Эффект Гуса-Хенхена. Конструкция оптического волновода

Эффект Гуса — Хенхен (нем. Goos-Hänchen-Effekt) — явление поперечного сдвига (относительно траектории распространения волнового пучка) при полном внутреннем отражении.

На рисунке приведен пример сдвига Гуса — Хенхен для конечной плоской электромагнитной волны на границе оптических сред. Поверхностная волна переносит энергию ниже границы из левой части падающей волны в правую часть отраженной волны. Цветом отображается квадрат напряженности электрического поля. Показатель преломления верхней среды — 2, нижней среды — 1, угол падения 45 градусов. Сдвиг Гуса — Хенхен составляет 0,3 длины волны в вакууме.

Оценка сдвига Гуса — Хенхен

Схема сдвига Гуса — Хенхен

Волново́д — искусственный или естественный направляющий канал, в котором может распространяться волна. При этом поток мощности, переносимый волной, сосредоточен внутри этого канала или в области пространства, непосредственно примыкающей к каналу.

По природе распространяющихся волн различают электромагнитные и акустические волноводы. Частным случаем первых являются оптоволоконные линии передачи

Волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) играют определяющую роль в современной связи и демонстрируют высокий уровень внедрения оптических технологий в цифровые сети связи. Оптическое волокно и волоконная оптическая техника – основа ВОСП, первое – как среда для оптической цифровой передачи, вторая – как набор средств, дающих возможность осуществления такой передачи.

При рассмотрении упрощенной модели волоконно-оптической системы передачи (ВОСП), представленной на рис.1, можно выделить три основные элемента, обуславливающие ее функционирование: источник сигнала (излучения), волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) и детектор излучения.

Основой волоконно-оптических линий связи является оптическое волокно (ОВ). Типичная конструкция оптического волокна представлена на рис.2. ОВ состоит из сердцевины с показателем преломления nс, окружающей ее оболочки с показателем преломления nоб и дополнительного внешнего покрытия, которое представляет собой защитную оболочку ОВ (буфер). Буфер защищает оптоволокно и оболочку от повреждений при прокладке и монтаже волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) и от прямого контакта с окружающей средой.

При выполнении условия nс > nоб такая структура ведет себя как волновод за счет полного внутреннего отражения лучей на границе сердцевина-оболочка.

Рис.2.Устройство оптического волокна

Кварцевое стекло (SiO2) является основным материалом для изготовления как сердцевины, так и оболочки. Для изменения и подгонки нужных значений показателя преломления данной модификации кварцевого стекла используют легирующие примеси, такие как бор или германий.