ПРИМЕНЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЛНОВОДОВ

Свч диапазон. Впервые диэлектрический волновод был применен как направляющая часть диэлектрической антенны. Он работал в одномодовом режиме при небольшом замедлении волны типа т. е. в диапазоне, близком к оптимальному.

В настоящее время одномодовые диэлектрические волноводы круглого, эллиптического и квадратного сечения используются в технике миллиметровых и субмиллиметровых волн в качестве фидеров не очень большой протяженности, направляющих систем резонаторов и других элементов тракта. Вокруг диэлектрических волноводов необходимо обеспечивать свободную зону радиусом (2-3) для беспрепятственного прохождения поверхностной волны. Это является недостатком рассмотренного волновода и определяет особые требования к конструкциям его крепления.

Коэффициент затухания рассчитывается по при

Волоконная оптика использует диэлектрические волноводы в оптическом диапазоне. Такой волновод представляет собой двухслойное (плакированное) стеклянное волокно с (рис. 12.7). Поверхностная волна образуется на границе и практически не достигает наружной границы Волокна укладывают в гибкие жгуты либо спекают в жесткие конструкции, их торцы полируют. Один конец системы направляют на объект, тогда его изображение видно на другом конце, причем каждое волокно передает один какой-то элемент общей картины. Устройства волоконной оптики используются в электроннооптических системах для соединения каскадов усилителей изображения, для преобразования изображений (увеличения, деформации, развертки) и их кодирования (при этом расположение волокон на концах системы неидентично). В технике и медицине светопроводящие жгуты применяют для освещения и осмотра недоступных иаыми способами объектов, наблюдения за удаленными измерительными приборами, в фотографии, высокоскоростной киносъемке и т. п. Для волноводов, используемых в волоконной оптике, характерен многомодовый режим работы, что в данном случае вполне допустимо, так как изображение меняется медленно по сравнению с временем распространения. Практически весь поток энергии распространяется сердечнике скоростью

Рис. 12.7

Рассмотрим типичный пример; Относительная диэлектрическая проницаемость ; нормированная частота что соответствует распространению типов, волн. Для большинства волн рабочая частота следовательно, и граничное расстояние поверхностной волны в ореде 2 очень мало, в данном примере Из следует, что на расстоянии от границы напряженность поля уменьшается в раз!

Дальняя волноводная связь. Для передачи большого объема информации с полосой частот порядка гигагерц, т. е. с помощью наносекундных импульсов, необходим одномодовый режим диэлектрического волновода. Его можно получить одновременным уменьшением радиуса сердечника волновода а и разницы коэффициентов преломления обеих сред. Например, при

нормированная частота по что обеспечивает существование только Одной волны.

Внешний диаметр коаксиального слоя выбирают в основном из соображений механической прочности: поле волны на границе ничтожно мало. Для электромагнитной экранировки на внешние стенки волновода наносят третий слой из поглощающего стекла толщиной с коэффициентом преломления (чтобы не было отражения на их границе). Поперечные размеры волновода составляют, таким образом, доли миллиметра. Целесообразно объединять в общем кабеле с защитной оболочкой несколько таких волноводов. По каждому из них передается свой поток информации в одном из направлений.

Коэффициент затухания волноводов оптического диапазона рассчитывается по Его величина определяется прозрачностью и однородностью стекла. Специальные стекла, изготовленные для этой цели, позволяют получить коэффициент затухания волновода порядка Для компенсации затухания волны в линии дальней связи необходима установка промежуточных усилителей с интервалом порядка В качестве усилителей могут использоваться отрезки такого же волновода с добавкой в стекло, например, ионов неодима; облучение внешним источником света превращает такой волновод в оптический квантовый усилитель амплитуда сигнала в котором растет по мере распространения волны. Другая возможная схема усилителя состоит из приемника — фотоэлектронного умножителя, усилителя наносекундных импульсов и передатчика — полупроводникового лазера.

Волноводы оптического диапазона находятся сейчас в стадии разработки. Ожидается, что они будут обладать высокими технико-зкономичесиммй показателями. Потенциальные возможности передачи информации по этим волноводам таковы, что могут полностью удовлетворить современные требования связи, включая передачу изображений и обмен цифровой информацией между вычислительными центрами.