для применений, где требуется сохранение поляризации распространяющегося света. Перспективными явл. волоконные С. для среднего ИК диапазона длин волн (2—11 мкм), в к-рый попадают длины волн генерации химических, СО и СО2-лазеров. Имеются материалы, такие, как халькогенидные стёкла, флюоридные стёкла, щёлочно-галоидные кристаллы, в к-рых оптич. потери могут составлять величину =10-1—10-3 дБ/км в указанном диапазоне.

Для целей интегральной оптики разработаны тонкоплёночные и диффузные диэлектрич. волноводы — С., представляющие собой тонкую (порядка длины световой волны) однородную плёнку, нанесённую на однородную подложку. Необходимое условие волноводного режима, т. е. существования поверхностных световых волн, заключается в том, что показатель преломления плёнки больше показателей преломления подложки и среды над волноводом. Световая волна в таком С. распространяется в процессе многократных полных отражений от её стенок. Диэлектрич. С. изготавливают методом катодного распыления стекла или др. материала (ZnS, CdS, ZnSe) на кварцевой подложке, методом эпитаксиального наращивания из жидкой или газообразной фазы, методом ионной имплантации (подложка бомбардируется ионами Li, T1 или протонами).

СВЕТОВО́Д -а; м. Техн. Полая металлическая трубка или прозрачный стержень, нить или пучок нитей, по которым передаются световые лучи. Передача изображения по световодам.

* * *

светопровод, устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее распространён стеклянный волоконный световод, представляющий тонкую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем оболочка. Свет в световоде распространяется в результате полного внутреннего отражения от границы раздела. О применении световода см. Волоконная оптика.

* * *

СВЕТОВО́Д (светопровод), устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее распространен стеклянный волоконный световод, представляющий тонкую нить, сердцевина которой имеет показатель преломления больший, чем оболочка. Свет в световоде распространяется в результате полного внутреннего отражения от границы раздела. О применении световода см. Волоконная оптика(см. ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА).

светопровод, - устройство для направленной передачи световой энергии. Наиболее перспективные виды С.: волоконный и интегрально-оптический. Волоконный С. - тонкая гибкая нить диам. 150 - 250 мкм, изготовленная из оптически прозрачного материала (напр., стекла). Внутр. часть нити (сердцевина) диам. от неск. мкм до 200 мкм является световедушей. Она имеет повышенный по сравнению с наружной показатель преломления, поэтому распространяющиеся в нити лучи (при достаточно малых углах между лучом и осью нити)испытывают полное внутр. отражение (см. Отражение полное внутреннее), препятствующее выходу света из С. Часто волоконные С. имеют сложное (плавное или ступенчатое) распределение показателя преломления по сечению. Потери света в волоконных С. связаны гл. обр. с его поглощением и рассеянием и у лучших С. в области Макс. прозрачности (на длине волны ~1,5 мкм) составляют ~0,2 дБ/км. Интегрально-оптич. С. бывают планарные и полосковые.

Пленарный С. - тонкая (порядка длины световой волны) прозрачная свет сведущая плёнка, нанесённая на однородную поверхность диэлектрич. подложки или созданная в её приповерхностном слое (показатель преломления плёнки больше, чем показатель преломления подложки и среды над С.). Полосковый С. сходен по виду с планарным, но, в отличие от него, имеет ширину, соизмеримую с его толщиной. Волоконные С. находят применение в волоконно-оптич. линиях связи, линиях передачи мозаичных изображений по жгуту С. (такой жгут часто наз. многожильным С.), в вычислит. технике и др. Интегрально-оптич. С. применяются гл. обр. в устройствах интегральной оптики, для оптич. обработки информации и передачи информации в линиях оптической сеяли.

СВЕТОВОД — (светопровод, волновод оптический) — закрытое устройство для направленной передачи света (см.) и световой информации на большие расстояния и по криволинейным трассам без искажений и с низкими потерями. Наиболее распространённый и перспективный — гибкий волоконный С. (см. волоконная оптика), представляющий собой тонкую нить (диаметром от нескольких микрометров до десятков микрометров) из оптически прозрачного материала (напр. стекла), окружённую оболочкой из материала, показатель преломления которого меньше, чем у сердцевины. В этом случае лучи, распространяясь по нити, испытывают полное внутреннее отражение от границы раздела между сердцевиной и оболочкой и остаётся целиком внутри С.