Uklon 21. listopada 2015. 17:25

Uklon, ogib, difrakcija Ogib ili difrakcija je skup pojava koje su rezultat skretanja valova s prvobitnog pravca prostiranja (oblikovanje novih pravaca prostiranja) pri njihovom nailasku na rubove otvora ili na prepreku. Pojava se opaa bolje to je irina pukotine na kojoj se svjetlost ogiba blia redu veliine valne duljine svjetlosti. 2 openita sluaja ogiba: a) Izvor koherentne svjetlosti i figure ogiba su beskonano udaljeni od zapreke, to znai da na zapreku pada ravni val, a figura ogiba je u dalekom polju; to je sluaj tzv. Fraunhoferove difrakcije. b) Takozvana Fresnelova difrakcija - Nastaje kad je tokasti izvor ili ravnina promatranja figura ogiba u blizom polju s obzirom na difrakcijsku zapreku. Fraunhoferov ogib, koji je vaan u teoriji optikih instrumenata, granini je sluaj Fresnelova ogiba.

Koherenca 21. listopada 2015. 18:06

Koherenca je lastnost EM (optinega) polja. Pove nam kako polje korelira samo s sabo. Definicija koherence je tesno vezana na interferenco valovanja: e zdruimo v toki prostora dva vala z isto frekvenco, se bosta vala setevala. e je fazna razlika med valoma stalna, bo tudi amplituda setetih valov stalna (odvisna bo le od fazne razlik med valom, ki pa je stalna). Za dva vala z isto frekvenco med katerima je fazna razlika stalna pravimo, da sta koherentna. Nekoherentna vala bi bila vala, med katerima se faza spreminja hitro in nakljuno. Amplituda setevka taknih valov se spreminjala hitro in nakljuno. Loimo dve vrsti koherence: asovno (vzdolno) in prostorsko (preno) koherenco Realen vir EM valovanja (npr. laser) si lahko predstavljamo kot napravo, ki generira sinusno valovanje, vendar pa obasno prihaja do motenje v delovanju generatorja, kar povzroi nezvezne fazne skoke kot kae slika. Ti skoki se pojavljajo v nakljunih trenutkih, vendar pa je povpreno trajanje nemotenega delovanja

vira priblino Realen oddajnik si lahko predstavljamo tudi, kot napravo, ki oddaja valovne pakete z trajanjem . Med posameznimi valovnimi paketi pride do nezveznih faznih skokov. Valovanje je koreilirano samo s samim znotraj valovnega paketa, ne pa tudi med paketi

imenujmo kohereni as

e pomnoimo s svetlobno hitrostjo dobimo kohrenno dolino lc=c Koherentna dolina nam torej pove: kako dale se lahko premaknem iz toke opazovanja v smeri irjenja valovanja, da bom lahko e vedno doloil zanesljivo fazno razliko med izhodino toko in toko opazovanja. Primer: AB< lc faza med toko A in B je dobro korelirana fazna razlika med toko A in B je natanno doloena in asovno nesprejemljiva (e poznam fazo valovanja v toki A jo lahko zanesljivo napovemo tudi za toko B) Primer: BC> lc faza med toko B in C je slabo korelirana med toko B in C bo prilo z veliko verjetnostjo do (vsaj enega) nezveznega faznega skoka; fazan razlika med toko B in C se s asom hitro in nakljuno spreminja

Kaj je sploh koherenca: (povprecno trajanje) Koherenca je lastnost opticnega polja, ki pove kako je opticno polje korelirano s samim seboj. Obstajata dva posebna primera opisa koherence: Casovna in

Prostorska koherenca. Casovna (vzdolzna) koherenca: Je lastnost svetlobnega polja, ki pove verjetnost, s katero

lahko dolocimo fazo svetlobnega polja v trnutku t2 , ce poznamo fazo polja v trenutku t1 , pri

tem pa je t2 t1 = . Casovna koherenca je dolocena s casovno avtokorelacijo svetlobnega polja. Pojem casovna koherenca je tesno povezan s pasovno sirino vira svetlobe. Svetloba, ki jo opazujemo, je s pomocjo zarkovnega delilnika razdeljena v dva zarka. Eden od zarkov se odbije od pritrjenega ogledala, drugi od ogledala, ki ga lahko premikamo. Odbita zarka se ponovno delita v delilniku, pri tem pa se del zarka od vsakega ogledala razsiri proti zaslonu. Z opisano napravo originalni zarek razdelimo na dva zarka (polji posameznih zarkov znasata ). Enega izmed njih zakasnimotako, da mu povecamo opticno pot ter ju nato ponovno zdruzimo. Zarka med seboj interfeirata, pri tem pa je interferenca, ki jo opazujemo na zaslonu odvisna od koherencnih lastnosti vira. E1 in E2 Na zaslonu se sestevata valovanji . Polje doseze zaslon preko pritrjenega ogledala in polje preko premicnega ogledala. Na zaslonu se pojavi interferencni vzorec. V primeru, da zarkovni delillnik razdeli valovanje v razmerje 1:1 (E1=E2) lahko zapisemo:

je casova zakasnitev polja E2 glede na polje E1, ki nastopi zaradi dodatne opticne poti 2d , ki jo opravi valovanje E2.

Casovno zakasniten lahko v odvisnoti od premaknitve ogeldala zpisemo kot: =2d/c Prostorska (precna) koherenca: Je lastnost svetlobnega polja, ki pove verjetnost, s katero

lahko dolocimo fazo svetlobnega polja v tocki prostora Q2, pri tem pa sta tocki oddaljeni za L. Prostorska koherenca je dolocena s prostorsko avtokorelacijo svetlobnega polja. Pojem

prostorska koherenca je tesno povezan s velikostjo predela vira, ki seva koherentno.

- je razdalja na kateri lahko dolocimo fazo v poljubni tocki. - je pomembna, ko opticni signal lahko preoblikujemo - vpliva na uklon Zakaj je koherenca pomembna: Koherenca je pomembna za gradnjo interferometrov (to je senzor oz. detektor) s katerimi opazujemo interferencne pojave. Kaksna je povezava med koherenco in spektralno sirino vira: Pojem casovne koherence je tesno povezan s pasovno sirino vira svetlobe!

Dvolom 22. listopada 2015. 15:00

Dvolom je pojava kada nepolarizirana svjetlost pada na granicu nekih kristala (kalcit, kvarc, led...) i lomi se tako da od jedne upadne zrake nastaju dvije: REDOVNA i IZVANREDNA. Za redovnu zraku vrijedi Snellov zakon loma. Redovna i izvanredna zraka su polarizirane tako da su im ravnine polarizacije meusobno okomite Pojava dvoloma je posljedica neizotropnosti kristala u razlicitim smjerovima kristal ima razlicit indeks loma.

- kalcit: nr = 1,66, ni = 1,49 - kvarc: nr = 1,54, ni = 1,55 PODJELA MINERALA PREMA OPTIKIM SVOJSTVIMA

1. optiki izotropni svjetlost se u njima u svim smjerovima iri jednakom brzinom, te imaju jedan indeks loma (plinovi, tekuine, kubini materijali)

2. optiki anizotropni brzina ovisi o smjeru irenja, te takvi kristali imaju vie indeksa loma (svi minerali osim kubinih)

-pri ulasku svjetlosti u anizotropni mineral, svjetlost se lomi na dvije polarizirane zrake koje vibriraju u meusobno okomitim vibracijskim ravninama = ta pojava se naziva DVOLOM Amorfne prozirne tvari (voda, staklo) su izotropne, tj. brzina irenja svjetlosti je u svim smjerovima jednaka. Veina kristala, zbog specifine kristalne reetke je anizotropna, tj. brzina svjetlosti ovisi o smjeru irenja. Dvolom je pojava kada nepolarizirana svjetlost pada na granicu nekih kristala (kalcit, kvarc, led...) i lomi se tako da od jedne upadne zrake nastaju dvije: REDOVNA i IZVANREDNA. Redovna (ordinarna) zraka: bez obzira kojim smjerom zraka prolazi kristalom, to se mijenja kako se mijenja kut upada, brzina irenja kroz sredstvo uvijek je jednaka. Za redovnu zraku raunamo indeks loma kao kod izotropnog sredstva. Za izvanrednu zraku brzina se mijenja; indeks loma se mijenja. U kristalu postoji odreeni smjer za koji vrijedi da je vred=vizv i to je optika os kristala Redovna i izvanredna zraka su polarizirane tako da su im ravnine polarizacije meusobno okomite: Redovna zraka je polarizirana okomito na optiku os kristala izvanradna zraka je polarizirana paralelno s optikom osi kristala Dvolomna je lastnost snov, da izkazuje ve kakor eno vrednost za lomni kolinik. Dvolomnost lahko izkazujejo le anizotropne snovi (snovi pri katerih so doloen lastnosti odvisne

od smeri opazovanja). Mona dvolomnost je pogosto prisotna v kristalih, ki imajo urejeno notranjo strukturo, struktur

pa je takna, da so posamezni gradniki zloeni tako, da tvorijo v kristalu dominantno ali preferenno smer.

Kot primer is oglejmo kristal kalcita. Gradniki kristal so urjeni v plasti (ravnine), plasti pa so zlone ena na drugo.

Razline skupune elektronv so sedaj razlino trdno pripete na osnovne gradnike (atomska jedra)

Kadar je polje E vzporedno z ravninami v katere so urejeni atomi, zanihajo pod vplivom polja drugane skupine elektronov, kakor v primeru, kadar je E pravokotno na kristalno ravnino.

Ker so posamezne skupine elektronov na gradnike pritrjen z razlinimi vzmetmi imajo posamezne skupine razline lastne frekvence, s tem pa izkazujejo razline odmike pri isti frekvenci polja, kar vodi v izkazovanje razlinega lomnega kolinika v isti snovi.

Lomni kolinik v dvolomni snovi bo torej odvisen od orientacije (polarizacije) vektorja E glede na referenno smer v snovi (takna smer ponazarja smer v kateri so enakomerno urejeni gradniki in ji pravimo optina os v kalcitu je npr, optina os pravokotna na ravnine v katerih so zloeni gradniki)

Dvolomnost je lahko precejnja v kristalih, kara s pridom izrabljamo za gradnjo razlinih naprav in elementov za nadzor in preoblikovanje polarizacije svetlobnega valovanja

Dvolomnost pa se lahko pojavi tudi v amorfnih materialih (materialih z neurejeno notranjo strukturo), npr v steklu

Dvolomnost v taknih materialih je obiajno ibka, pojavi se pa se kot posledica delne ureditve notranje strukture

e na primer izpostavimo steklo mehanski napetosti, bo to vplivalo na vzmetne konstante atomski oscilatorjev. Vpliv bo seveda odvisen od smeri deformacije. V tem primeru govorimo o napetosti dvolomnosti.

Napetostna dvolomnost se do neke mere pojavlja v optinih vlaknih, lahko jo povzroimo tudi namerno (ve o tem v poglavju o vlaknih)

Malusov zakon 22. listopada 2015. 15:13

e postavimo dva linearna polarizatorja zaporedno, bo prepustnost sistema sorazmerna s kotom med osema polarizatorja

Povezavi med kotom in prepuenim svetlobnim tokom pravimo Malusov zakon:

Pri kotu 90 je energijski tok enak ni, saj je elektrino polje, ki ga prepua polarizator, pravokotno na prepustno os analizatorja. Polje je v taknem primeru vzporedno z ti. zaporno osjo polarizatorja.

Polarizatori od prirodne (nepolarizirane) svjetlosti propuste samo komponente koje titraju u jednom smjeru dobije se linearno polarizirana svjetlost. Kad prirodna svjetlost padne na polaroid (dikroit), ona se jednim dijelom apsorbira i smanji joj se intenzitet. Svjetlost je polarizirana u smjeru odreenom polarizatorom. Ako tu svjetlost propustimo kroz drugi polarizator (analizator), iji se pravac polarizacije ne poklapa s pravcem polarizacije prvog polarizatora, intenzitet izlazne svjetlosti iz drugog polarizatora (analizatora) e ovisiti o kutu izmeu pravaca polarizacije 1. i 2. polarizatora. Malusov zakon daje ovisnost intenziteta svjetlosti o kutu I (0) je intenzitet polarizirane svjetlosti koja pada na analizator (polarizator koji analizira svjetlost koja pada na njega). Za kut izmedu polarizatora i analizatora od 90, nema prolazne svjetlosti

Polarizatorji 22. listopada 2015. 15:36

Nicolova prizma Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Nicolova prizma je optina prizma, ki spada med polarizacijske prizme. Uporablja se v optinih napravahkot polarizator. S pomojo Nikolove prizme dobimo arek polarizirane svetlobe. Nicolova prizma je sestavljena iz dveh delov. Oba dela sta narejena iz kristala kalcita, ki sta odrezana pod kotom 68 in ponovno zlepljena s kanadskim balzamom, ki se pridobiva iz iglastega drevesa balzamovca(Abies balsamea). arek vstopa na enem koncu prizme. Zaradi dvolomnosti arek razpade na dva arka (redni in izredni). Eden izmed arkov (obiajno redni arek) se popolno odbije ali pa izstopi na zgornjem delu prizme (lomni kolinik ima 1,658). Drugi arek (ima lomni kolinik 1,486) se ne odbije in nadaljuje pot, ter prizmo zapusti. Ta arek je izredni arek in ga sestavlja linearno polarizirana svetloba. Kanadski balzam pa ima lomni kolinik 1,54, kar je ve kot izredni in manj kot redni arek. Nicolove prizme se uporabljajo v mikroskopija in polarimetriji. Pogosto se v novejem asu v polarizatorjih uporabljajo polaroidne ploe in tudi Glan-Thompsonova prizma. Glan-Foucaultova prizma Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Zgradba in delovanje Glan-Foucaultova prizme Glan-Foucaultova prizma (znana tudi kot Glanova zrana prizma) je optina prizma, ki spada medpolarizacijske optine prizme. Podobna je Glan-Thompsonovi prizmi, od nje se razlikuje samo v tem, da oba dela iz kalcita loi zrana rea in ne lepilo kanadski balzam. Imenuje se po nemkem fiziku in meteorologu Paulu Glanu (1846 1898) in . Zgradba in delovanje[uredi | uredi kodo] Narejena je iz dveh prizem iz kalcita, ki imata za osnovno ploskev pravokotni trikotnik. Mineral kalcit je znan po svoji dvolomnosti. Med obema prizmama je zrana rea. Zaradi dvolomnosti kalcita se arek, ki vstopi v prizmo, razcepi na dva arka (redni in izredni). Redni arek se na mestu, kjer sta prizmi zlepljeni, odbije (popolni odboj) in pozneje absorbira. Izredni arek nadaljuje pot v prvotni smeri in izstopi iz prizme. Prizma lahko uporablja tudi laserski arek, ker ima zelo majhen vhodni kot pri katerem e deluje. Prizma je tudi kraja kot Glan-Thompsonova prizma. Podobna je Glan-Taylorjevi prizmi Wollastonova prizma Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Zgradba in delovanje Wollastonove prizme Wollastonova prizma je optina prizma, ki spada med polarizacijske prizme. Uporablja se v optinih napravah kot polarizator. S pomojo Wollastonove prizme dobimo dva arka linearno polarizirane svetlobe. Imenuje se po anglekem kemiku Williamu Hydeu Wollastonu (1766 1828). Zgradba in delovanje[uredi | uredi kodo] Wollastonova prizma je narejena iz minerala kalcita, ki ima dvolomne lastnosti. Sestavljata jo dva dela, ki sta zlepljena s kanadskim balzamom tako, da sta optini osi pravokotni. Na nasprotni strani prizme izhajata dve arka (redni in izredni), ki sta linearno polarizirana (njuni ravnini polarizacije sta pravokotni).

Relativna dielektrina konstanta 31. listopada 2015. 12:45

Relativna dielektrina konstanta nam govori kako mono se bo v snovi prerazporedil naboj kada ga podvrgnemo vanjskom elektrinom polju. Veja kot je relativna dielektrina konstanta, monije bo zunanje polje ratslojilo naboj v snovi.

Lomni kolinik 31. listopada 2015. 12:45

Lomni kolinik n naroa s frekvenco, mono naraste v vliini lastne frekvenca, nato pa strmo pada. V vliini resonance se odmiki oscilatorja veliki. Zato se pri teh frekvencah sprosti ve energije na duilki, kar povzroi poveanje absorpcije. Absorpcija je zato povezana z lomnim kolinikom, kjer je lomni kolinik niji je vjerovatno da je nizka tudi absorpcija. e se frekvenca vpadnega vala priblia resonanni frekvenci, se amplituda njihanja povea in val odda ve energije oscilatorju. Elektromagnetna energija se pretvori v mehansko energijo (nihanje). Pri resonanni frekvenci nastopi tako imenovani absorpcijski maksimum oziroma absorpcijski vrh, okolici vrha pa pravimo absorpcijski pas. Dielektriki so torej v splonem prozorni pri vseh frekvencah, razen v primeru, ko je frekvenca vpadnega valovanja v vliini karakteristinih frekvenc. IZPELJAVE za lomni kolinik

Lom i odboj 31. listopada 2015. 12:46

LOM I ODBOJ

Pri upadu upadni val se rascjepi na lomni i reflektirani. Lomni kolinik nv je manji od np. U danom trenutku kada val udari toku a iz nje se krenu iriti sekundarni Huygensovi valovi kroz oba medija. V vpadni medij s hitrostjo Cv in v prenaalni medij s hitrostjo Cp. Dalje val dotakne toku b, c, d gdje se ponovno formiraju sekundarni valovi kroz oba medija. Vpadna valovna fronta je torej doloena z ab, odbita z cd in lomljena z ed. Iz toke a i d povuemo okomice prema suprotnom boku vala te dobijemo toke b, c i e.

Upadni i reflektirani kut su isti!

Poto je Cv/Cp = np/nv moemo zapisati kao

Popolni odboj 31. listopada 2015. 12:46

Popolni odboj V primeru, da je lomni kolinik vpadnega medija veji od lomnega kolinika preneenega medija, se lomi vpadni arek pro od vpadne pravokotnice. Z poveevanjem vpadnega kota se preneseni (lomljen) arek pribliuje tangenti na mejo, veina energije pa se pojavi v odbitem arku.

Evanscentno polje 31. listopada 2015. 12:46

EVANESCENTNO POLJE

Na mejni plasti dveh dielektrikov mora veljati pogoj za zveznost elektrinega in magnetnega polja. To pomeni, da v preneenem mediju elektrino polje ne more nenadoma izginiti, ampak zvezno upade proti vrednosti ni. Polju, ki v preneenem mediju pojenja, pravimo pojenjajoe ali evanescentno polje. Polje v preneenem mediju je tik ob mejni plasti med dielektrikoma enako kakor v vpadnem mediju, nato pa z oddaljevanjem od meje eksponentno pojema - slika a. Kljub popolnemu odboju je zato mono valovanje zaznati v preneenem mediju, vendar le tik ob meji z vpadnim medijem. S stalia arkovnega modela si lahko predstavljamo, da arek vstopi v sosednjo plast ter se ele nato odbije (podobno kakor toga kroglica, ki vpade na elastino podlago) - slika b. Evanescentno polje je izjemno pomembno za izdelavo nekaterih optinih naprav ter za razumevanje optinega vlakna.

Opno 31. listopada 2015. 12:47

OPNO e je plast z nijim lomnim kolinikom dovolj tanka, lahko evanescentni val v sosednji plasti ponovno vzbudi valovje. Valovanje nam tako uhaja skozi plast dveh dielektrikov, kljub temu da izpolnjen pogoj za popolni odboj. Govorimo o onemogoenem popolnem odboju, ki ima mnogo aplikacij v optinih napravah (tipien primer so vlakenski delilniki.

Numeriki otvor - NA 2. studenog 2015. 17:07

Numeriki otvor (Numerical aparture - NA) Definiran je kao sinus maksimalnog kuta prihvata, a ovisi o indeksu loma materijala. Nije ovisan o promerju jezgre vlakna. Jedan od fizikalnih ogranienja valovoda.

Numeriki otvor je mjera koliko svjetlosti moemo spregnuti u svjetlovod, a izravno utjee na broj modova koje moemo koristiti u radu.

Slikom 6 prikazan je maksimalni kut pod kojim moe svjetlost upadati u svjetlovod koji definira veliinu numerikog otvora te to se dogodi kad je upadni kut vei od maksimalnog. Tipine vrijednosti NA za staklena optika vlakna iznosi od 0,20 do 0,29, dok za optika vlakna od platine mase moe biti i vei od 0,5.

Disperzije 2. studenog 2015. 20:29

Do prekrivanja svetlobnih pulzov na koncu valovoda ne pride, ko je hitrost prenosa Bbit manja od reciprone vrednosti razpritve pulza . Torej

tevilu B pravimo pasovna irina in ga izraamo v Hz. Najveja bitna hitrost Bbit, ki jo lahko doseemo vzdol vlakna je odvisna od naina digitalnega kodiranja, ob ustreznem kodiranju znaa Bbitmax=B. Disperzijo opredelimo s pomojo razlike asov, ki jo potrebujeta najhitreji in najpoasneji del valovnega paketa, da prepotujeta razdaljo L:

Disperzijo lahko razdelimo v dve veliki skupini:

1. kromatska disperzija o odvisnost lomnega kolinika od frekvence n() - snovna disperzija, o valovodne lastnosti - odvisnost (V) in s tem () - valovodna disperzija, o valovodno-snovne lastnosti - odvisnost n od in s tem () - profilna disperzija.

Profilna disperzija

Vzrok za nastanek profilne disperzije je odvisnost razlike lomnih kolinikov n od frekvence oziroma valovne doline. Profilna disperzija je po velikosti najmanja kromatska disperzija, zato jo le beno omenjamo. Kubna disperzija Kadar obratuje telekomunikacijski sistem v podroju, kjer se izravnajo vse dosedaj

natete disperzije (Ds+Dv+Dp0), bi morda priakovali, da se signal prenaa brez popaitev. Vendar ni tako, saj smo pri razvoju izraza (0.40) v Taylorjevo vrsto upotevali le prva dva lena. Ob dobri disperzni izravnavi moramo upotevati tudi vije lene. Tako postane disperzija odvisna od tretjega odvoda fazne konstante po frekvenci

2. nekromatska disperzija o medrodovna o polarizacijska disperzija

Posljedica disperzije je ogranienje brzine prijenosa i dometa!

Meumodalna (medrodovna) disperzija 2. studenog 2015. 20:42

Multimodna disperzija nastaje jer zrake razliitih modova unutar vlakna putuju razliitim putevima (ali istim brzinama), to rezultira razliitim vremenima propagacije (to je vlakno dulje, vea je disperzija). Za rjeavanje problema velike disperzije impulsa kod prijenosa multimodnim vlaknom konstruirana su vlakna sa gradijentnim indeksom loma izmeu jezgre i omotaa (kompenzira se razlika u brzinama propagacije zraka svjetlosti).

as, ki ga potrebuje centralni (najhitreji) arek, da prepotuje vlakno doline L, oznaimo z TMin in ga doloimo kot

kjer je n1 lomni kolinik jedra in c hitrost svetlobe v vakumu. as, ki ga potrebuje arek z najdaljo potjo, oznaimo z TMax in je doloen z

pri tem je n2 lomni kolinik obloge in n1 lomni kolinik jedra. e izraz za sin k vstavimo v enabo (0.16) dobimo

asovna razlika Ts med najhitrejim in najpoasnejim arkom je doloena z razliko med enabama (0.15) in (0.17), torej

in je relativna razlika lomnih kolinikov. Kadar je

Teoretino je dosegljiva meja okoli 50 ps/km (20 GHz.km) vendar zardi konne velikosti jedra te vrednosti ni mogoe dosei. Dobro optimirano gradientno vlakno dosega disperzijo do 1ns/km, kar je 00 krat manj kot sorodno vlakno s stopniastim lomnim likom! Znailna pasovna irina standardnih (ITU) mnogorodovnih vlaken je med 300 in 700 MHz.km (odvisno od vrste vlakna 50 um. Z 50 um vlaknom dosegamo boljo pasovno irino). Selektivno vzbujanje rodov v gradientnem vlaknu Selektivno vzbujanje rodov v OV omogoa doseganje e veje pasovne irine. S pomojo VCSEL diod je mono cenovno uinkovito vzbuditi le nije rodov med katerimi obstajajo manje razlike v skupinskih hitrostih. Tudi proizvajalcem vlaken je laje dobro nadzirate le centralni del jedra.

Kromatska disperzija 2. studenog 2015. 20:47

Kromatska disperzija: promjena zbog razliitih valnih duljina

Kaj jo povzroca: Kromatska disperzija je posledica odvisnosti skupinske hitrosti od frekvence oz. od valovne dolzine. Od cesa je odvisna: Kromatska disperzija je zato odvisna od snovnih lastnosti n() , valovodnih lastnsoti

( ) ter od pasovne sirine valovanja, ki je dolocena s pasovno sirino vira (npr. laserske diode) in modulacijsko frekvenco. Kromatska disperzija prevladuje v enorodovnih vlaknih, kjer ni medrodovne disperzije.

Tudi realni optini viri niso idealni in imajo konno irok spekter npr: - LED dioda: 40 nm - FP laserska dioda: 1-2 nm - DFB laserska dioda: 0.0001 nm Hitrost irjenja EM valovanja je optinem vlaknu zmeraj odvisna od valovne doline (oziroma frekvence). Kombinacije obeh pojavov povzroi nastanek pojava, ki mu pravimo KROMATSKA disperzija. Kromatska disperzija nastane zato, ker se posamezne spektralne (oziroma frekvenne) komponente signala irijo z razlinimi hitrostmi. Tako prepotujejo vlakno posamezne spektralne komponent v razlinih asih. Odvisnost hitrosti irjenja valovanja v valovodu od valovne doline oziroma frekvence je posledica: 1. snovnih lastnosti: lomni kolinik je odvisne od frekvnce valovanja n(), 2. valovodnih lastnosti: fazna konstanta je zmeraj odvisna od frekvence () Parametru D pravimo disperzijski parameter in nam pove za koliko se razpri optini signal na razadalji L, e ima vir pasovno irino . Parameter D podajamo obiajno v ps/(nm km) in pove, za koliko ps se razpri signal na razdalji L kilometrov pri pasovni irini vira

Efektivni lomni kolinik 5. studenog 2015. 18:02

arek je namiljena daljica, vzporedna z valovnim vektorjem ravninskega vala. Valovni vektor k1 zato razcepimo na komponento, ki je usmerjena vzdol valovoda, torej v smeri irjenja valovanja, in komponento, ki je usmerjena preno na valovod:

Slika 0.15: irjenje valovanja v triplastni dielektrini strukturi - arkovna razlaga. Valovni vektor (n1k), ki opisuje ravninski val oziroma arek, razcepimo na dve komponenti: komponento v smeri razirjanja

valovnja (z) ter transverzalno komponento (y). Vzdolni komponenti pravimo z = n k 1 sin pravimo FAZNA KONSTANTA in na pove koliken fazni kot opravi val na enoto doline vlakna. Obiajno jo oznaimo kar z . Vzdolni komponenti pravimo y = n k 1 cos pravimo preno valovno tevilo. Obiajno jo oznaimo z kT. Prena komponenta valovanja, ki pripada veljavnemu rodu vlakna, tvori vselej v preni smeri stojno valovanje. Ali: Pogoj, da se lahko valovanje iri po vlaknu je torej, da prena komponenta optinega vala resonira, torej tvori stojni val. Pogoju pravimo tudi preni resonanni pogoj.

Efektivni lomni kolinik je definiran kot:

Efektni lomni kolinik na pove, kolikna je efektivna fazan hitrost v vlaknu. Fazne hitrost ne doloa ve le lomni kolinik jedra temve red rodu (kot pod katerim se iri skupina arkov, ki predstavlja rod). Efektni lomni kolinik nam pove kaken n uti posamezen rod v vlaknu. Efektivni lomni kolinik se zmerja gibljem med minimalno in maksimalno vrednostjo, ki jo lahko zavzame voden rod.

Enorodovno vlakno 6. studenog 2015. 19:18

Za tevilo rodov smo izpeljali naslednjo priblino enabo:

Z zmanjevanjem normirane frekvence se zmanjuje tevilo vodenih rodov. e zahtevamo m=0, dobimo

Oitno bo za V

Potek lomnega kolinika, isto staklo i dopirano staklo --- 1. graf irenje energije kroz steklo --- 2. graf Kakvu disperziju oekujemo --- 3. graf Pri malim valnim duljinama D je negativan. Manja valovna duina uzrokuje vei lomni kolinik (vie se iri). D je pozitivan za vee lambda, strmina se pone poravnavati Vidna svetloba (vidljivi spektar) nije dobar za komunikacije --- D= -600, za 850nm D= -150 1280nm --- D=0 1550nm --- D=20 -D > prije su dole kratke valovne duine +D > prije su dole duge valovne duine D=0 --- Najbolje da dou skupa Materijalna disperzija se javlja kod materijala gdje vrijednost indeksa loma ovisi o valnoj duljini

svjetlosti. Kako svjetlosni signal u naelu nije monokromatski, ve zauzima odreeno podruje valnih duljina, materijal preko indeksa loma razliito utjee na brzinu prostiranja pojedinih komponenti unutar signala, tj. impulsa. Utjecaj materijalne disperzije znatno smanjuje rad na veim valnim

duljinama, te uporabu optikih emitera sa to manjom relativnom spektralnom irinom /.

Valovodna disperzija 7. studenog 2015. 16:29

U kombinaciji s materijalnom disperzijom javlja se i valovodna disperzija. Valovodna disperzija nastaje, u principu, zbog ovisnosti modalnog V-broja o valnoj duljini, tj. propagacijske karakteristike moda (npr. grupna brzina) su funkcija omjera polumjera jezgre i valne duljine. Nastalo proirenje impulsa zanemarivo je s obzirom na materijalnu disperziju. Materijalna i valovodna disperzija dominantne su kod jednomodnih optikih vlakana. valovodna disperzija nastaje zato to brzina propagacije ovisi o efektivnom indeksu loma (ija je vrijednost izmeu indeksa lomova jezgre i omotaa) Smanjenjem promjera jezgre kontroliramo valovonu disperziju, manipulacija vlaknom je laka. Jedro postane tijesno i enrgija krene ii van.

Profilna disperzija

Vzrok za nastanek profilne disperzije je odvisnost razlike lomnih kolinikov n od frekvence oziroma valovne doline. Profilna disperzija je po velikosti najmanja kromatska disperzija, zato jo le beno omenjamo. Doloimo jo lahko iz izraza:

Polarizacijska disperzija 7. studenog 2015. 17:06

Slabljenje 7. studenog 2015. 17:20

SNOVNA DISPERZIJA

Je izgubni mehanizem ki je vezan na sestavo materiala. Posledica te je, da se del opticne moci v vlaknu pretvori v toploto. Poznamo dva tipa: - notranjo in - zunanjo absorbcijo. Nutarnja disperzija

Je posledica absorbcije materiala, ki sestavlja vlakno. Vlakno ima absorbcijska maximuma v ultravijolicnem in infrardecem podrocju.

Zunanja apsorpcija Pri opticnih vlaknih je eden izmed glavnih vzrokov izgub zunanja absorbcija, ki je posledica necistoc v steklu. Absorbcija v steklu je mocno odvisna od necistoc, zlasti od kovinskih ionov. Koncentracija kovinskih ionov v velikostnem razredu 10-9 lahko drasticno poveca izgube opticnega vlakna. Visoko kvalitetno opticno vlakno mora biti dobro ocisceno (koncentracija necistoc mora biti manjsa od 10-10). Skupaj s kovinskimi necistocami so glavni absorbcijski elementi hidroksidni ioni (OH ioni).

Sipanje:

Pojav v katerem snov prevzame del energije vpadnega vala, nato pa jo nemudoma izseva v obliki valovanja imenujemo sipanje. Tipicen primer je sladkor: ce posvetimo v njega, iz njega sveti v vse smeri. Linearno sipanje Vpadni val se sipa enakomerno v vse smeri. Sprejemni kot opticnega vlakna je mali, zato vecinoma sipanega valovanja vide iz jedra. Mali del sipanega valovanja se sipa v smeri, ki je nasprotna prvotnemu valu, pri tem pa izpolnjuje pogoj za popolni odboj. Pojav imenujemo povratno sipanje. Glede na velikost delcev, ki sipajo valovnje, razdelimo valovanje na Raylighjevo in Miejevo

Rayleighjevo sipanje Je dominanten izgubni mehanizem v podrocju komunikacijskih valovnih dolzin, ter doloca teoreticni minimum slabljenja vlakna. Opazujemo snov, na katero vpada valovanje s frekvenco v . Prvo vzbujejo stanje atomov oziroma molekul, ki tvorijo snov, naj bo vecja od hv. Atom absorbira vpadli foton, vendar pa ne more zavzeti energijskega stanja, ki ustreza energiji fotona. Vmesno energijsko stanje imenujemo navidezni energijski nivo. Atom se zato nemudoma povrne v osnovno stanje in odda foton s frekvenco, ki je enaka frekvenci fotona vzbujanja. Oddani foton se lahko giblje v smeri, ki je drugacna od smeri vzbujalnega fotona. Pojav opazimo kot sipanje in del opticne moci se prenasa iz vlakna v okolico. Nihanje se odraza v zmanjsanju opticne moci v vlaknu, ki je gleda na Rayleighovo formulo

sorazmerno z 1/ 4 . Krajse valovne dolzine se bolj sipajo kot daljse valovne dolzine. Izgube v opticnem vlaknu nastajajo zaradi mikro ukrivljenosti in makro ukrivljenosti samega opticnega vlakna.

Miejevo sipanje Miejevo sipanje v opticnem vlaknu je posledica nepravilnosti, ki so v velikostnem razredu valovne dolzine uporabljene svetlobe. Nepravilnosti so posledica nepravilne cilindricne 15 strukture vlakna, nepravilnosti med spojem jedra in obloge, nihanja razliki lomnega kolicnika jedra in obloge vzdolz vlakna, nihanja premera, mehurckov ... Kadar je velikost nepravilnosti

vecja kot /10 , lahko jakost sipane svetlobe mocno naraste. Miejevo sipanje zmanjsamo s skrbno optimizaijo proizvodnega procesa vlakna in s povecanjem numericne odprtosti (povecanje razlike lomnih kolicnikov in obloge). Nelinerano sipanje

Oblike sipanja so Romanovo in Brillouniovo, ki se pojavi v dolgih enorodovnih vlaknih pri opticnih moceh (100 mW). Spontano Ramanovo sipanje

Pojav v katerem je amplituda vpadnega polja vecja od sipanega pravimo spontano Romanovo sipanje. (je zmeraj izredno sibko). Foton vzbudi mulekulo in ta preide v vmesno stanje. Molekula v navideznem stanju ne more obstat zato se povrne v prvotno stanje. Takrat ima oddani foton enako energijo in frekvenco kot vpadni foton (Rayleighjevo sipanje). Kadar se molekula ne povrne v prvotno stanje in preide na visji energijski nivo ima izsevani foton manjso energijo in frekvenco. Prehod imenujemo Stokesov prehod. Ce molekula preide na nizjo energijsko stanje od prvotnega bo energija in frekvenca izsevanega fotona vecja. To je Anti-Stokesov prehod.

Osnovni energetski nivo molekule sastoji se iz niza podnivoa, slika 6. Kada na molekulu djeluje foton hf ona se pobuduje i prelazi u prividno pobudeno stanje. Iz takvog stanja ona se brzo vraca u normalno stanje i daje foton hf koje smo nazvali Rejlijevim rasipanjem. Medutim, cesto se dogada da se molekula ne vraa na isti podnivo, unutar osnovnog nivoa. Ukoliko se molekula vraca na vii

podnivo u okviru osnovnog nivoa, govorimo o Stoksovom nivou (Stokes) prelazu. U tom slucaju oslobodeni foton ima manju energiju od pobudnog fotona hfs < hf, to znaci da dobijamo manju frekvenciju zracene svjetlosti, odnosno vecu talasnu duinu. Ako se pobudena molekula vrati u osnovno stanje, ali na podnivo, koji je nii od onog sa kojeg je pobudena, govorimo o anti Stoksovom prelazu. U tom slucaju frekvencija nastale svjetlosti je veca od frekvencije pobudne (upadne) svjetlosti. Naravno sa stanovita statistike, najvjerovatniji je Rejlijev prelaz, medutim sa malom vjerovatnocom (reda 10-6) moguci su i Stoksov, odnosno anti Stoksov prelaz. U sva tri slucaja govorimo o Ramanovom rasipanju.

Stimulirano Ramanovo sipanje

Kadar molekulo zadeneta dva fotona, eden s frekvenco in drugi s S , ki ustreza energiji Stokesovega prehoda, foton s frekvenco povzroci prehod molekule v navidezno vmesno stanje, foton s frekvenco S pa molekulo nenadoma stimulira. Za stimulirane prehode je znacilno da ima nastali foton enako fazo, frekvecno, polarizacijo in smer kot foton, ji je povzrocil stimuliran prehod.

Spada u klasu nelinearnih rasprenja. Raspreno svjetlo je pomjereno u frekvenciji za oko 13 THz. Medutim, ukupni spektralni dobitak SRS-a se protee cak i do 40 THz , dakle SRS je irokopojasna pojava. U jednomodnim optikim vlaknima javlja se u oba smjera. Prema kvantno-mehanikoj teoriji, Ramanovo rasprenja nastaje pri neelastinim sudarima fotona sa optikim fononima (kvanti vibracije kristalne reetke). Prema klasinoj teoriji nastaje interakcijom jakog svjetlosnog talasa sa molekulama sredine. Ukoliko snaga svjetlosti za dato vlakno prede odredeni prag (prag je reda 1W), tada dolazi do pojave stimulisanog Ramanovog rasipanja, koje moemo objasniti pomocu slike 7. Kada na molekulu djeluju dva fotona, hf i hfs, pri cemu fs odgovara Stoksovoj frekvenciji, tada dolazi do sljedece pojave: foton hf pobuduje molekulu, dok foton sa frekvencijom fs stimulie molekulu da prede u normalno stanje (vri indukovan prelaz). Zbog toga nastali foton ima istu frekvenciju i fazu, kao i foton hfs, - koji vri stimulisani prelaz. Razlika frekvencija f-fs naziva se Ramanov pomak.

Skupni izgubi

Slika prikazuje skupne izgube v opticnem vlaknu, kjer moci ne presegajo 100 mW, zato zanemarimo Romanovo sipanje. Pri krajsih valovnih dolzinah sta dominantna vzroka za izgube Rayleighovo sipanje in absorbcija. Pri daljsih valovnih dolzinah zaradi resonance molekul stekla v IR podrocju prevladuje snovna absorbcija. V podrocju med 800 in 1700 nm prevladujejo izgube zaradi necistoc, predvsem OH ionov. 1 okno je pri 850 nm (slabljenje veliko 2 dB/km) 2 okno je pri 1310 nm (0,38 dB/km) 3 okno je pri 1550 nm (0,2 dB/km)

Izgubi zaradi ukrivljenosti

Zaradi ukrivljenosti seva valovod del valovodnega valovanja v prostor. Sevnje je odvisno od valovodnih parametrov: valovne dolzine () in radija ukrivljenosti (rB) . za obstoj v ukrivljenem vlaknu mora obstajati stabilna valovna fronta. Zato se morajo na zunanji strani vlakna zmanjsati fazna konstanta (hitrost valovanja se mora povecati), na notranji strani pa ze mora fazna konstanta povecati (hitrost se mora zmanjsati). Ce poznamo fazno konstanto v tocki (rB ), potem mora za poljubno tocko r veljati:

Vecja kot ne numericna odprtost, bolj je vlakno neobcutljivo na ukrivljenost. Visji rodovi so obcutljivejsi na ukrivljenost in se lazje izgubijo iz vlakna. Treva poveati efektivni lomni kolinik, vlakno je otpornije na savijanje.

Mikro ukrivljenost

Izgube zaradi mikro ukrivljenosti so posledica mikro-deformacij vlakna. V vlaknu se deformirajo pod vplivom sprememb temperature, tlaka, akusticnega valovanja oz. neidealnosti pri izdelavi. Izgube zaradi mikro-ukrivljenosti lahko razlozimo z mehanizmom sklapljanja rodov. Rodovi s podobnimi faznimi konstantami se sklopijo. Pri odbitju zarka se mu spremeni kot. Sklop med rodovi je lahko dober ali slab. Da dobimo najvecji prenos moci med rodovi jih moramo sklopiti takrat ko so v fazi.

Teko je to prikazati pomou arkovnog modela. Prouzroi mjeanje rodova, voeni i nevoeni modovi se promijeaju. Ovisno je o kutevima izmeu dva moda, to je vea razlika manje su preturbacije (nee se nita napraviti). Vrijedi i obrnuto.