Фаза колебаний

Аргумент периодически изменяющейся функции, описывающей колебательный или волновой процесс. Мгновенное значение U гармонического колебания определяется выражением:

 U(x,t) = Acos(wt+j0),

где (wt+j₀)= j - фаза колебаний, А – амплитуда, w - круговая частота, t – время, j₀ – начальная (фиксированная) фаза колебаний. В случае бегущей волны j =wt±kx+j₀, где k – волновое число. Термин «фаза колебаний», строго говоря, относится только к периодическим колебаниям, но его применяют также и к другим процессам. В случае квазипериодического волнового процесса выделение амплитуды и фазы возможно только при условии медленности изменений амплитуды в масштабе пространственного или временного периода колебаний.

Фазовая модуляция

Целенаправленное изменение фазы колебательного процесса во времени. Широко используется для передачи информации путем установления соответствия передаваемой информации с фазой колебательного процесса. Мгновенное значение электрического поля линейно поляризованной фазово-модулированной световой волны

  ,

где - фаза колебаний, – амплитуда электрического поля, - круговая частота несущей, t – время, – начальная (фиксированная) фаза, - волновое число, - составляющая полной фазы, изменяющаяся в процессе модуляции, - расстояние, отсчитываемое в направлении распространения волны.

Фазовая скорость

Скорость перемещения фазы волны в определенном направлении. В случае монохроматической плоской волны вида

  ,

фазовые фронты или плоскости постоянной фазы перемещаются в пространстве вдоль z с фазовой скоростью , где - фаза колебаний, – амплитуда электрического поля, - круговая частота, t – время, - волновое число, - расстояние, отсчитываемое в направлении распространения волны. Скорость перемещения фазы плоской монохроматической волны в любом направлении , отличном от направления распространения волны z, превышает фазовую скорость самой волны: , где - угол между направлением и z.

Каждая мода волоконного световода (оптического волокна) может быть описана следующим выражением:

  ,

где - функция, описывающая поперечное распределение амплитуды электрического поля моды, z – направление оптической оси волоконного световода. При фиксированном значении частоты каждая мода характеризуется собственной фазовой скоростью, отличающейся от фазовой скорости других мод и волновым числом, называемым постоянной распространения, также отличающимся от волновых чисел других мод.

Фазовые модуляторы света

Модуляторы света, осуществляющие изменение фазы (частоты) световой волны под действием модулирующего сигнала. Используются для осуществления фазовой модуляции.

Фазовый показатель преломления

Коэффициент n, равный отношению скорости света в вакууме к фазовой скорости света в оптически плотной среде.

Фазовый синхронизм (волновой синхронизм)

Условие эффективного нелинейного взаимодействия волн. Заключается в равенстве волнового вектора возбуждаемой волны (собственной волны среды) волновому вектору вынуждающей волны, т.е. сумме волновых векторов волн , формирующих вынуждающую волну ( ). Разность волновых векторов называется фазовой (волновой) расстройкой. Нелинейные взаимодействия волн, происходящие при наличии фазового синхронизма ( ), принято называть синхронными. В волоконном световоде, через который одновременно передаётся несколько потоков информации в режиме спектрального уплотнения (разделения), наличие четырехволнового взаимодействия при выполнении условия фазового синхронизма может приводить к появлению перекрестных помех.

Фазочастотная модуляционная характеристика оптического волокна (ФЧМХ)

 Зависимость фазы комплексного коэффициента передачи огибающей мощности оптического излучения, модулированного гармоническим сигналом, от частоты модуляции.

Фарадея эффект

Один из эффектов магнитооптики, заключающийся во вращении плоскости поляризации линейно поляризованного света, распространяющегося в веществе вдоль постоянного магнитного поля, в котором находится это вещество. Угол   поворота плоскости поляризации определяется выражением: , где - Верде постоянная, - длина пути света в среде, - напряженностью магнитного поля. Знак угла поворота плоскости поляризации при фарадеевском эффекте в отличие от естественной оптической активности не зависит от направления распространения света (по полю или против поля). Поэтому многократное прохождение света через среду, помещенную в магнитное поле, приводит к возрастанию угла поворота плоскости поляризации в соответствующее число раз. Эта особенность фарадеевского эффекта нашла применение при конструировании невзаимных оптических устройств (см. невзаимные элементы), в частности, оптических изоляторов.

Фильтр мод

Устройство, обеспечивающее прохождение только отдельных мод (главным образом, мод низшего порядка) и препятствующее прохождению других мод (как правило, мод высшего порядка). Широко распространены фильтры мод, в которых световод накручивают на цилиндр диаметром примерно 1 см, в результате чего моды высшего порядка рассеиваются и покидают световод.

Фокон

Изделие из волоконных световодов с увеличивающимся или уменьшающимся по длине сечением.

Формулы Френеля

См. Френеля формулы.

Фотодиод (фотодетектор)

Диод, изготовленный из полупрводникового материала, в котором за счет внутреннего фотоэффекта при поглощении света образуются свободные носители заряда. Образовавшиеся носители заряда являюются источниками фототока, регистрируемого во внешней измерительной цепи. Различают пин- (p-i-n)-фотодиоды и лавинные фотодиоды.

Фотон

Элементарная частица, квант электромагнитного поля (квант света).

Френеля формулы

Формулы, определяющие отношения амплитуды, фазы и состояния поляризации отраженной и преломленной световых волн, возникающих при прохождении света через границу раздела двух прозрачных диэлектриков, к соответствующим характеристикам падающей волны. По формулам Френеля легко рассчитать коэффициент отражения света по мощности. Коэффициент отражения R₀ света, падающего под углом 90⁰, определяется по следующей формуле: , также называемой формулой Френеля. Коэффициент отражения сильно зависит от разности показателей преломления. Так, например, коэффициент отражения от границы раздела кварца (показатель преломления n = 1.46) с воздухом составляет около 3.5%, в то время как коэффициент отражения от границы раздела кремния (показатель преломления n = 3.5) с воздухом коэффициент отражения равен 31%. При других значениях угла падения формула становится более сложной.

Фтор (F)

Неметаллический газообразный химический элемент, используемый в качестве легирующей присадки при производстве волоконных световодов для уменьшения показателя преломления.

Фундаментальная мода

Основная мода. Единственная мода (без учета поляризационного расщепления), распространяющаяся в одномодовых световодах (одномодовых оптических волокнах).

Функция Бесселя

Математическая функция для описания электрического поля в цилиндрических волноводах, таких как коаксиальные кабели, полые трубки или волоконные световоды. Функции Бесселя   выглядят как затухающие синусоидальные колебания. Для световодов со ступенчатым профилем показателя преломления нулевые значения этих функций дают величину нормированной частоты V, определяющую критическую длину волны соответствующей моды.

Фурье спектрометр

Спектральный прибор, в котором информацию об исследуемом спектре получают в два приема: сначала регистрируется интерферограмма исследуемого излучения, а затем через её фурье-преобразование вычисляют искомый спектр. Совокупность спектральных методов, осуществляемых с помощью фурье-спектрометра называется фурье-спектроскопией. Основной элемент фурье-спектрометра – интерферометр Майкельсона (или одна из его разновидностей), который настраивается на получение в плоскости выходной диафрагмы интерференционных полос равного наклона. Одно из зеркал интерферометра двигаетсяпоступательно, в процессе чего исследуемое излучение модулируется, причем частота модуляции зависит от скорости движения зеркала и длины волны излучения.