Волоконно-оптические линии связи

Страница: 6/21

Однако если повышать далее ток через переход, то при определенном токе при на­личии обратной связи будет достигнуто такое усиление, когда будет выполняться условие самовозбуждения, являющееся предпосылкой стабильного излучения. При этом так назы­ваемом пороговом токе диод начинает генерировать лазерное излучение, это означает, что выходящий свет синхронизирован по фазе и когерентен. Теперь с возрастанием тока его мощность увеличивается приблизительно пропорционально току.

В твердотельном и газовом лазерах необходимо наличие зеркальных поверхностей для образования оптических резонаторов. В полупроводниковом лазере объем резонатора много меньше: р-n переход, в области которого образуется индуцированное излучение, имеет толщину менее 1 мкм и ширину несколько десятков микрометров. Крепление зер­кал при таких габаритах затруднено, да в этом и нет необходимости, так как очень высо­кий коэффициент преломления арсенида галлия (GaAs), который сегодня применяется в качестве основного материала для светоизлучающих диодов, позволяет реализовать функцию отражения в самом кристалле. Так, если разломить кристалл полупроводника в определенном направлении, то ровные поверхности излома работают аналогично отра­жателям оптического резонатора.

Глава четвертая

УТОПИЯ И РЕАЛЬНОСТЬ

4.1 Фантастические возможности

Когда к началу б0-х годов появились первые пригодные к эксплуатации лазеры, стало очевидным, что свет предстал в новом качестве — когерентное электромагнитное колебание на несколько порядков раздвинуло границы применяемого в технике связи диапазона частот. Оптимистические расчеты едва или можно было опровергнуть: длины волн около 1 мкм соответствуют частоте 3-1014 Гц. Если приняты лишь 1% этого значе­ния в качестве ширины полосы сигнала, которыми можно модулировать данное колеба­ние, то получим значение 3000 Ггц. Это соответствовало бы приблизительно миллиарду телефонных разговоров или миллиону телевизионных программ, которые можно было бы передать одним единственным световым лучом! Известно, что самый лучший и самый дорогой коаксиальный кабель с медными проводниками обладает едва ли одной тысяч­ной долей этой пропускной способности и что в будущем крайне необходимо будет пере­давать информацию очень большого объема. Число телефонных абонентов в мировой телефонной сети постоянно и неудержимо растет, а растущие хозяйственные и промыш­ленные отношения между странами и континентами требуют все больше качественных каналов связи. Когда же в сферу рассмотрения перспективных проектов включили воз­можность использования видеотелефона (а передача одного-единственного изображения требует почти тысячекратной пропускной способности по равнению с телефонным сиг­налом), то стало необходимым считаться с сильно возросшей потребностью в канале передачи информации.

4.2 Модуляция интенсивности излучения

Горизонтально натянутая струна соответствующим возбуждением на одном конце приводится в колебательное состояние. Волна распространяется вдоль струны и может быть зарегистрирована на другом конце. Такая механическая волна может быть понята как модель световой волны, которая движется от источника света к приемнику. Горизон­тально натянутая струна может быть возбуждена по-разному — отклонение струны мо­жет происходить или в вертикальной, или в горизонтальной плоскости. Когда речь идет о световой волне (или о радиоволне, излучаемой антенной), говорят в первом случае о вертикальной, а во втором случае - о горизонтальной поляризации волны. Если гори­зонтальная и вертикальная компоненты появляются в определенной временной последо­вательности, то это приводит к круговой поляризации электромагнитных колебаний. Для приемника колебаний на другом конце линии это тонкое различие в свойствах светового потока не существенно. Так же как и человеческий глаз, он не реагирует на плоскость поляризации света и регистрирует только мощность света (в модели — степень отклоне­ния струны); он не различает горизонтальную и вертикальную поляризацию света. Одна­ко имеются оптические элементы, которые реагируют на поляризацию света. Их называ-' ют поляризационными фильтрами. Будучи поставлены в определенном положении отно­сительно направления распространения луча, они становятся светопроницаемыми для определенного вида поляризации, для света же с направлением поляризации, повернутым на 90°, они, напротив, почти полностью непроницаемы. Только когда сам фильтр пово­рачивают на такой же угол (вокруг оси направления распространения света), он пропус­кает свет второго вида поляризации, преграждая при этом путь первому.

Реферат опубликован: 31/05/2008