Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния волоконно-оптических систем передачи 11
1.1. Полностью оптические сети 11
1.1.2. Оптическая коммутация 17
1.2. Нелинейные оптические эффекты 27
1.3. Постановка задачи исследований 30
1.4. Выводы к главе 1 32
2. Обоснование применимости прозрачных наноструктурных материалов в AON-сетях и исследование их оптических характеристик 34
2.1. Обоснование выбора материала из прозрачного ситалла для получения неравновесных границ внутри образца 35
2.2. Результаты эксперимента по формированию наноструктурных образцов в ИПСМ 38
2.3. Экспериментальный анализ образцов из ситалла 45
2.3.1. Подготовка образцов к измерениям 45
2.3.2. Реализация волоконно-оптического интерферометра Маха-Цандера для определения оптических свойств нового материала 48
2.3.3. Измерение показателя преломления образцов 55
2.3.4. Измерение зависимости показателя преломления образцов от мощности излучения сигнала накачки 62
2.4. Выводы к главе 2 68
3. Моделирование процессов распространения оптического сигнала в наноструктурных направляющих средах 69
3.1. Уравнения Максвелла для световой волны распространяющейся в деформированном образце 69
3.1.1. Уравнения состояния среды. Ориентационная поляризация деформированной среды 69
3.1.2. Запись уравнений Максвелла для монохроматического поля в деформированной среде 72
3.1.3. Уравнения электромагнитного поля для образца из ситалла, подвергнутого деформации 75
3.2. Аналитическая модель наноструктурного материала 82
3.3. Выводы к главе 3 90
4. Разработка оптического переключателя на основе нелинейного изменения показателя преломления наноструктурного вещества 92
4.2. Модель переключателя без дополнительного сигнала накачки 94
4.3. Модель переключателя с дополнительным сигналом накачки 98
4.4. Разработка модели устройства сопряжения с многослойным волокном 100
4.5. Выводы к главе 4 111
5. Построение AON-сетей на базе нелинейного оптического переключателя (NOS) 113
5.1. Оценка параметров NOS 113
5.2. Синтез волоконно-оптической сети на базе NOS 120
5.3. Оценка влияния нелинейного преломления на передаваемый оптический сигнал и определение порога самофокусировки на стандартных оптических линиях связи 122
5.4. Оценка влияния модуляционной неустойчивости на синхронный оптический сигнал 125
5.5. Влияние параметрических процессов на синхронный оптический сигнал 129
5.6. Выводы к главе 5 131
Заключение 134
Список использованных источников
- Оптическая коммутация
- Результаты эксперимента по формированию наноструктурных образцов в ИПСМ
- Уравнения состояния среды. Ориентационная поляризация деформированной среды
- Модель переключателя с дополнительным сигналом накачки
Введение к работе
Волоконно-оптические технологии стали неотъемлемой частью современной деятельности не только крупных промышленных предприятий, но и малых организаций занимающихся предоставлением услуг в сфере телекоммуникаций или же просто использующих преимущества данной технологии в своих интересах. Основными достоинствами оптических технологий являются: высокая скорость передачи данных, высокая защищенность от сторонних электромагнитных источников, высокая секретность передачи данных и на сегодняшний день уже не очень высокая стоимость разворачивания сети и широкий выбор необходимого оборудования. Но волоконно-оптические технологии движутся к исчерпыванию возможностей оптических направляющих структур. Перестают открываться новые свойства сред и в основном все производители телекоммуникационного оборудования работают в области уже известных явлений и совершенствуют оборудование лишь изменением электронной базы или алгоритмов обработки сигналов.
Новые технические задачи, поставленные промышленностью и рынком перед производителями телекоммуникационного оборудования по увеличению скоростей и объемов передачи данных, ведут к пересмотру не только фундаментальных принципов проектирования устройств и сетей, но и физических принципов функционирования их компонентов.
В современной литературе и научных публикациях часто встречается понятие полностью оптических сетей (All Optical Networks, AON-сетей) [1,2]. Достоинства AON сетей очевидны, это и высокие скорости обработки сигналов при коммутации, и высокая защищенность, но самое главное достоинство AON сетей - это отсутствие электронных компонентов участвующих в коммутации, фильтрации и перегруппировании оптических сигналов. Следовательно, AON сети свободны от недостатков причинами проявления которых являются электронные компоненты. На сегодняшний день практически не решены такие задачи, как разработка «управляемых» коэффициентов отражения и преломле-
ния, на базе которых можно было бы получить новые полностью оптические компоненты управления: многоканальные разветвителя, фильтры, преобразователи физических величин, оптические бистабильные нелинейные элементы и т.д. В последних генерация нелинейного режима функционирования является основой их работы - обеспечения бистабильного режима прохождения для информационного оптического потока [3] без появления негативных факторов, связанных с другими нелинейными эффектами.
Разработка полностью оптических коммутирующих устройств, в частности полностью оптического переключателя, является необходимой и актуальной задачей в области волоконно-оптических технологий. Полностью оптические коммутирующие устройства станут следующим этапом развития и способствуют решению широкого ряда телекоммуникационных задач.
Данная диссертационная работа посвящена разработке полностью оптического переключателя для волоконно-оптических телекоммуникационных сетей. В качестве решения задачи по созданию управляемого коэффициента преломления, исследуются оптические свойства прозрачных наноструктурных материалов полученных методами интенсивной пластической деформации. Описана методика и приведены экспериментальные результаты получения образцов. Приведены результаты экспериментов по сравнению оптических свойств образцов в нормальном и наноструктурном состояниях. Получены математические уравнения, описывающие поведение электромагнитной волны в прозрачной деформированной среде с учетом состояния среды. Приведена модель нелинейного оптического переключателя (Nonlinear Optical Switch - NOS).
Основные результаты диссертационной работы получены с использованием положений теории линейной и волноводной оптики, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного. Проведён натурный эксперимент на созданном научно-исследовательском стенде. Для оценки эффективности предлагаемых моделей использовались результаты численного эксперимента.
8 Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработан оптический переключатель, функционирующий на основе обнаруженного, ранее неизвестного, скачкообразного изменения показателя преломления прозрачного наноструктурного материала, получаемого интенсивным кручением под высоким давлением, управляемый дополнительным световым потоком высокой интенсивности, либо изменением параметров передаваемого информационного сигнала, позволяющий снизить время переключения до времен релаксации вещества (1-10 пс);
Разработано устройство сопряжения, предназначенное для одновременной подачи в линию информационного сигнала и сигнала накачки, и позволяющее организовать их доставку до области расположения оптического переключателя в сегменте волоконно-оптической сети с минимальным взаимным влиянием, достигаемым пространственным разделением сигналов за счет создания специфического профиля показателя преломления нового оптического волокна;
Предложена методика расчета эффективности работы оптического переключателя, учитывающая конструкционные особенности модели устройства и позволяющая оценить показатели помехоустойчивости сети;
Разработаны методы подключения оптического переключателя (NOS) к сегменту волоконно-оптической системы передачи, первый позволяет обеспечить горячее резервирование, а второй - производить ручное переключение каналов по требованию оператора, полностью оптическим способом.
Практическая ценность: Снижение времени коммутации оптического сигнала до 1 пс при горячем резервировании, ведет к уменьшению потерь информационных битов и уменьшению сбоев телекоммуникационной системы в условиях эксплуатации, работающей на высоких скоростях передачи данных (STM-64, STM-256 и выше), при обеспечении достоверности и качества передачи информации на базе разработанных подходов и методов, направленных на создание полностью оптического метода переключения.
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
Метод создания оптического переключателя, позволяющий производить переключения на скоростях сравнимых с временем релаксации вещества.
Конструкция устройства сопряжения разнотипных волокон и специальное многослойное оптическое волокно, предназначенные для одновременной передачи информационного сигнала и сигнала накачки с минимальным влиянием друг на друга.
Методика оценки эффективности работы переключателя на основе определения точности перенаправления коммутируемого сигнала.
Методы подключения оптического переключателя к сегменту волоконно-оптической системы передачи, обеспечивающие резервирование полностью оптическим способам.
Основные результаты работы обсуждались на: пятой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, 2004; третьей международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», Н.Новгород, 2004; третьей международной научно-технической конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Уфа, 2005; восьмой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Уфа, 2007; IX Международной научно-технической конференции «Computer Science and Information Technologies» Уфа - Красноусольск, 2007; научно-технических встречах в Дрезденском техническом университете (Дрезден, Германия) в 2006, 2007; а также на семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» УГАТУ.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и
приложений.
В первой главе приведен анализ современного состояния и тенденции развития волоконно-оптических телекоммуникационных систем, обосновывающий постановку задачи диссертационной работы. Рассмотрены понятия, применяемые к AON-сетям и принципы построения современных волоконно-оптических сетей. Рассмотрены существующие модели устройств оптической
коммутации. Сделано предположение о возможности использования прозрачных наноструктурных материалов для изготовления компонентов волоконно-оптических устройств, в которых предлагается использовать эффект управления нелинейной составляющей показателя преломления.
Во второй главе приведено обоснование применимости прозрачных материалов находящихся в наноструктурном состоянии для построения компонентов AON-сетей. Приведено обоснование выбора прозрачного хрупкого материала для формирования в его структуре неравновесных границ. Описан способ и результаты формирования наноструктурных оптических образцов методом интенсивной пластической деформации (интенсивное кручение под высоким давлением, ИКВД) [4]. Приведены результаты проведенного экспериментального анализа образцов на реализованном исследовательском стенде на предмет выявления изменения оптических характеристик обработанных (ИКВД) образцов.
Третья глава посвящена моделированию распространения оптического излучения в деформированной (наноструктурной) среде. Получены уравнения, связывающие поперечные и продольные составляющие векторов электрической и магнитной напряженности поля. Описана аналитическая модель нанострук-турного материала.
В четвёртой главе проведено моделирование нелинейного оптического переключателя. Предложено два конструкционных решения: в первом случае переключение происходит под действием изменения интенсивности самого информационного сигнала, а во втором - переключением управляет дополнительный сигнал накачки высокой интенсивности. Приведена модель разработанного многослойного волокна предназначенного для одновременной доставки полезного сигнала и сигнала накачки в зону расположения NOS.
В пятой главе предложена методика теоретической оценки ошибок в работе нелинейного оптического переключателя. Проведен синтез волоконно-оптической сети на базе NOS. Данная модель сети позволит всецело использовать технические преимущества разработанного устройства.
В заключении изложены основные результаты.
Оптическая коммутация
Все коммутаторы характеризуются двумя важнейшими показателями: - скоростью переключения; - емкостью. В иерархии скоростей переключения в оптических сетях различают четыре уровня [7,44].
Низкие скорости переключения (время переключения более 1 мс) приемлемы для операций автоматической конфигурации-реконфигурации оборудования (например, оптическое байпасное переключение для обхода выключенного или вышедшего из строя блока) или обновления таблиц маршрутизации. При этом для большой сети требуется значительные емкости коммутаторов.
Средние скорости ( 1 мкс) достаточны при защитном переключении колец или альтернативных маршрутов в сетях для коммутации сетевого трафика из одного волокна в другое. Здесь достаточно емкости 2x2.
Высокие скорости ( 1 не) требуются для коммутации потоков данных -переключения должны происходить существенно быстрее, чем время прохождения пакета (42 не для 53-байтной ячейки ATM при скорости потока 1 Гбит/с).
Очень высокие скорости переключения ( 1 пс) необходимы для внешней модуляции светового потока потоком данных. При этом время коммутации должно быть, по крайней мере, на порядок меньше длительности одного битового интервала (100 пс для потока 10 Гбит/с).
При всем этом, очень важное значение имеет понятие емкости. Емкость -это число коммутируемых каналов или коммутируемых стандартных модулей (например, STM-1). Оптический коммутатор 16x16 считается большим, хотя не идет ни в какое сравнение с электронными коммутаторами емкостью 2048x2048 каналов.
Работу коммутаторов характеризуют еще четыре показателя.
Коэффициент ослабления коммутируемого сигнала - это отношение мощности сигнала на входе в режиме "выключено" по отношению к мощности в режиме "включено". Он может варьироваться от 40-50 дБ до 10-15 дБ в зависимости от типа коммутатора. Данный показатель стремятся максимизировать. Как можно меньше должны быть вносимые коммутатором потери - ослабление сигнала, вызванное устройствами. Переходное затухание коммутатора — отношение мощности сигнала на нужном (скоммутированном) выходе к мощности сигналов на всех остальных выходах - должно быть как можно больше. Минимизировать стараются и поляризационные потери коммутатора - ослабление коммутируемого сигнала, вызванное его поляризацией. Уровень этих потерь зависит от места коммутатора в системе связи. Для их снижения на входе коммутатора используют специальное волокно, препятствующее поляризации сигнала.
Существует ряд технологий создания оптических коммутаторов. В соответствии с ними выделяют восемь типов таких устройств [7]: - Механические оптические коммутаторы; - Электрооптические; - Термооптические; - Оптоэлектронные на основе SOA (Semiconductor Optical Amplifier); - Интегральные активно-волноводные; - На фотонных кристаллах; - На многослойных световодных жидкокристаллических матрицах; - На ИС с наборов матриц оптоэлектронных вентилей, связанных оптическим лучом.
Механические оптические коммутаторы используют механическое перемещение элемента, коммутирующего световой поток от входного оптического порта к выходному. Известны три типа коммутирующих элементов [8]: - вращающийся отрезок оптического волновода, поворачивающийся на определенный фиксированный угол для соединения входного порта (или пары входных портов) с одним (или парой) из выходных портов, расположенных по окружности; - вращающаяся призма или зеркало (плоское или сферическое вогнутое), при повороте на определенный фиксированный угол направляющая луч от входного порта на выходной; - направленные звездообразные/древовидные разветвители, фокусирующие световой поток на одном из выходных портов за счет изменения коэффициента связи при механическом воздействии на разветвитель в зоне оптической связи (например, посредством скручивания или растяжения).
Механические коммутаторы имеют один или два (дуплексные) входных и «-выходных портов; их время переключения — от 10 до 500 мс. Следовательно, они применимы только для автоматической реконфигурации сети. Достоинство этих устройств — небольшие вносимые потери (до 0,5 дБ) и большое переходное затухание (до - 80 дБ). Емкость коммутаторов данного типа достигает сотен выходных портов (например, у коммутаторов FS-S, FS-M, FS-L компании Fujikura от 50 до 1600 выходных портов).
Результаты эксперимента по формированию наноструктурных образцов в ИПСМ
В соответствии с известными свойствами непрозрачной наноструктурной керамики, представляет интерес исследование механических свойств полученных образцов — прежде всего, в свете оценки нелинейных оптических эффектов. Такие известные свойства, как повышенная твёрдость и пластичность, свойственные НСМ, позволяют прогнозировать возможное снижение амплитуды акустических волн, тем самым уменьшить действие некоторых нелинейных эффектов (например, ВРМБ). Это открывает перспективы использования прозрачных НСМ в качестве элементов устройств для систем оптоволоконных телекоммуникаций.
Согласно терминологии, принятой международным журналом «Наноструктурные материалы» «NanoStractured Materials», к наноструктрур-ным, относят кристаллические материалы со средним размером зерен или других структурных единиц, менее 100 нм или порядка этой величины. Существует классификация таких материалов, например, по геометрическим признакам их можно разделить на ноль-мерные атомные кластеры и частицы (0), одно- и двухмерные мультислои, покрытия и ламинарные структуры (1 и 2), трехмерные объемные нанокристаллические (3) и нанофазные материалы (1 или 3) [4].
Эти материалы обладают уникальной структурой и свойствами, многие из которых имеют непосредственный практический интерес. В наноструктур-ных материалах часто изменяются фундаментальные характеристики, такие как модуль упругости, температуры Кюри и Дебая и др. Это открывает перспективы улучшения существующих и создания принципиально новых конструкционных и функциональных материалов [4]. Таким же образом, в прозрачных наноструктурных материалах меняются оптические свойства. Оптические свойства материала объясняют, как меняется поведение светового излучения при взаимодействии со средой.
В данной работе изготавливаются и изучаются трехмерные объемные на-нокристаллические материалы.
При создании в кристалитном материале неравновесных границ, т.е. при переводе материала в наноструктурное состояние, внутри формируются напряженные зоны с избыточной энергией. За счет этой энергии увеличивается связь между атомами кристаллической структуры. Так же появление нового энергетического потенциала влечет за собой ограничение подвижности элементов всей системы (в частности, акустических фононов). Световые волны взаимодействуют с акустическими благодаря акустооптическому эффекту. Он заключается в том, что оптические характеристики среды изменяются пропорционально механическим деформациям. При не слишком высоких интенсивностях звука (теплового колебания атомов материала вызванных высокими интенсивностями оптического излучения) изменение оптических характеристик пропорционально деформации среды. Этим и объясняется увеличение пороговой мощности возникновения нелинейных эффектов, в частности и ВРМБ.
Наличие неравновесных границ или по-другому зон дислокации возможно только в материалах, обладающих кристаллической структурой. Оптические материалы, к примеру, обыкновенное силикатное стекло, в основном являются аморфными, что не дает возможности создавать в них напряженные зоны. По этой причине, необходимо было обнаружить материалы, обладающие достаточной прозрачностью и содержащие в своей структуре кристаллитные включения. Поиск подобного материала закончился обнаружением необходимых свойств у прозрачного ситалла. Ситаллы - это стеклокристаллические материалы, получаемые направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке. Состоят из одной или нескольких кристаллических фаз. В ситалле мелкодисперсные кристаллы (до 2000 нм) равномерно распределены в стекловидной матрице. Количество кристаллических фаз в ситалле может составлять 20 - 95 % (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициатора кристаллизации (катализатор) и режим термической обработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и оптическими свойствами. Впервые ситаллы были изготовлены в 50-е годы [11].
Оптически прозрачные ситаллы получают на основе стекол системы Li20-Al203-Si02 (сподумено-эвкриптитовые составы) инициатор кристаллизации ТіОг- В оптически прозрачных ситаллах размер кристаллов не превышает длины полуволны видимого света. Область применения - космическая и лазерная техника, астрооптика [11]. Основные оптические свойства ситалла приведены в таблице 2.1.
Уравнения состояния среды. Ориентационная поляризация деформированной среды
Существенным отличием диэлектриков является смещение связанных зарядов под действием электрического поля и вызванная этим поляризация диэлектрика. Эта поляризация называется индуцированной и характеризуется вектором поляризации Р [21]. P = D-s0E. (3.1)
При определении индуцированной поляризации в деформированном образце из ситалла определяющей является ориентационная составляющая. Ориентационная поляризация имеет место в диэлектрике, обладающего собственным дипольным моментом.
С увеличением частоты поля перестают действовать сначала ориента-ционный, затем ионный и, наконец, электронный механизмы. Поэтому вектор поляризации Р, а следовательно, и диэлектрическая проницаемость є с частотой уменьшаются. Ориентационная поляризация, играющая значительную роль при низких частотах, при длинах волн, меньших 1 см, становится несущественной.
Известно, что при описании распространения поля в среде используются уравнения состояния среды. Наиболее развернутый вид для нелинейных сред имеет запись следующего вида [5,16,17]: D = є0Е + РЛ + Рил = єлЕ + Рт, B = ju0(H + Mn+Mm) = Ju H + ju0Mm, (3.2) J = Jn + Jm + JCT = anE + Jm+JCT.
Здесь Рл и Р1Ш — соответственно части вектора поляризации Р, линейно и нелинейно зависящие от поля Е; Мл и М1Ш - соответственно части вектора намагниченности М; Jn и Jlul - линейная и нелинейная части плотности тока; J" - плотность стороннего тока. Электромагнитные процессы описываются уравнениями Максвелла - э5 rotH = —- + J; dt Я дБ rotE = --—; (3.3) db/D = р; divl = 0; и уравнениями состояния среды. , Электромагнитный процесс, протекающий в среде, свойства которого не зависят от напряженности электромагнитного поля (линейная среда), называется линейным.
В процессе деформирования образцов из прозрачного ситалла под действием внешнего механического воздействия меняется структура образца, в результате чего возникают зоны дислокации.
Различают деформацию сдвига и деформацию кручения, зоны дислокации для этих случаев имеют различные направления. Если в случае прямолинейной деформации сдвига зоны дислокации носят прямолинейный характер, то в случае деформации кручения линии дислокаций располагаются по окружности.
Межзёренное взаимодействие в материалах представляет собой взаимодействие положительно и отрицательно заряженных частиц. Из этого следует, что в результате деформации, скорее всего, меняется ориентационная поляризация среды, так как возникают смещенные относительно друг друга области, т.е. возникают так называемые неравновесные границы. Несмотря на незначимость ориентационной поляризации при длинах волн ниже 1 см, а в волоконной оптике используется нанометровый диапазон, все же нельзя исключать появление деформационно-ориентационной поляризации при описании поведения электромагнитной волны в рассматриваемой среде, так как его природа требует более детального рассмотрения.
Первое и второе уравнения Максвелла с учетом состояния среды (3.2) можно переписать в следующем виде: - дЕ дР гоШ = е0 ь 1- J, dt dt __ (3 4) - дН дМ rot Е = -/л0—- Мо—- dt dt
По характеристикам среды образец из ситалла относится к линейным средам, но уравнения состояния среды должны учитывать изменение ориентационной поляризации, возникающее под действием деформации образца, т.е. в выражении для описания состояния поляризации появляется дополнительная составляющая Рдеф, которую в большей степени можно отнести к нелинейной составляющей поляризации Рш. Нелинейная поляризация связана со смещением электронов, ионов и ориентацией молекул под действием распространяющегося поля. Величина Рдеф будет отлична от нуля в режиме характерного изменения свойств материала.
Модель переключателя с дополнительным сигналом накачки
Разработка модели устройства сопряжения с многослойным волокном основывается на принципе, используемом при проектировании профиля одномодовых и многомодовых волокон. При решении уравнений Гельмгольца выводится так называемое дисперсионное уравнение, решения которого и являются условиями существования тех или иных мод, распространяемых в направляющей структуре.
Характеристикой направляющей структуры является нормированная частота, которая определяется как [16,32]: ., 2па г\ 2 2па . ,л где A = yjrf -пі - числовая апертура, определяющая максимальный угол ввода излучения в направляющую область, например волоконный световод. Здесь и далее пх - показатель преломления сердцевины (или значение показателя преломления в центре направляющей структуры облучении сигналом высокой интенсивности), п2 - показатель преломления оболочки (или значение показателя преломления за пределами зоны облучения направляющей структуры облучением сигнала высокой интенсивности).
Критические значения нормированной частоты последовательно определяют соотношения между структурными параметрами направляющей структуры и длиной волны излучения при критических режимах мод. Если нормированная частота больше ее критического значения для некоторой симметричной моды (или несимметричной моды), т.е. V VQH , тогда данная мода распространяется в направляющей структуре, в противном случае, мода не распространяется. Например, в случае 2,405 V 5,52 в волоконном световоде распространяется мода EQ\ .
Аналогично, получаются корни для несимметричных мод ртп, следовательно, критические длины волн несимметричных мод Я рп определяются как [33]: .лп 2iza [ 2 2 2па . ,. _. Хп= v iі-«2 = А- (4-5) Ртп Ртп
При решении задачи передачи информационного сигнала и сигнала накачки в направляющую структуру необходимо решить задачу проектирования профиля показателя преломления. Для этого наиболее подходящей является структура многослойного смесителя. По исходным данным, информационный сигнал передается по одномодовому волокну с геометрией 10/125 мкм, много-модовый же сигнал накачки генерируется лазером и подается через встроенное волокно с геометрией 125/250 мкм. Предложено проектирование геометрии многоступенчатого волокна, у которого сердцевина будет иметь такой же геометрический размер как у одномодового волокна, т.е. 10 мкм. Использование волокна с диаметром внешней оболочки более 250 мкм нежелательно, так как под действием механических напряжений подобные структуры будут легко разрушаться. Таким образом, вторым логическим решением при проектировании многоступенчатого волокна с требуемым профилем показателя преломления является ограничение внешнего диаметра оболочки.
При определении толщины промежуточной оболочки разрабатываемого волокна (область между сердцевиной и второй областью распространения) во внимание следует принимать оптический эффект Магнуса. Который заключается в том, что в условиях полного внутреннего отражения обнаруживается продольный сдвиг отраженного луча, т.е. свет при отражении проходит некоторый путь в оптически менее плотной среде, а затем возвращается. Величина сдвига составляет несколько длин волн и зависит от поляризации светового луча. Казалось бы, что продольный сдвиг не должен влиять на выбор толщины оптически менее плотной среды, но при полном внутреннем отражении наряду с продольным должно наблюдаться и поперечное смещение, на что и было указано в 1955 году Федоровым [34]. В 1956 году был проведен расчет этого сдвига и предложена экспериментальная схема для его наблюдения [34]. Расчеты величины поперечного сдвига приводились так же в работах [50,51,52,53]. Величина поперечного сдвига Lt при единичном акте полного внутреннего отражения связана линейно Lt=a-Ln где а < 1 и Lt имеет величину менее длины волны излучения. Таким образом, с учетом того, что при скалывании волокна на сварочном оборудовании область соединения приходится именно на промежуточную оболочку, выбор толщины этой промежуточной оболочки, соизмеримой с диаметром сердцевины, является вполне достаточным и обоснованным условием.
