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§第三节 纤纤细丝传图像(第2页)

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,叫做高次模。

这些杂散模在纤维中传输的速度和基模不一样,因而到达终端的时间不一样,产生了所谓的“延时失真。”

一束光线投射到光导纤维端面上,光线入射角度越大,在光导纤维中传输的反射次数就越多,经过的路程也越长,因而所需要的时间将越长。

于是,本来同时射入纤维端面的一束光线,由于其中各光线入射角度不同,到达终端时就出现了有先有后的时间差,因而造成光信号中各模式光波之间在时间上的延迟。

光导纤维越长,“先进的”

光线把“落后的”

光线拉下的越远,也就是说,延迟时间就越长。

如果给入射端送入的是一个具有一定宽度的脉冲,那么,由于在纤维中存在着高次模,光脉冲传到终端时展宽了。

这种现象叫做脉冲信号的“延时失真”

入射到光导纤维的光,如果不是单一频率的光,而是由不同频率所组成的光,那么,光的频率不同,在纤维中的传播速度也就不同。

所以,一束光从空气射入纤维之后,在纤维中将产生不同角度的折射,以致到达出射端时就会出现时间上的差别,这种现象叫做色散效应。

这种现象是造成信号失真或脉冲展宽的另一原因。

例如,一种镓铝砷发光二极管发出的光,谱线宽度为0.055微米,造成脉冲响应展宽为1.75——2纳秒公里;一种名叫双异质结半导体激光器发出的光,谱线宽度不到0.002微米,造成脉冲响应展宽很小;另一种Nd:YAG固体激光器发出的光,谱线宽度不到0.0001微米,造成的脉冲响应展宽可以忽略不计。

那么,怎样减少信号的延时失真呢?采用自聚焦多模纤维,可以显著改善信号的延时失真。

自聚焦纤维与包层式纤维的结构不同,传光方式也不同。

包层式纤维由两种具有不同折射率的玻璃拉制成,芯纤维与包皮有明显的界面,光在界面上产生全反射,形成锯齿形反射传播路线。

而自聚焦纤维的横截面上,折射率从轴心沿半径方向大致以抛物线形状连续下降,轴心折射率最大,边缘折射率最小。

由于纤维中各处折射率不同,光在纤维中传播时方向就要改变。

一根自聚焦光导纤维相当于许多微型透镜的组合。

一束平行光通过一个双凸透镜后向中部会聚起来,叫做光的聚焦。

自聚焦光导纤维就是利用这种聚焦性质制成的。

自聚焦光导纤维对光产生聚焦作用,迫使光在纤维芯内传播,光自动地向轴线方向逐渐折回靠拢,形成一个形近正弦曲线的传播途径。

光线在自聚焦纤维中是沿着近似于正弦形路线传播的,它经过的光程要短得多,而且没有界面上的全反射损耗。

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