Optik tola turlari va standartlari, optik tolaning geometrik parametrlarini aniqlash

2-topshiriqni bajarish bo‘yicha misol keltiramiz:

Sindirish ko‘rsatkichlarining taqsimoti “pog‘ona” ko‘rinishga ega bo‘lgan ko‘p modali optik tolaning quyidagi parametrlari berilgan bo‘lsin:

n₁=1,53; n₂=1,51; d=62,5 mkm; =1,3 mkm; l =24 km.

Ushbu optik tolani tafsivlovchi quyidagi parametrlarning son qiymatlarini aniqlang:

_n=?;θ_t.i.q.=?; NA=?; V=?; N_m=?; _kes=?;

Sindirish ko‘rsatkichining nisbiy farqini (2.6.1) miqdoriy munosabat orqali hisoblaymiz:

.

Yorug‘lik nurining optik tola o‘zagi va qobig‘i chegarasidan to‘liq ichki qaytish burchagi (2.6.2) munosabat bilan aniqlanadi:

Apertura sonini (2.6.4) miqdoriy munosabat orqali aniqlaymiz:

Normalashtirilgan chastotani (2.6.5) miqdoriy munosabat orqali hisoblaymiz:

Modalar sonini (2.6.6`) miqdoriy munosabat orqali aniqlaymiz:

Kesish to‘lqin uzunligini (2.6.8) shartga muvofiq hisoblaymiz:

Bundan shunday xulosaga kelish mumkinki, tolali optik aloqa tizimlari uchun odatiy bo‘lgan to‘lqin uzunliklarida 10,85-1,6 mkm ushbu optik tola yorug‘lik nurlanishning bir modali tarqalish rejimini ta'minlaydi.

Nazariy qism


Optik tola va uning tuzilishi

Tolali optik aloqa tizimi (TOAT)da yorug‘lik to‘lqinlarining tarqalishini chegaralovchi va yorug‘lik energiyasi oqimini berilgan yo‘nalishda yo‘naltiruvchi, uzatish va qabul qilish traktlarini bog‘lab turuvchi muhit optik tola deb yuritiladi. Optik tolalarning xossalari qisman aloqa tizimining sifatini aniqlaydi. Shuning uchun TOATni loyihalashtirishda optik tola (OT) larning tavsiflarini e’tiborga olish kerak. Kichik so‘nish koeffitsiyentiga ega bo‘lgan optik tolalar asosida optik signallarni uzoq masofalarga uzatishni ta’minlovchi optik kabellar yaratilgan.

Optik tolalar o‘zak va qobiqdan tarkib topadi (2.1-rasm). Ular qiymati bo‘yicha bir-biriga yaqin turli sindirish ko‘rsatkichlariga ega. O‘zak uzatuvchi, qobiq esa o‘zi va o‘zak orasida chegara hosil qiluvchi muhit sifatida ishlatiladi. Bu chegara yorug‘likni yo‘naltiruvchi fizik kanalni shakllantirib, u orqali uzatilgan signalning eltuvchisi – yorug‘lik nuri tarqaladi.
Yorug‘lik nurining faqat o‘zak bo‘ylab tarqalishini ta’minlash uchun

n₁>n₂, (2.6.9)

shart bajarilishi kerak. Bu yerda mos ravishda

n₁ – o‘zakning sindirish ko‘rsatkichi;
n₂ – qobiqning sindirish ko‘rsatkichi.
Р.М.Optik yorug‘lik uzatgichlarining sindirish ko‘rsatkichi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:


, (2.6.10)

bu yerda, e va m – mos ravishda yorug‘lik uzatuvchi muhitning nisbiy dielektrik va magnit singdiruvchanliklari.

Ikkinchi tomondan, sindirish ko‘rsatkichi n, yorug‘likning vakuumdagi tezligi (s) ni uning uzatuvchi shaffof muhitdagi tezligi (s_m) ga nisbati orqali ifodalanadi:
n = s / s_m . (2.6.10`)

Sindirish ko‘rsatkichining qiymati bilan farqlanuvchi turli xil moddalarda yorug‘lik turlicha tezlik bilan tarqaladi (2.2-jadval).

2.1-rasmda OT ning tuzilishi tasvirlangan. OTni tayyorlash uchun asosiy material sifatida juda toza va shaffof kvars shishasi – kremniy ikki oksidi (SiO₂) ishlatiladi.
O‘zak va qobiqning kerakli sindirish ko‘rsatkichlariga erishish uchun kvars shishasiga kiritmalar kiritiladi. Chunonchi, germaniy va fosfor sindirish ko‘rsatkichi qiymatini oshiradi, bor va ftor esa, aksincha uni kamaytiradi.
Tolaning qo‘shimcha qobiqlari himoya qobig‘i hisoblanadi. 2.1-rasmda tashqi plastik qoplama ko‘rsatilgan.
Tashqi plastik qoplama optik tolani uning xususiyatlariga ta’sir etuvchi mexanik va boshqa atrof muhit ta’sirlaridan himoya qiladi.

2.2-jadval

Turli xil materiallarning sindirish ko‘rsatkichlari

Materiallar nomi	Sindirish ko‘rsatkichlari, n	Yorug‘likning turli materiallardagi tezligi, cm, km/sek.
Vakuum	1,0	300 000
Havo	1,0003	300 000
Suv	1,33	225 000
Kvars	1,46	205 000
Shisha	1,5	200 000
Olmos	2,5	120 000

2.1-rasm. Optik tolaning tuzilishi.