Fibre Optice

1. Spectrul electromagnetic

De foarte mulţi ani, undele electromagnetice se utilizează pentru transmiterea de informaţii, avantajul real reiese din faptul că nu au nevoie de un conductor metalic pentru a se propaga, din contră, ele se pot propaga cu viteze ridicate în vid sau în materiale dielectrice.

O prezentare generală a spectrului undelor electromagnetice şi a utilizării lor este redată în figura 1. Lumina vizibilă nu ocupă decât o plajă restrânsă de la 380 nm (violet) la 780 nm (roşu). Adiacent, la această plajă se găsesc zonele de radiaţii ultraviolete pentru lungimi de undă inferioare şi pentru radiaţii infraroşii pentru lungimi de undă superioare.

Comunicaţiile prin fibră optică utilizează lungimi de undă în infraroşu apropiate benzii de la 800 până la 1600 nm, cu preferinţă pentru lungimile de undă de 850, 1300 şi 1550 nm (fig.1.).

Undele electromagnetice se propagă în vid cu viteza luminii,

c = 299792,456 Km/s.

Valoarea rotunjită la co=300000 Km/s=3x105 km/s = 3x108m/s este suficient de exactă pentru a descrie propagarea luminii în aer.

Frecvenţă joasă Înaltă frecvenţă Microunde

Curent alternativ tehnic unde unde unde unde dm cm

lungi medii scurte metrice

107m 108m 10Km 10Km 1Km 100m 10m 1m 1m 1cm

10Hz 100Hz 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G 10G

Radioemisie

Teleemisie

Sateliţi

Microunde

mm

1cm 1mm 100 m 10 m 1 m 100nm 10nm 1nm 100pm 10pm 1pm

10G 100G 1T 10T 100T 1015 1016 1017 1018 1019 1020 Hz

infraroşu ultraviolet

raze X

razeY

1,6 m 1,6 1,4 1,3 1,2 1,1 1 900 800 700 600 500 400

spectru utilizat pe fibre optice

lumină vizibilă

Fig.1.Spectrul undelor electromagnetice.

Într-un mediu fără pierderi şi de dimensiune infinită, unda electromagnetică este, ca şi lumina, o undă transversală. Câmpul electric şi magnetic al undei transversale oscilează perpendicular pe direcţia de propagare.

Dacă câmpul electric sau magnetic oscilează pe un plan, atunci vectorul câmpului de intensitate electrică sau magnetică descrie o dreaptă. O astfel de undă este numită „unda cu polarizare lineară“.

Figura 2. arată diferite tipuri de polarizare ale unei unde luminoase care se propagă pe direcţia z.

Fig. 2. Tipuri de polarizare.

2. Termeni tehnici fundamentali în teoria undelor

În general, considerăm o undă ca fiind propagarea unei stări sau a unei excitaţii într-un mediu, fără ca masa sau materia acestui mediu să fie transportate. În cazul undei luminoase, starea este câmpul electromagnetic care se propagă într-un mediu transparent optic.

O funcţie sinusoidală descrie forma cea mai simplă a propagării în timp şi spaţiu. Pentru o undă plană, care se propagă în direcţia z, se poate scrie pentru deviaţia a:

a = A sin (ωt – kz) = A sin 2π

unde:

a = deviaţia undei plane,

A = amplitudinea,

ω = frecvenţa unghiulară, în s-1,

t = timpul, în s,

k = numărul de undă, în m-1,

z = lungimea în direcţia z, în nm,

T = perioada de oscilaţie, în s,

λ = lungimea de undă, în m.