Доброго времени суток!
У меня следующий вопрос. Во многих книгах по оптоэлектронике пишут, что для возбуждения
основной моды в одномодовом оптоволокне необходимо использовать лазер. Именно лазер, а не
светоизлучающий диод (СИД). Объясняют это тем, что для возбуждения моды необходим источник
когерентного излучения. А для многомодового волокна выходит хватит и некогерентного источника?
В книгах Унгера "Оптическая связь" и "Волоконные и оптические волноводы", Адамса "Введение"
в теорию оптических волноводов", Элионов "Волоконная оптика в системах связи" нет
нормального описания, того, как влияет когерентность источника излучения на эффективность
возбуждения мод волокна. Спецкурса по ВОЛС в нашем ВУЗе не было, по причине отъезда препода в
Корею, поэтому приходится изучать данный предмет самостоятельно.
Может, кто-нибудь подскажет ссылочку или просто объяснт мне что к чему.

Одним из параметров моды электро-магнитного поля является частота. Она фиксирована, то есть волна, соответсвующая конкретной моде - монохроматическая волна. Когерентность напрямую связана с монохроматичностью (экзотику в виде когерентных импульсов не рассматриваем). Следовательно, чтобы выделить какую-то конкретную моду поля необходимо обеспечить очень узкую спектральную ширину, а это и делает лазер. От светодиода в одномодовое волокно залезет очень малая часть излучения, потому что его спект широкий. Для многомодового волокна этой проблемы нет.
Ссылку на великих щас прям не вспомню, но можно поискать.

Хорошо бы ссылочку на "великих". А вообще большое спасибо

Интересно узнать почему одномодовое волокно не пропустит весь спектр. Скорее уж наоборот - пропустит, но из-за дисперсии на том конце ничего не поймешь.
Еще может там дело в том, что одномодовое волокно слишком маленькое для широкой диаграммы направленности светодиода. Неудобно вводить свет в волновод.

Тогда подойдем с позиции определений: одномодовое волокно - волокно в котором распространяется одна мода. Параметры это моды характеризуются длиной волны отсечки (cut-off wavelength). Если в это волокно запускать излучение более коротких длин волн, то это же волоко из одномодового превратится в многомодовое (то есть в определении содержится не только сам объект - волокно-, но и рабочая длина волны). В многомодовом волокне возникает межмодовая дисперсия, которая приводит к уменьшению полосы пропускания.
Таким образом, вблизи границы отсечки волокно эффективно работает с лазерными источниками, а вдали от отсечки это уже не так важно (причину я уже написал в предыдущем посте).

Диаграмма направленности тоже штука важная, но не думаю, что технологически представляет непреодолимую проблему.

Прочитать можно в разных книгах, но у нас народ любит: Р.Р. Убайдуллаев "Волоконно-оптические сети", ЭКО-ТРЕНДС,типография "Наука", Москва 1998.

Я имел ввиду что одномодовое волкно не есть фильтр по частотам.
Запустим в волокно две разных волны для которых волокно одномодовое. На выходе будет 2 те же волны с одной поперечной модой у каждой (с разными искажениеми благодаря дисперсии хроматической).
Поэтому если весь спектр диода будет соотв. одномодовому волокну то он вроде как весь и пройдет.
А если не будет то пройдет тем более.

Что касается режимов одномодовости / многомодовости, то здесь все решает
так называемый параметр волокна V, который является функцией от длины волны,
толщины сердцевины и среднеквадратичной разности показателей преломления
сердцевины и оболочки( числовой апертуры NA ). V=k*a*NA<2,405
Если неравенство выполняется, то режим - одномодовый, если нет - многомодовый.
Т.е. для разных рабочих длин волн волокно может быть как одномодовым, так и
многомодовым.
to Unreal
Я так понимаю, что из-за малой толщины сердцевины и малой NA a в одномодовое волокно будет
очень сложно ввести свет от СИД, но дело не в этом. В принципе нельзя возбудить основную
моду некогерентным светом от СИД.
Я же спрашивал, почему некогерентным источником света нельзя возбудить основную
моду одномодового оптоволокна. Из комментария Denis'a мне стало кое-что понятно
Необходим монохроматичный источник света, испускающий волны в ОЧЕНЬ малом диапазоне частот
Это необходимо для точного возбуждения основной моды. Естественно, большую роль
при этом играет и сочленение источника с волокном.
to Denis
Цитирую книгу Унгера:
"В одномодовых волокнах источник должен создавать пространственно когерентный
свет с поперечным распределением поля, согласующимся с модой волокна. Поэтому
СИД непригоден для возбуждения одномодовых волокон, а лазеры должны генерировать
волны с высокой пространственной когерентностью, достижимой только для колебаний
основного порядка в поперечном сечении".
Немного туманная формулировка. Не так ли?

Кажется, дело в том, что эта мода имеет еще и вполне определенное пространственное распределение. В частности, свет должен входить в волокно под конкретным углом. Такую направленность (которую в принципе можно тоже обзывать пространственной когерентностью) может обеспечить только лазер. Грубо говоря, СИД засвечивает все возможные моды, поэтому именно в данную конкретную попадает очень мало.