Wpływ temperatury na wartość współczynnika załamania w rdzeniu światłowodu jednomodowego

Transkrypt

1 Sławomr Andrzej TORBUS, Unwersytet Technologczno Przyrodnczy, Wydzał Telekomunkacj, Informatyk Elektrotechnk () Poltechnka Warszawska Fla w Płocku, Wydzał Budownctwa, echank Petrochem () do:0.599/ Wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu jednomodowego Streszczene. W artykule omówono budowę włókna śwatłowodowego, zdefnowano profl współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu oraz określono wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana szkła go. Korzystając z opracowanego w środowsku athcad modelu matematycznego śwatłowodu telekomunkacyjnego, określono wpływ temperatury na wartość współczynnka w jego rdzenu, w zależnośc od długośc fal śwetlnej, stężena molowego domeszk GeO oraz różncy termcznej zmany polaryzowalnośc termcznej rozszerzalnośc objętoścowej. Sformułowano wnosk dotyczące wpływu rozpatrywanych czynnków na czułość temperaturową szkła go o strukturze SO GeO oraz przydatnośc tychże szkeł do realzacj polarymetrycznych czujnków natężena prądu wykorzystujących magneto zjawsko Faradaya oraz rozłożonych czujnków temperatury wykorzystujących wymuszone rozproszene Raylegha. Abstract. The artcle dscussed the constructon of optcal fber, the defnton of refractve ndex profle n the fber s coreand the nfluence of temperature on the refractve ndex of optcal glass. Usng the mathematcal model of the sngle mode fber, whch was realzed n an athcad applcaton, the effect of temperature on the value of refractve ndex n ther core, dependng on the wavelength of the lght, the molar concentraton of GeO dopant and the dfference between the thermal changes of polarzablty and the thermal volumetrc expanson were has been determned. Conclusons regardng the mpact of the factors consdered on the temperature senstvty of optcal glass structure SO GeO and of the use of these glasses for the mplementaton of polarmetrc current sensors used Faraday effect and dstrbuted temperature sensors usng smulated Raylegh scatterng have been formulated. (Effect of the temperature on the refractve ndex of the sngle mode fber core) Słowa kluczowe: śwatłowód jednomodowy, szkło, współczynnk załamana, termczna zmana współczynnka załamana, termczna zmana polaryzowalnośc, termczna rozszerzalność objętoścowa, polarymetryczny czujnk natężena prądu, rozłożony czujnk temperatury Keywords: sngle mode fber, optcal glass, refractve ndex, thermal changes of refractve ndex, thermal changes of polarzablty, thermal volumetrc expanson, polarmetrc current sensor, dstrbuted temperature sensor Wstęp Fzyczny falowód optyczny (falowód włóknsty, śwatłowód), którego model wykorzystywany do matematycznej analzy transmsj fal śwetlnej, jest złożony z dwóch warstw krzemonk SO, które charakteryzują sę różnym współczynnkam załamana. Jest to węc cenke welowarstwowe włókno delektryczne [,], którego wewnętrzna, centralne położona warstwa szkła zwana jest rdzenem pokryta jest ścśle przylegającą warstwą szkła zwaną płaszczem. Rdzeń charakteryzuje sę wyższym współczynnkem załamana n nż warstwa otaczająca płaszcz o współczynnku załamana n [,], aby na zasadze całkowtego wewnętrznego odbca można realzować w nm transmsję. We włóknach śwatłowodowych można dodatkowo wyróżnć trzecą warstwę, która stanow powłokę ochronną, nazywaną perwotną warstwą ochronną (pokrycem). Nadaje ona włóknom wytrzymałość mechanczną stanow ochronę przed mkropęknęcam, na które narażona jest powerzchna włókna, zwłaszcza przy stykanu sę z nnym materałam. Powłoka ochronna jest nakładana w czase procesu wycągana włókna. Włókno posadające te trzy warstwy (rys..) nazywane jest śwatłowodem, którego łączna średnca wynos 50 μm [,4]. Inne sposoby zabezpeczana włóken śwatłowodowych przed wpływem sł zewnętrznych środowska, w którym przewdywana jest jego eksploatacja, to różnego rodzaju sposoby kablowana. Rys.. Budowa włókna śwatłowodowego Podstawowym materałem, z którego wykonywane są śwatłowody, jest syntetyczna krzemonka SO (tzw. szkło kwarcowe), która jest domeszkowana w celu otrzymana odpowednego współczynnka załamana. Wyróżna sę domeszk takch perwastków jak: bor (B), fluor (F), gln (Al), fosfor (P), german (Ge), tal (Tl), nne [,5]. Sam bowem kwarc, stosowany na rdzeń, charakteryzuje sę stosunkowo małą wartoścą współczynnka załamana utrudna dobór szkeł na płaszcz. Wchodzą tutaj w grę tylko szkła typu SO B O SO F, które mogą dostarczyć materał na płaszcz o współczynnku załamana mnejszym prawe o % [,4]. ożna też wyróżnć domeszk, które powodują zwększene wartośc współczynnka załamana ponad %, są to: GeO, P O 5, TlO oraz Al O [,4]. Przez mod rozume sę monochromatyczną wązkę (ne falę płaską) propagującą wzdłuż falowodu z charakterystyczną dla sebe prędkoścą fazową, o charakterystycznym rozkładze poprzecznym natężena, ne zmenającym sę wzdłuż kerunku propagacj. Oznacza to, że mod rozchodz sę w falowodze bez zmany kształtu z charakterystyczną dla sebe prędkoścą []. W śwatłowodach jednomodowych propaguje tylko jeden mod nazywany modem podstawowym albo zwyrodnałym oznaczanym LP 0 (HE ). W tego typu włóknach transmsja odbywa sę ne tylko wewnątrz rdzena, ale równeż w częśc płaszcza. Śwatłowody jednomodowe posadają znormalzowane średnce rdzena płaszcza, które wynoszą odpowedno 5 μm/5 μm []. W typowym standardowym śwatłowodze telekomunkacyjnym o proflu skokowym średnca rdzena wynos 8 9 μm, natomast śwatłowody o proflu trójkątnym oraz korony mają rdzene o średncach 5 7 μm. Przez śwatłowód telekomunkacyjny rozume sę jednomodowy śwatłowód włóknsty, w którym długość jest znaczne wększa od przekroju [6]. Nnejsze śwatłowody 58 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06

2 prowadzą powyżej pewnej długośc fal, zwanej długoścą fal odcęca c, tylko hybrydowy mod podstawowy oznaczany jako LP 0 albo HE [7]. Są one wykonane z krzemonk SO, a najprostsze rozwązana mają koncentryczny rdzeń płaszcz o standardowej średncy 5 μm. Transmsja wązk śwetlnej odbywa sę w rdzenu na zasadze całkowtego wewnętrznego odbca. Oznacza to, że rdzeń ma wększy współczynnk załamana od płaszcza. Ne są to jednak duże różnce, zwykle rdzeń ma współczynnk załamana wększy o około % od płaszcza [7]. Śwatłowody telekomunkacyjne są włóknam o słabym prowadzenu, poneważ śwatło jest skupone ne tylko w ch rdzenu, ale równeż w obszarze płaszcza tym węcej, m współczynnk załamana różną sę mnej [,7]. Są projektowane w tak sposób, aby pozostawały jednomodowe w orentacyjnym przedzale długośc fal śwetlnej od 00 nm do 750 nm [,6], gdze tłumenność jednostkowa krzemonk wolnej od jonów wodorotlenkowych OH - jest mnejsza od 0,5 db/km. Profl współczynnka załamana oraz zasada wyznaczana jego wartośc Profl współczynnka załamana w śwatłowodze jest funkcją długośc fal n(λ), jest to funkcja cągła. Jej wartość maksymalna w rdzenu jest wększa nż stała wartość w płaszczu. W ogólnym przypadku profl współczynnka załamana śwatłowodu włóknstego o przekroju kołowym można opsać wyrażenem [6]: () n R n f R r gdze: R znormalzowany promeń, a promeń a rdzena lub wymar charakterystyczny proflu μm, r odległość od środka rdzena μm, n wartość współczynnka załamana w rdzenu dla r = 0 w środku n n rdzena,, n wartość współczynnka n załamana w płaszczu, f(r) funkcja zman współczynnka załamana. Jeżel śwatłowód ma stałą wartość współczynnka załamana w płaszczu, to profl jego współczynnka załamana można opsać w następujący sposób [6]: () n R n n n f R n 0 R R Profle współczynnka załamana można uogólnć do potęgowego [4,6,7], który w zależnośc od wartośc parametru q może przechodzć w skokowy q, gradentowy q, trójkątny q, co przedstawa rys.. Profl potęgowy opsany jest równoścą [6]: () n R q n R n n 0 R R O jednomodowośc bądź welomodowośc włókna śwatłowodowego decyduje długość propagowanej fal. W zwązku z tym, dla projektowanego włókna śwatłowodowego, należy określć długość fal odcęca, którą dla śwatłowodów jednomodowych opsuje sę wzorem [4,6]: Rys.. Zmany współczynnka załamana dla profl potęgowych w zależnośc od współczynnka q przy założenu równej efektywnej objętośc [6] a (4) NA C V C gdze: a promeń rdzena śwatłowodu lub wymar n n charakterystyczny proflu μm, NA n n q apertura numeryczna, VC VC częstotlwość q znormalzowana dla proflu potęgowym o współczynnku q, V C,405 częstotlwość znormalzowana dla proflu skokowego (przy q ). Wyróżna sę następujące przypadk [4,6]: propagowana fala śwetlna w śwatłowodze jest dłuższa od fal odcęca C znaczna część płaszcza uczestnczy w transmsj, poneważ średnca plamk śwetlnej (średnca pola modu) jest wększa od średncy rdzena śwatłowodu. To zjawsko jest charakterystyczne dla transmsj jednomodowej, w rdzenu transmtowany jest tylko jeden mod, mod podstawowy (zwyrodnały) LP 0 ; propagowana fala śwetlna w śwatłowodze jest równa fal odcęca C newelka część płaszcza uczestnczy w transmsj (około 90% mocy modu podstawowego jest prowadzone w rdzenu), średnca plamk śwetlnej w przyblżenu pokrywa sę ze średncą rdzena śwatłowodu; propagowana fala śwetlna w śwatłowodze jest krótsza od fal odcęca C płaszcz ne uczestnczy w transmsj, poneważ średnca plamk śwetlnej modu podstawowego jest mnejsza od średncy rdzena śwatłowodu. To zjawsko jest charakterystyczne dla transmsj welomodowej. Wartość współczynnka złamana, w zależnośc od stężena molowego domeszk w rdzenu śwatłowodu oraz długośc fal śwetlnej, można wyznaczyć korzystając z równana Sellmeera [7]: (5) a n b a a b b a b PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06 59

3 gdze: a, b μm stałe, które dla konkretnego rodzaju szkła określa sę dośwadczalne. W przypadku domeszkowana GeO procent stężena molowego (ułamek molowy) domeszk powoduje zwększene współczynnka załamana w stosunku do współczynnka załamana czystego szkła, dlatego domeszkuje sę nm rdzeń. Wzory pozwalające wyznaczyć wartośc współczynnków a b, w zależnośc od stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu, zostały wyprowadzone przedstawone w pracy [9]. Z powyższych rozważań wynka, że współczynnk załamana n f x, jest funkcją dwóch zmennych: stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu x [%] oraz długośc fal śwetlnej propagowanej w rdzenu śwatłowodu μm. Wykorzystując wzory zameszczone w pracy [9] oraz równane Sellmeera (5) wyznaczono wartośc współczynnka załamana dla różnych stężeń molowych domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu oraz różnych długośc fal śwetlnej, co przedstawa rys.. Rys.. Wartość współczynnka załamana w zależnośc od stężena molowego domeszk GeO oraz długośc propagowanej fal śwetlnej [wynk własne] Na podstawe oblczeń matematycznych, rozpatrując profle współczynnka załamana charakterystyczne dla śwatłowodów telekomunkacyjnych, uzyskano wartośc długośc fal odcęca (tabela.). Tabela. Wartość długośc fal odcęca jednomodowych śwatłowodów telekomunkacyjnych o różnych proflach współczynnka załamana w rdzenu [wynk własne] Profl współczynnka załamana w rdzenu G.65 q a 8,5 μm G.657A q a 8,5 μm G.657B q a 8,5 μm profl trójkątny G.65 q a 6,0 μm Wartośc współczynnków załamana w rdzenu płaszczu II okno n =,455 n =,4468 n =,45 n =,4468 n =,45 n =,4468 n =,4590 n =,4468 III okno n =,4487 n =,4440 n =,4495 n =,4440 n =,4485 n =,4440 n =,456 n =,4440 Długość fal odcęca C II okno nm III okno Wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu Przez termorefrakcję rozume sę modyfkację współczynnka załamana metodam termcznym [5]. Wpływ temperatury na zmany współczynnka załamana szkła można określć na podstawe wzorów Lorentza-Lorenza [5]: n R (6) n V (7) gdze: n n dn dr 6 n R R zmana refrakcj cm dv V, V zmana objętośc cm. Przyjmuje sę, że zmana refrakcj jest równoważna R ~, polaryzowalnośc elektronowej objętoścowej natomast zmany objętośc reprezentują współczynnk ceplnej rozszerzalnośc objętoścowej [5]. Według Prod hume a we wzorze (7) można przyjąć pewne założena, które pozwalają określć wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana. Są one następujące [0]: dr d (8) R V dv gdze: polaryzowalność elektronowa objętoścowa cm, termczna zmana polaryzowalnośc, K termczna rozszerzalność objętoścowa. Dokonując K stosownych podstaweń wzorów (8) do równana (7) uzyskuje sę wyrażene określające zmany współczynnka załamana wywołane temperaturą: (9) dn n n 6 n Analzując wzór (9) można wycągnąć wnosk dotyczące wpływu temperatury na wartość współczynnka załamana, które brzmą następująco: wzrost polaryzowalnośc, który został wywołany wzrostem temperatury skutkuje zwększenem wartośc współczynnka załamana; wzrost objętośc właścwej, który został wywołany wzrostem temperatury skutkuje zmnejszenem wartośc współczynnka załamana. Jeżel przyjme sę jako stałą wartość w równanu (9) czynnk zawerający wyrażena ze współczynnkem załamana n, to uzyskuje sę zmanę współczynnka wywołaną temperaturą, która zależy jedyne od różncy. Take ujęce zagadnena, przy założenu, że jest znane, pozwala określć loścowo [5]: współczynnk załamana maleje wraz ze wzrostem temperatury. Taka sytuacja ma mejsce dla szkła z tlenku boru (B O ), nektórych szkeł borowokrzemonkowych (B O SO ), nektórych szkeł fosforowych (P O 5 ), a także szkeł organcznych; dn ~ współczynnk może przyjmować wartośc dodatne bądź ujemne. Ze zmaną temperatury wpływ katonów na jony tlenowe O - staje sę mnejszy, powoduje to lekk wzrost polaryzowalnośc, a co za tym 60 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06

4 dn dze wartość wyrażena jest dodatna. Dla szkeł typowych współczynnk załamana zwykle słabo rośne w początkowej faze przyrostu temperatury, potem slne maleje w obszarze transformacj; współczynnk załamana rośne wraz ze wzrostem temperatury, także w obszarze transformacj. Taka sytuacja ma mejsce w szkle kwarcowym (SO ), gdze wzrost objętośc właścwej wywołany wzrostem temperatury jest bardzo mały, a domnują wtedy efekty polaryzacyjne. Analzując przedstawone powyżej waranty można stwerdzć, że w śwatłowodach, których rdzeń wykonany jest z czystej krzemonk (SO ) bądź z krzemonk domeszkowanej germanem (GeO SO ) wzrost temperatury będze wywoływał wzrost wartośc współczynnka załamana ( ). Wynka to z cechy domeszk GeO, która zwększa wartość współczynnka załamana w porównanu do czystej krzemonk [,5,6], poprawa przepuszczalność podczerwen (IR) odporność chemczną [5]. Wynk badań symulacyjnych Zgodne z zalecenam ędzynarodowej Un Telekomunkacyjnej (ITU-T) dotyczącym jednomodowych śwatłowodów telekomunkacyjnych (G.65, G.65, G.655 G.657) odchylene średncy rdzena śwatłowodu od wartośc nomnalnej ne pownno przekraczać ±0%, zarówno dla tzw. II jak dla tzw. III okna go [,,,4,5]. Wobec powyższego, dla celów symulacyjnych przyjęto, że owo odchylene może być wywołane zmanam temperatury śwatłowodu, a co za tym dze, w zależnośc od kształtu proflu współczynnka załamana w rdzenu standardu jednomodowego śwatłowodu telekomunkacyjnego, wartość odchylena średncy rdzena od wartośc nomnalnej może przyjmować wartośc zawarte w tabel. Tabela. Wartość odchylena średncy rdzena śwatłowodu od wartośc nomnalnej w zależnośc od proflu współczynnka załamana jednomodowego śwatłowodu telekomunkacyjnego dla tzw. II III okna go [wynk własne] Profl współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu G.65 G.657A G.657B profl trójkątny G.65 profl korony G.655 Nomnalna średnca rdzena μm Odchylene od wartośc nomnalnej μm 8,5 0,85 8,5 0,85 5,5 0,55 6,0 0,60 6,0 0,60 W temperaturze 9 K wartość współczynnka załamana dla dowolnego stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu oraz dowolnej długośc propagowanej fal śwetlnej jest wyznaczana na podstawe równana Sellmeera (5). Dodatkowo w tej temperaturze wyrażene (9) przyjmuje wartość 0. Oznacza to, że termczna zmana polaryzowalnośc jest wtedy równa termcznej rozszerzalnośc objętoścowej [5]. W przypadku śwatłowodów, których rdzeń wykonany jest z krzemonk domeszkowanej germanem (SO GeO ) spełnona jest zależność [5]. Oznacza to, że wzrost temperatury powoduje, że różnca występująca we wzorze (9) jest wększa od zera. Dla celów nnejszego opracowana skorzystano z autorskego modelu matematycznegho rdzena śwatłowodu telekomunkacyjnego, w którym jako zmenne można przyjmować następujące parametry: stężene molowe domeszk GeO, na podstawe którego, korzystając z równań zameszczonych w pracy [9], wyznaczane są wartośc współczynnków równana Sellmeera (5); długość fal śwetlnej, na podstawe której oraz współczynnków równana Sellmeera (9), można określć wartośc współczynnka załamana, które przedstawa rys..; termczną zmanę polaryzowalnośc oraz termczną rozszerzalność objętoścową, na podstawe których oraz współczynnka załamana można określć wpływ temperatury na zmany współczynnka załamana szkła (9), które przedstawa rys. 4.; temperaturę rdzena, na podstawe której oraz wpływu temperatury na zmany współczynnka załamana szkła (9), można określć wartość współczynnka załamana w konkretnej temperaturze, które przedstawa rys. 5. a) b) Rys. 4. Wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu czułość temperaturowa współczynnka załamana w zależnośc od stężena molowego domeszk GeO, długośc propagowanej fal śwetlnej oraz termcznej zmany polaryzowalnośc termcznej rozszerzalnośc objętoścowej: a) dla tzw. II okna go, b) dla tzw. III okna go [wynk własne] Wnosk Analzując wynk oblczeń, dotyczących długośc fal odcęca, zawarte w tabely., można stwerdzć, że jednomodowe śwatłowody telekomunkacyjne, oznaczane wg ITU-T jako G.65, G.65 G.657B są jednomodowe w tzw. II ( = 0 nm) oraz III ( = 550 nm) okne optycznym. Wyjątek stanow odporny na zgnane śwatłowód jednomodowy G.657A, który wykazuje jednomodowość w tzw. III ( = 550 nm) okne optycznym oraz jednomodowy śwatłowód telekomunkacyjny PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06 6

5 o trójkątnym proflu współczynnka załamana G.65, który wykazuje jednomodowość równeż w tzw. I ( = 850 nm) okne optycznym. Jeżel chodz o jednomodowe śwatłowody telekomunkacyjne G.655, to wykazują one jednomodowość zarówno w II jak III okne optycznym [6]. a) b) c) d) Rys. 5. Wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu w zależnośc od stężena molowego domeszk GeO, długośc propagowanej fal śwetlnej oraz temperatury: a) dla tzw. II okna go - β = 0,0000, b) dla tzw. III okna go - β = 0,0000, c) dla tzw. II okna go - β = 0,00006, d) dla tzw. III okna go - β = 0,00006 [wynk własne] Rozpatrywane w pracy jednomodowe śwatłowody telekomunkacyjne charakteryzują sę różnym stężenem molowym domeszk GeO w rdzenu, a manowce: G.65, %, G.65 7,9 %, G.655 5,8 %, G.657A,6 % oraz G.657B,0 % [9,6]. Warto w tym mejscu zaznaczyć, że wyznaczone na podstawe równana Sellmeera (5) wartośc współczynnka załamana, które zameszczono w tablcy., obowązują dla temperatury 9 K [5,6]. Włókna śwatłowodowe, stosowane do budowy polarymetrycznych czujnków natężena prądu oraz pola magnetycznego czujnków Faradaya [7,8,9], ne zawsze pracują w tej temperaturze. Oznacza to, że konecznym jest uwzględnene czynnka temperaturowego na etape projektowana czujnka, aby zmerzona wartość kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła, która zależna jest od stałej Verdeta, ne była obarczona błędem temperaturowym. Warto równeż podać przykład rozłożonego czujnka temperatury, stosowanego w cepłocągach do detekcj pozycj uszkodzena. Wykorzystuje on w swym dzałanu wymuszone rozproszene Raylegha [8,9]. Uzyskane wynk badań pozwalają, podczas projektowana czujnka, na uzależnene tłumena śwatłowodu, wywołanego wymuszonym rozproszenem Raylegha, od temperatury określene teoretycznej charakterystyk przetwarzana czujnka. Uzyskane wynk badań, przedstawone na rys. 5., pozwalają na sformułowane następujących wnosków dotyczących wpływu temperatury na wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu jednomodowego: dla ustalonej wartośc długośc fal śwetlnej, różncy β oraz temperatury, wzrost stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu, powoduje wzrost wartośc współczynnka załamana w stosunku do czystej krzemonk SO. Warto jednak zwrócć uwagę na stężene molowe rozpatrywanej domeszk, które meśc sę w przedzale od 0 % do %, poneważ dla nego właścwość ta ne jest spełnona, gdyż obserwuje sę zachowane anormalne zmnejszene oraz wzrost wartośc współczynnka załamana; dla ustalonej wartośc długośc fal śwetlnej, różncy β oraz stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu, wzrost temperatury powoduje wzrost wartośc współczynnka załamana; dla ustalonej wartośc długośc fal śwetlnej, stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu oraz temperatury, wzrost różncy β powoduje wzrost wartośc współczynnka załamana; dla ustalonej wartośc stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu, temperatury oraz różncy β, wzrost długośc fal śwetlnej powoduje newelke zmnejszene wartośc współczynnka załamana. Oznacza to, że śwatłowodowy czujnk temperatury, pracujący w tzw. III okne optycznym, będze charakteryzował sę mnejszą czułoścą temperaturową w porównanu do czujnka o tych samych parametrach, pracującego w tzw. II okne optycznym. Dodatkowo można stwerdzć, że śwatłowody charakteryzujące sę małą wartoścą różncy β mają równeż małą różncę wartośc współczynnków załamana określaną dla wskazanych wartośc temperatur. Równeż stężene molowe domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu ne wpływa na wartość różncy współczynnków załamana w rozpatrywanych temperaturach. Są to bardzo ważna cechy, którym pownn kerować sę projektanc czujnków śwatłowodowych: rozłożony czujnk temperatury pownen być wykonywany ze śwatłowodu, dla którego różnca β 6 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06

6 przyjmuje duże wartośc, gdyż uzyskuje sę wtedy dużą zmanę współczynnka załamana wywołaną zmaną temperatury, a co za tym dze obserwuje sę slnejszy wpływ wymuszonego rozproszena Raylegha na tłumene, a węc poprawę rozdzelczośc temperaturowej czujnka; czujnk Faradaya należy wykonywać ze śwatłowodu o małej wartośc różncy β, wtedy stała Verdeta będze mało czuła na temperaturę, a co za tym dze zostane wyelmnowana składowa temperaturowa błędu pomaru kąta skręcena płaszczyzny polaryzacj śwatła. Jednomodowe śwatłowody telekomunkacyjne charakteryzują sę małą wartoścą różncy β. Oznacza to, że śwetne nadają sę do realzacj czujnków Faradaya [7], a ne pownny być stosowane jako rozłożone czujnk temperatury, pracujące w oparcu o wymuszone rozproszene Raylegha. Dla tej grupy czujnków zalecane są włókna śwatłowodowe, których rdzeń domeszkowany jest perwastkam zem rzadkch neodymem (Nd) bądź holmem (Ho) [8,9]. Rys. 6. Wpływ temperatury na wartość współczynnka załamana w rdzenu śwatłowodu czułość temperaturowa współczynnka załamana w zależnośc od stężena molowego domeszk GeO oraz termcznej zmany polaryzowalnośc termcznej rozszerzalnośc objętoścowej dla tzw. I okna go, w którym śwatłowód oznaczony wg ITU-T jako G.65 wykazuje jednomodowość [wynk własne] Jak już wcześnej wspomnano, zgodne z danym zameszczonym w tablcy., jednomodowy śwatłowód telekomunkacyjny oznaczany wg ITU-T jako G.65 wykazuje jednomodowość równeż w tzw. I ( = 850 nm) okne optycznym. W tym celu przeprowadzono badana umożlwające określene czułośc temperaturowej współczynnka załamana dla tzw. I okna go. Dokonując porównana wynków przedstawonych na rys. 6., z wynkam z rys. 4., można stwerdzć, że nezależne od wartośc długośc fal śwetlnej oraz różncy β, czułość temperaturowa współczynnka załamana w rdzenu tego śwatłowodu ne ulega zmane a długość fal śwetlnej ne wpływa na ną. Jest ona zależna jedyne od stężena molowego domeszk GeO w rdzenu śwatłowodu wraz ze wzrostem stężena molowego rozpatrywanej domeszk, wzrasta wartość czułośc temperaturowej współczynnka załamana. LITERATURA [] arcnak., Łączność śwatłowodowa, WKŁ, Warszawa (998) [] Perlck K., Pomary w optycznych systemach telekomunkacyjnych, WKŁ, Warszawa (00) [] Suzdak J., Wstęp do współczesnej telekomunkacj śwatłowodowej, WKŁ, Warszawa (999) [4] Zalewsk J., Telekomunkacja śwatłowodowa materały szkolenowe dla uczestnków kursów organzowanych przez WTE ATR Bydgoszcz, Bydgoszcz (997) [5] Szwedowsk A., Romanuk R., Szkło fotonczne. Właścwośc technczne, WNT, Warszawa (009) [6] Ratuszek., Termczne połączena jednomodowych śwatłowodów telekomunkacyjnych, Rozprawa nr, Unwersytet Technologczno Przyrodnczy m. Jana Jędrzeja Śnadeckch w Bydgoszczy (008) [7] ajewsk A., Teora projektowane śwatłowodów, WNT, Warszawa (99) [8] Romanuk R., Szkło nelnowe dla fotonk. Część 5. Szkła Verdeta Faradaya, Elektronka nr 0 (008) [9] Torbus S. A., Ratuszek., Zastosowane jednomodowych śwatłowodów telekomunkacyjnych odpornych na zgnane G.657 do realzacj cewk pomarowej polarymetrycznego czujnka natężena prądu, Przegląd Elektrotechnczny Nr 4a (0) [0] Fanderlk I., Optcal propertes of glass, Elsever, Amsterdam (98) [] Zalecene ITU T G.65, Characterstcs of a sngle mode optcal fbre and cable (00) [] Zalecene ITU T G.65, Characterstcs of a dsperson shfted sngle mode optcal fbre and cable (00) [] Zalecene ITU T G.655, Characterstcs of a non zero dsperson shfted sngle mode optcal fbre and cable (00) [4] Zalecene ITU-T G.657, Characterstcs of a bendng loss nsenstve sngle mode optcal fbre and the cable for the access network (006) [5] Zalecene ITU-T G.657, Characterstcs of a bendng loss nsenstve sngle mode optcal fbre and the cable for the access network (009) [6] Torbus S. A., Badane analza właścwośc metrologcznych polarymetrycznych czujnków natężena prądu ze śwatłowodową cewką pomarową, Wydawnctwa Uczelnane UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz (0) [7] Torbus S. A., Projektowane śwatłowodów jednomodowych dla celów metrologcznych ch zastosowane w czujnkach Faradaya, Wydawnctwa Uczelnane UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz (04) [8] Kaczmarek Z., Śwatłowodowe czujnk przetwornk pomarowe, Agenda Wydawncza PAK, Warszawa (006) [9] Yu F. T. S., Yn S., Fber optc sensors, arcel Dekker Inc., New York (00) Autorzy: dr nż. Sławomr Andrzej Torbus, Unwersytet Technologczno Przyrodnczy, Wydzał Telekomunkacj, Informatyk Elektrotechnk, Al. Prof. S. Kalskego 7, Bydgoszcz, Poltechnka Warszawska Fla w Płocku, Wydzał Budownctwa, echank Petrochem, ul. I. Łukasewcza 7, Płock E-mal: slator@utp.edu.pl; PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN , R. 9 NR /06 6