SPIS TRES'C! PRZEDMOWA DO WYDANIA POLSKIEGO 11 SŁOWO OD TŁUMACZY 14 PRZEDMOWA 17 PODZIĘKOWANIA 19 WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ (W UJĘCIU TEMATYCZNYM) 20 1. WPROWADZENIE DO TELEKOMUNIKACJI OPTYCZNEJ 23 1.1. Wprowadzenie 23 1.2. Tło historyczne 25 1.3. Zalety systemów światłowodowych 27 1.4. Możliwości zastosowań systemów światłowodowych 28 1.5. Cywilne systemy telekomunikacyjne. 31 1.6. Omówienie treści książki 32 1.7. Oznaczenia 33 Literatura 34 2. ZALEŻNOŚCI POLOWE I RÓWNANIA MAXWELLA 35 2.1. Wprowadzenie 35 2.2. Wyprowadzenie zależności polowych z równań Maxwella, 35 2.3. Opis pola we współrzędnych prostokątnych 36 2.4. Opis pola we współrzędnych cylindrycznych. 38 2.5. Równanie falowe 40 Literatura 41 3. ODBICIE I ZAŁAMANIE FALI ELEKTROMAGNETYCZNEJ NA PŁASKIEJ POWIERZCHNi GRANICZNEJ 42 3.1. Wprowadzenie 42 3.2. Załamanie na płaskiej powierzchni granicznej, całkowite wewnętrzne odbicie.... 42
3.3. Mody poprzeczne elektryczne (TE) 44 3.4. Mody poprzeczne magnetyczne 46 3.5. Przesunięcie Goosa-Haenchena 49 3.6. Podsumowanie 53 Literatura 53 4. ŚWIATŁOWODY PŁASKIE 54 4.1. Wprowadzenie 54 4.2. Mody poprzeczne elektryczne (TE) 56 4.3. Mody poprzeczne magnetyczne (TM) 57 4.4. Równanie wartości własnych i odcięcie modu 57 4.5. Interpretacja graficzna modów w światłowodzie płaskim 59 4.6. Rozkład energii w światłowodzie płaskim 59 4.7. Przepływ energii w światłowodzie płaskim i prędkość grupowa 60 4.8. Podsumowanie 65 Literatura 65 5. ŚWIATŁOWODY O SYMETRII KOŁOWE] 66 5.1. Wprowadzenie 66 5.2. Mody liniowo spolaryzowane (LP) 68 5.3. Rozwiązania typu fali płaskiej dla światłowodu kołowego 73 5.4. Mody wyciekające 74 5.5. Charakterystyki modu 76 5.6. Kąty propagacji fali płaskiej i zobrazowanie modów 78 5.7. Przepływ mocy w światłowodzie o profilu skokowym 79 5.8. Dyspersja modowa w światłowodzie o profilu skokowym 81 5.9. Warunek zerowej dyspersji materiałowej 85 5.10. Kompresja impulsu w światłowodach '. 87 Literatura 87 6. ŚWIATŁOWODY GRADIENTOWE 88 6.1. Wprowadzenie 88 6.2. Teoria modowa światłowodów gradientowych 89 6.3. Dyspersja w wielomodowym światłowodzie gradientowym 93 6.3.1. Szerokość średniokwadratowa impulsu i profil optymalny 94 6.3.2. Dyspersja profilu 96 6.3.3. Korekcja optyczna linii światłowodowej złożonej z odcinków światłowodów gradientowych ' 97 6.4. Propagacja promieni w światłowodzie gradientowym 99 6.5. Pobudzenie światłowodu gradientowego ze źródła lambertowskiego (dyfuzyjnego).. 104 Literatura 108 7. SPRZĘGANIE SIĘ MODÓW W ŚWIATŁOWODZIE O PROFILU SKOKOWYM 109 7.1. Wprowadzenie 109 7.2. Liczby modowe 110 7.2.1. Oznaczanie modów pojedynczą liczbą modowa 110 7.2.2. Ogólne zależności określające liczbę modów w światłowodach o profilu typu a 112
7.3. Sprzęganie się modów w światłowodach wielomodowych 113 7.4. Dyfuzyjna analiza sprzęgania się modów 115 7.5. Odpowiedź impulsowa światłowodu ze sprzęganiem się modów 117 7.6. Kontrolowane sprzęganie się modów 125 Literatura 126 8. MATERIAŁY DO PRODUKCJI ŚWIATŁOWODÓW 127 8.1. Wprowadzenie 127 8.2. Materiały szklane 128 8.3. Straty absorpcyjne w szkłach 134 8.3.1. Krawędź pasma absorpcji 135 8.3.2. Absorpcja w zakresie podczerwieni spowodowana przz drgania rezonansowe cząsteczek szkła 136 8.3.3. Wpływ na absorpcję zanieczyszczeń jonami metali 138 8.3.4. Absorpcja na owertonach drgania walencyjnego jonu OH 145 8.3.5. Metaliczne wtrącenia w szkle 148 8.4. Rozproszenie Rayleigha 149 Literatura 151 9. WYTWARZANIE ŚWIATŁOWODÓW 153 9.1. Wprowadzenie 153 9.2. Wytapianie szkła 153 9.3. Wyciąganie światłowodu metodą podwójnego tygla 157 9.3.1. Ogólne cechy metody. 157 9.3.2. Natężenie przepływu szkła 157 9.3.3. Dyfuzja w procesie podwójnego tygla 159 9.3.4. Powtarzalność wymiarów światłowodu 162 9.3.5. Kontrola atmosfery 164 9.3.6. Napełnianie tygla 165 9.4. Metody wyciągania światłowodu z preformu 166 9.4.1. Wytwarzanie preformu metodą chemicznego domieszkowania z fazy gazowej. 166 9.4.2. Proces soot" 167 9.4.3. Proces chemicznego domieszkowania z fazy gazowej (CVD) 169 9.4.4. Preformy z gradientowym profilem rdzenia 171 9.4.5. Parametry produkcyjne procesów soot" i CVD " 172 9.4.6. Inne metody otrzymywania preformów 173 9.4.7. Inne metody otrzymywania światłowodów 174 9.5 Urządzenia do ciągnięcia włókien z preformów 175 9.5.1. Rozważania ogólne 175 9.5.2. Projektowanie pieca 177 9.5.3. Grzanie laserowe 178 9.5.4. Ciągnięcie włókna ' 178 Literatura 179 JO. POMIARY STRAT W BRYŁACH SZKŁA I W ŚWIATŁOWODACH 181 lo.l.wstęp 181 10.2. Pomiar strat absorpcyjnych w światłowodach i w bryłach szkła 181 10.2.1. Teoria pomiarów 183 10.2.2. Aparatura 185
10.3. Wprowadzenie światła do światłowodu wiełomodowego 187 10.3.1. Stabilny rozkład modów 187 10.3.2. Sprzężenie jednomodowe 190 10.4. Pomiar strat światłowodu wynikających z wypromieniowania energii na zewnątrz.. 193 10.4.1. Rozproszenie Rayleigha w światłowodach 194 10.4.2. Wykrywanie centrów rozpraszania 198 10.4.3. Nieregularności wydłużone 199 10.4.4. Widmo odcięcia modów 201 10.4.5. Pomiar strat rozproszeniowych w funkcji długości światłowodu 205 10.5. Pomiar apertury numerycznej światłowodu przez badanie rozkładu kątowego pola promieniowania dalekiego 206 10.6. Całkowite straty w światłowodzie 206 10.6.1. Straty wtrąceniowe światłowodu 206 10.6.2. Pomiary strat wtrąceniowych dla długich odcinków światłowodów.... 208 Literatura 209 11. POMIARY WŁASNOŚCI PROPAGACYJNYCH ŚWIATŁOWODU 210 11.1. Wstęp 210 11.2. Dyspersja impulsu w światłowodach 210 11.2.1. Pomiary dyspersji impulsu 211 11.2.2. Metoda impulsowa odbić wielokrotnych 214 11.2.3. Pomiary falą ciągłą 216 11.3. Pomiary dyspersji materiałowej 220 11.4. Podsumowanie omówienia metod pomiaru szerokości pasma 221 11.5. Wykrywanie przerw w kablach światłowodowych 222 11.6. Metody pomiaru profilu współczynnika załamania 223 11.6.1. Metoda analizy światła odbitego od czoła światłowodu 224 11.6.2. Mikroskopowe pomiary interferencyjne 225 11.6.3. Metoda pomiaru rozkładu przestrzennego mocy transmitowanej 227 11.6.4. Metoda analizy rozkładu kątowego mocy załamanej 230 Literatura 232 12. WŁASNOŚCI MECHANICZNE ŚWIATŁOWODÓW I PROJEKTOWANIB KABLI 233 12.1. Wstęp 233 12.2. Wytrzymałość włókna rozważania ogólne 233 12.2.1. Pękanie szkła 235 12.2.2. Rozkład prawdopodobieństwa Weibulla 236 12.2.3. Mikropęknięcia Griffitha 239 12.2.4. Metody testowania włókna 240 12.2.5. Wykreślanie krzywych Weibulla 244 12.2.6. Czas wzrostu szczelin na skutek naprężenia włókna 244 12.2.7. Wytrzymałość włókna w procesie wytwarzania kabla 246 12.3. Ochrona powierzchni włókien 246 12.3.1. Korozja powierzchniowa 247 12.3.2. Neutralizacja powierzchni 248 12.3.3. Mechaniczna ochrona powierzchni 249 12.3.4. Miękkie okrycie włókna 252 12.3.5. Oddziaływania zewnętrzne na włókno umieszczone luźno w strukturze kabla 256 12.4. Projektowanie kabla światłowodowego. 258 12.4.1. Wybór światłowodu 260
12.4.2. Materiały stosowane na elementy wytrzymałościowe 262 12.4.3. Struktura kabla.. 264 12.4.4. Przykłady konstrukcji kabli 265 12.5. Podsumowanie 269 Literatura 269 13. ŁĄCZENIE ŚWIATŁOWODÓW I ICH SPRZĘGANIE ZE ŹRÓDŁEM PROMIENIOWANIA 270 13.1. Wstęp 270 13.2. Łączenie światłowodów 270 13.2.1. Tolerancje wykonania złączy 271 13.2.2. Stałe złącza nieregulowane 275 13.2.3. Rozłączalne złącza światłowodów 280 13.2.4. Regulowane złącza światłowodów 281 13.3. Obróbka końca światłowodu 282 13.4. Wprowadzenie mocy promieniowanej przez diodę elektroluminescencyjną do światłowodu 284 13.5. Wprowadzenie do światłowodu mocy promieniowanej z lasera GaAs 287 13.6. Własności łączonych światłowodów 289 13.6.1. Światłowód skokowy bez sprzęgania się modo w 289 13.6.2. Światłowód skokowy ze sprzęganiem się modów 290 13.6.3. Światłowód gradientowy ze sprzęganiem się modów 290 13.6.4. Światłowód gradientowy bez sprzęgania się modów 291 13.6.5. Rozważania ogólne 292 Literatura. 292 14. ODBIORNIKI ŚWIATŁA 293 14.1. Wstęp 293 14.2. Szumy w cyfrowych telekomunikacyjnych systemach światłowodowych 295 14.3. Rozważania statystyczne 299 14.4. Stopa błędów odbiornika 302 14.5. Interferencja międzysymbolowa 305 14.6. Porównanie metod korekcji sygnału w dziedzinie częstotliwościowej i czasowej.. 309 14.7. Podsumowanie 310 Literatura 311 15. TELEKOMUNIKACYJNE SYSTEMY ŚWIATŁOWODOWE 312 15.1. Wstęp 312 15.2. Wstępny projekt systemu 313 15.3. Przykłady systemów transmisyjnych 318 15.4. Optymalizacja medium transmisyjnego 321 15.4.1. Ilość materiału stosowanego do wytwarzania włókna 321 15.4.2. Dyspersja 321 15.4.3. Moc wprowadzona ze źródła i straty łączenia 322 15.4.4. Straty mikrozgięciowe 323 15.4.5. Wytrzymałość włókna. 324 15.4.6. Podsumowanie dotyczące optymalizacji konstrukcji światłowodu 325 15.5. Kodowanie 326 15.6. Podsumowanie 327 Literatura 328
DODATEK i. MIKROZGIĘCIA SPOWODOWANE ZABURZENIAMI POŁOŻENIA ŚWIATŁOWODU 329 DODATEK 2. WSPÓŁCZYNNIKI OPISUJĄCE SPRZĘGANIE SIĘ MODÓW W ŚWIATŁOWODZIE Z MIKROZGIĘCIAMI 331 DODATEK 3. KRYTYCZNA DŁUGOŚĆ FALI ODKSZTAŁCEŃ POWODUJĄCYCH MIKROZGIĘCIA I SPRZĘGANIE SIĘ MODÓW W ŚWIATŁOWODZIE PARABOLICZNYM 333 DODATEK 4. APROKSYMACJA PROFILU TYPU «SZEREGIEM POSTĘPOWYM 334 DODATEK S. MOC OPTYCZNA 1 ELEKTRYCZNA ORAZ SZEROKOŚĆ PASMA W SYSTEMACH ŚWIATŁOWODOWYCH 336 DODATEK 6. STANDARDOWE PRZEPŁYWNOŚCI BINARNE TRANSMISJI 339 DODATEK 7. NIEKTÓRE OGÓLNE ZALEŻNOŚCI DLA KONSTRUKCJI ŚRUBOWYCH SPOTYKANYCH W KABLACH 341 SKOROWIDZ 343