Волоконно-Оптические Линии Передачи (ВОЛП)

Раздел ВОЛП охватывает физику распространения световых волн в стеклянной нити, физические ограничения и эффекты, возникающие при передачи сигналов на сверхвысоких скоростях.

1. Закон полного внутреннего отражения (ПВО)

Свет удерживается внутри сердцевины за счет различия показателей преломления сердцевины ($n_1$) и оболочки ($n_2$), где $n_1 > n_2$. Угол падения луча на границу раздела должен быть больше критического угла $\theta_c = \arcsin(n_2 / n_1)$.

Пример расчетов показателей преломления

Для стандартного одномодового волокна кварцевое стекло сердцевины легируется диоксидом германия ($GeO_2$), давая $n_1 \approx 1.4682$. Оболочка из чистого $SiO_2$ имеет $n_2 \approx 1.4631$. Числовая апертура $NA = \sqrt{n_1^2 - n_2^2} \approx 0.122$, что определяет критический угол ввода света в волокно.

2. Окна прозрачности оптических световодов

Затухание сигнала измеряется в децибелах на километр (дБ/км) и зависит от длины волны излучения:

3. Ограничивающие факторы: Дисперсия и Нелинейность

С ростом скоростей передачи (100G+) критическую роль начинают играть физические искажения импульсов: