Nowoczesne sieci komputerowe

Transkrypt

1 WYŻSZA SZKOŁA BIZNESU W DĄBROWIE GÓRNICZEJ WYDZIAŁ ZARZĄDZANIA INFORMATYKI I NAUK SPOŁECZNYCH Instrukcja do laboratorium z przedmiotu: Nowoczesne sieci komputerowe Instrukcja nr 4 Dąbrowa Górnicza, 2010

2 Ćwiczenie IV. Współczynnik załamania w połączeniach światłowodów Opis Najczęściej spotykaną metodą redukcji strat spowodowanych przesunięciem rdzeni jest minimalizowanie odległości między światłowodami. Nie zapobiega to jednak powstawaniu strat w linii przesyłowej. W złączach rozłączalnych miedzy czołami łączonych światłowodów powstaje szczelina, przez co światło napotyka dwa skoki współczynnika załamania odbicia Fresnela. Rysunek IV-1 Odbicia Fresnela Im większa jest różnica współczynników załamania obu ośrodków, tym więcej energii optycznej jest odbijane z powrotem do ośrodka z którego wychodzi światło. Dla jednakowo spolaryzowanego światła którego kąt padania na granicę ośrodków jest bliski 90 O, równanie opisujące zjawisko odbicia Fresnela jest następujące: % + Gdzie n l rdzeń światłowodu, n w ośrodek wypełniający przerwę miedzy czołami światłowodów Gdy n w =1 (powietrze), a n l =1.46 (szkło kwarcowe) a=0.31 db. Straty te redukuje się tworząc mikroskopijną szczelinę pomiędzy czoła światłowodów i wprowadzając w nią ciecz immersyjną o współczynniku załamania bliskim współczynnikowi załamania materiału rdzenia światłowodu. W połączeniach światłowodowych występują dwa odbicia Fresnela. Pierwsze przy przechodzeniu światła z pierwszego odcinka do przerwy powietrznej, drugie przy przechodzeniu światła z przerwy powietrznej do drugiego odcinka. Przy założeniu niewielkich strat, współczynnik strat dla łącza można wyliczyć mnożąc przez dwa wyliczony współczynnik ϕ. Jednak w bardziej złożonych przypadkach, szczególnie przy wielu złączach, bardziej adekwatnym sposobem jest wyliczenie według wzoru: Gdzie N liczba połączeń, ϕ % - współczynnik Fresnela 1 =1 1 % Materiały Czerwona dioda LED (IF-E96-niebieska z różową plamką) Fototranzystor LPT80A Dwa odcinki światłowodu o długości 1 i 2 metry połączone złączem tulejowym Podczerwona dioda LED (IF-E91C-niebieska z mosiężną plamką) Opornik 390 Ω Woda lub gliceryna Multimetr Źródło napięcia o z możliwością regulacji Płytka stykowa

3 Procedura #1: Dopasowanie współczynnika załamania 1. Wykonaj obwód elektryczny według schematu pokazanego na rysunku IV-2 używając czerwonej diody LED. 2. Ustaw zakres pomiarowy multimetru na 2 ma. 3. Diodę LED i fototranzystor połącz kablem światłowodowym z połączeniem tulejowym. 4. Włącz zasilanie ustawiając napięcie zasilania +5 V DC. 5. Wykonaj 10 pomiarów natężenia prądu fototranzystora za każdym razem obracając światłowód w złączce o 90 o. Wylicz wartość średnią z przeprowadzonych pomiarów oraz odchylenie standardowe σ według wzoru: σ= x x n gdzie x i to kolejne wartości pomiaru, to wartość średnia, n to liczba pomiarów. Wpisz wyliczone wartości w tabeli IV-1. Rysunek IV-2 Obwód testowy do pomiaru natężenia prądu fototranzystora z użyciem złącza światłowodowego. 6. Wyłącz zasilanie. Tabela IV-1 Pomiar prądu fototranzystora Dioda LED I złączka σ I redukcja współczynnika σ czerwona podczerwona 7. Wyłącz zasilanie. Wyjmij czerwoną diodę LED z płytki stykowej i zastąp ją diodą podczerwoną. Zamocuj światłowód w obudowie diody. 8. Włącz zasilanie. 9. Wykonaj 10 pomiarów natężenia prądu fototranzystora za każdym razem obracając światłowód w złączce o 90 o. 10. Wyjmij jeden koniec kabla ze złączki tulejowej. Umieść kroplę gliceryny w centralnym punkcie rdzenia światłowodu i umieść koniec światłowodu w połączeniu tulejowym. 11. Wykonaj 10 pomiarów natężenia prądu fototranzystora za każdym razem obracając światłowód w złączce o 90 o. 12. Wyłącz zasilanie. Wyjmij podczerwoną diodę LED z płytki stykowej i zastąp ją diodą czerwoną. Zamocuj światłowód w obudowie diody. 13. Wykonaj 10 pomiarów natężenia prądu fototranzystora za każdym razem obracając światłowód w złączce o 90 o. 14. Wyłącz zasilanie i multimetr. 15. Rozmontuj układ pomiarowy i schowaj elementy do odpowiednich pojemników. Opracowanie wyników

4 Przepisz dane z tabeli IV-1 do tabeli IV-2 i wylicz procentowy wzrost mocy sygnału. IV-2 Porównanie transmisji przy zastosowaniu redukcji współczynnika załamania Dioda LED I złączka I redukcja współczynnika % wzrost czerwona podczerwona Wylicz wielkość współczynnika odbicia Fresnela przyjmując współczynnik odbicia dla rdzenia 1,49 oraz dla powietrza 1,00 używając wzorów podanych w opisie ćwiczenia.

5 Fotodioda 1. Anoda 2. Katoda Fototranzystor 1. Emiter 2. Kolektor Fotodarlington 1. Emiter 2. Kolektor Typowy opornik Wzmacniacz operacyjny LM741 Inwertery 74LS05oraz 4096