Fotonika je termín pro označení oboru vědy a techniky, který zahrnuje jevy a zařízení, ve kterých je kontrolovaným způsobem ovládaný tok fotonů. Vznikl analogicky k termínu elektronika. V případě elektroniky se jedná o oblast zabývající se jevy a zařízeními, ve kterých je řízen tok elektronů. Vznik fotoniky je důsledkem vývoje, který nastal v optice po třech velkých objevech: vynálezu laseru, zvládnutí technologie optických vláken a zvládnutí výroby polovodičových optických prvků (luminiscenčních diod, laserových diod, a fotodiod).
Existují dvě základní teorie optických vláken: Geometrická teorie založená úplném
vnitřním odrazu vlnová teorie založená řešení vlnové rovnice podmínkách optického
vlákna. Pozornost zaměřena na
analýzu útlumu, disperze šíření optických vln vláknu.1 Vlnová teorie optických vláken
Možnost zhotovení optických vláken útlumem přijatelným pro optické komunikace
(menším než dB/km) ukázal Kao spolu Hockhamem roce 1970 tento rok je
považován počátek optických komunikací.
Optické vlákno vyrobeno skla nebo plastu tvořeno jádrem pláštěm vhodně
zvolenými indexy lomu tak, aby byly vytvořeny podmínky pro šíření optických vln jádru. U
jednomodového vlákna bývá průměr jádra řádu několika μm.
. Odvozena podmínka
jednomodovosti vlákna podrobně popsán základní mod LP01.
Omezíme skalární vlny U(x,y,z), které jsou řešením Helmholtzovy vlnové rovnice
2 2
0 (3.1)
kde index lomu prostředí, souřadnice některé složky pole (komplexní amplituda),
0
0
2
k
π
λ
= velikost vlnového vektoru délka vlny vakuu. Teorie jeho podání také
nazývá teorie modů. Vlnovou teorii jako první publikoval roce 1971 Gloge. Poslední část kapitoly
je věnovaná principům charakteristikám optovláknových zesilovačů. Platí (viz Obrázek 3.Fakulta elektrotechniky komunikačních technologií VUT Brně
3 Optické vláknové zesilovače
Cíle kapitoly: Cílem kapitoly Optické vláknové zesilovače ukázat možnosti
geometrické, vlnové kvantové teorie při objasňování základních charakteristik,
parametrů optických vláken optovláknových zesilovačů.
3.1)
1n jádře a);
2n plášti a)
