Pomiary parametrów światłowodów WYKŁAD 11 SMK. 1. Wpływ sposobu pobudzania włókna światłowodu na rozkład prowadzonej w nim mocy



Podobne dokumenty
Zadania do rozdziału 7.

ZADANIA DO SAMODZIELNEGO ROZWIĄZANIA

POMIAR OGNISKOWEJ SOCZEWEK METODĄ BESSELA

Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym

Katedra Fizyki SGGW 158. Ćwiczenie 158. Rząd maksimum, n = 1 Rząd maksimum, n = 2

5. Mechanika bryły sztywnej

mgh. Praca ta jest zmagazynowana w postaci energii potencjalnej,

1. Technika sprzęgaczy i ich zastosowanie

Stanisław RADKOWSKI. Politechnika Warszawska, Instytut Podstaw Budowy Maszyn,

Wykład 6 Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera

Komisja Egzaminacyjna dla Aktuariuszy LII Egzamin dla Aktuariuszy z 15 marca 2010 r. Część I Matematyka finansowa

2. Tensometria mechaniczna

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Grażyna Nowicka, Waldemar Nowicki BADANIE RÓWNOWAG KWASOWO-ZASADOWYCH W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW AMFOTERYCZNYCH

Optotelekomunikacja. dr inż. Piotr Stępczak 1

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWEK CIENKICH ZA POMOCĄ ŁAWY OPTYCZNEJ

KOREKCJA BŁĘDÓW W REFLEKTOMETRYCZNYCH POMIARACH DŁUGOŚCI ODCINKÓW SPAWANYCH TELEKOMUNIKACYJNYCH ŚWIATŁOWODÓW JEDNOMODOWYCH


Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 3. Światłowodowy, odbiciowy sensor przesunięcia

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

dr inż. Zbigniew Szklarski

Nowoczesne sieci komputerowe

Aparatura sterująca i sygnalizacyjna Czujniki indukcyjne zbliżeniowe LSI

Łączenie włókien światłowodowych spawanie światłowodów. Spawy mechaniczne 0,05 0,2 db Spawanie 0,05 0,1 db

Pomiar tłumienności światłowodów włóknistych

Oznaczenia: K wymagania konieczne; P wymagania podstawowe; R wymagania rozszerzające; D wymagania dopełniające; W wymagania wykraczające

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2 zakres podstawowy 1. SUMY ALGEBRAICZNE

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

usuwa niewymierność z mianownika wyrażenia typu

ELEMENTY TOCZNE B 343

PROGRAM PRODUKCYJNY NARZĘDZI DO WIERCENIA - OBJAŚNIENIA

cz.2 dr inż. Zbigniew Szklarski

Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki. Światłowody

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Temat lekcji Zakres treści Osiągnięcia ucznia

Wymagania na ocenę dopuszczającą z matematyki klasa II Matematyka - Babiański, Chańko-Nowa Era nr prog. DKOS /02

SPECYFIKACJA ZASIĘGU POŁĄCZEŃ OPTYCZNYCH

Uwagi: LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie nr 16 MECHANIKA PĘKANIA. ZNORMALIZOWANY POMIAR ODPORNOŚCI MATERIAŁÓW NA PĘKANIE.

R + v 10 R0, 9 k v k. a k v k + v 10 a 10. k=1. Z pierwszego równania otrzymuję R 32475, Dalej mam: (R 9P + (k 1)P )v k + v 10 a 10

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu : Napędy Hydrauliczne i Pneumatyczne

L(x, 0, y, 0) = x 2 + y 2 (3)

TŁUMIENIE ŚWIATŁA W OŚRODKACH OPTYCZNYCH

Wymagania kl. 2. Uczeń:

GEOMETRIA PŁASZCZYZNY

Temat ćwiczenia. Pomiary kół zębatych

METODY HODOWLANE - zagadnienia

XLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP I Zadanie doświadczalne

Typowe parametry włókna MMF-SI

Wykład V Złącze P-N 1

Podstawy Konstrukcji Maszyn

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Ćwiczenie 2. Badanie strat odbiciowych i własnych wybranych patchcordów światłowodowych. LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

A r A r. r = , 2. + r r + r sr. Interferencja. Dwa źródła punktowe: Dla : Dla dużych 1,r2. błąd: 3D. W wyniku interferencji:

CAŁKA OZNACZONA JAKO SUMA SZEREGU

2. FUNKCJE WYMIERNE Poziom (K) lub (P)

Modele odpowiedzi do arkusza Próbnej Matury z OPERONEM. Matematyka Poziom rozszerzony

podsumowanie (E) E l Eds 0 V jds

Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 5. Badanie wpływu periodycznych zgięd na tłumiennośd światłowodu

Notatki z Analizy Matematycznej 4. Jacek M. Jędrzejewski

Sieć odwrotna. Fale i funkcje okresowe

KONKURS MATEMATYCZNY dla uczniów gimnazjów w roku szkolnym 2012/13. Propozycja punktowania rozwiązań zadań

( ) Elementy rachunku prawdopodobieństwa. f( x) 1 F (x) f(x) - gęstość rozkładu prawdopodobieństwa X f( x) - dystrybuanta rozkładu.

WYMAGANIA I KRYTERIA OCENIANIA Z MATEMATYKI W 3 LETNIM LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCYM

Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych.

9. 1. KOŁO. Odcinki w okręgu i kole

Zadania. I. Podzielność liczb całkowitych

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2b, 2c, 2e zakres podstawowy rok szkolny 2015/ Sumy algebraiczne


KARTA WZORÓW MATEMATYCZNYCH. (a + b) c = a c + b c. p% liczby a = p a 100 Liczba x, której p% jest równe a 100 a p

REZONATORY DIELEKTRYCZNE

Prawo Coulomba i pole elektryczne

Pomiary w instalacjach światłowodowych.

Złącza mocy Diamond sposobem na kraterowanie

smoleńska jako nierozwiązywalny konflikt?

Na skutek takiego przemieszcznia ładunku, energia potencjalna układu pole-ładunek zmienia się o:

KRYTERIA OCENIANIA TECHNOLOGIA NAPRAW ZESPOŁÓW I PODZESPOŁÓW MECHANICZNYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH KLASA I TPS

Problemy spawania telekomunikacyjnych jednomodowych włókien światłowodowych stosowanych w Polsce i pochodzących od różnych producentów

Technika falo- i światłowodowa

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych i schemat oceniania zadań otwartych

Wykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna

Podstawy fizyki subatomowej

Włókna z cieczowym rdzeniem oraz włókna plastykowe. Liquid-Core and Polymer Optical Fibers

PRACA MOC ENERGIA. Z uwagi na to, że praca jest iloczynem skalarnym jej wartość zależy również od kąta pomiędzy siłą F a przemieszczeniem r

Ćwiczenie 3. Badanie wpływu makrozagięć światłowodów na ich tłumienie.

Zależność natężenia oświetlenia od odległości

KONWERTER RS-232 TR-21.7

VI. Elementy techniki, lasery

Metody analizy światłowodów wielomodowych

Źródło światła λ = 850 nm λ = 1300 nm. Miernik. mocy optycznej. Badany odcinek światłowodu MM lub SM

Struktura energetyczna ciał stałych-cd. Fizyka II dla Elektroniki, lato

Sumy algebraiczne i funkcje wymierne

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU.

Sieci optoelektroniczne


Mikrosilniki synchroniczne

Rozwiązania maj 2017r. Zadania zamknięte

Transkrypt:

Pomiy pmetów świtłowodów WYKŁAD SMK. Wpływ sposobu pobudzni włókn świtłowodu n ozkłd powdzonej w nim mocy Ilość modów wzbudznych w świtłowodch zleży od pmetów świtłowodu i wykozystywnej długości fli. W pktyce, pzy spzęgniu świtłowodu z LED lub LD nie wszystkie mody są wzbudzne, co jest wynikiem niedopsowni pmetów źódł i świtłowodu; pondto zeczywiste świtłowody chkteyzują się niejednoodnościmi fluktucje współczynnik złmni i pmetów geometycznych (zgięci i mikozgięci). Wszystkie te czynniki powdzą do zjwisk spzęgni (pzepływ enegii między modmi) modów. Pobudzenie jednego modu n wejściu dje w ten sposób zmienny ozkłd mocy n długości świtłowodu. Dosttecznie dleko od źódł pobudzjącego wszystkie mody świtłowodowe powdzą enegię. Rozkłd mocy pomiędzy tymi modmi jest ustlony ozkłd stbilny (pktycznie po pzejściu pzez świtło odcink świtłowodu o długości około km). Dl kótkich odcinków świtłowodu ozkłd mocy między modmi zleży od sposobu pobudzni świtłowodu i odzju źódł. Rys.. Rozkłd mocy w świtłowodzie o skokowym współczynniku złmni Dl óżnych sposobów pobudzni świtłowodu Pobudzjąc świtłowód ze źódł dyfuzyjnego pobudzmy wszystkie mody n poównywlnym poziomie mocy. Pefeowne są, więc mody wyższych zędów (popgują się pod większymi ktmi w stosunku do osi świtłowodu). Pobudzjąc świtłowód wiązką skolimowną, pobudzmy mody pzyosiowe. Stbilny ozkłd modów to efekt spzężeni pomiędzy modmi powdzonymi. Aby n kótkim odcinku uzyskć ozkłd zbliżony do stbilnego stosuje się scmbley (fgment świtłowodu poddny mokozgięciom o okesie ok. mm (5 zwojów n wlcu o śednicy.7 mm zlecenie CCITT).

Wyniki pomiów pmetów świtłowodów (tłumienność świtłowodów i złącz świtłowodowych) i linii świtłowodowej zleżą od ozkłdu mocy w świtłowodzie. Stbilny ozkłd modów wymgny jest w czujnikch świtłowodowych. Ukłd pomiowy stbilności ozkłdu modów w świtłowodch pzedstwi ysunek. Rys.. G geneto, NH nnowoltomiez homodynowy, MM mieszcz modów, F b bdny świtłowód, F o świtłowód odbioczy Źódłem świtł jest LED zsiln z geneto (źódło dyfuzyjne, gdy świtło z diody o młej ozbieżności pd n mtówkę, źódło skolimowne t sm diod bez mtówki). Detekcj sygnłu pzy pomocy fotodiody spolyzownej w kieunku zpoowym (sygnł podwny n nnowoltomiez NH). Ukłd mechniczny umożliwi elizcję spzężeni bdnego włókn F b ze źódłmi świtł i pomi ozkłdu mocy n wyjściu świtłowodu. Wykozystuje się odcinek świtłowodu gubodzeniowego, połączony z detektoem, dugi koniec świtłowodu zmocowny jest n stoliku goniometycznym w pewnej odległości od osi obotu. Świtłowód ndwczy mocuje się tk, że jego koniec znjduje się nd osią stolik goniometycznego. Rejestuje się zleżność sygnłu optycznego od kąt, pod jkim sygnł jest emitowny. Mieszcze modów (scmbley) umożliwiją otzymnie stbilnego ozkłdu mocy w kżdym z odcinków tou.. Bdnie chkteystyk spzęgni włókien świtłowodowych Kżde złącze świtłowodowe ozncz pktycznie połączenie dwóch óżnych świtłowodów. Wynik pomiu stt złącz świtłowodów wielodomowych zleży od ozkłdu powdzonej mocy w świtłowodzie (powtzlność pomiów).. Stty odbiciowe W złączch ozłączlnych między czołmi łączonych świtłowodów powstje szczelin, pzez co świtło npotyk dw skoki współczynnik złmni odbici Fesnel.

nl nw = *0*log[ ] nl + nw n l dzeń świtłowodu, n w ośodek wypełnijący pzewę między czołmi świtłowodów Gdy n w = (powietze), n l =.46 (szkło kwcowe) =0.3 db. Stty te edukuje się wpowdzjąc ciecz immesyjną pomiędzy czoł. Rys. 3. Odbici Fesnel Rys. 4. Wpływ współczynnik złmni cieczy immesyjnej b. Stty niedopsowni geometii i pmetów świtłowodów Łączone świtłowody óżnią się: pomienimi dzeni, wtościmi petuy numeycznej NA i ozkłdmi współczynników złmni - stty związne z niedopsowniem petu: NA = 0 * log NA gdy NA >NA, świtło pzechodzi z NA do NA - stty wynikjące z niedopsowni śednic dzeni ( i ) spzęgnych świtłowodów = 0 * log 3

4 gdy >, świtło pzechodzi z do - stty wynikjące z óżnicy pofili współczynników złmni świtłowodów < = dl dl n n ) ( ) ( n n n = Rys. 5. Rodzje pofili współczynników złmni + + = ) ( ) ( 0 * log - stty wynikjące z niedokłdności ustwieni łączonych włókien Rys. 6. Pzesunięcie dilne osi świtłowodów Nieosiowość ustwieni świtłowodów: - pzesunięcie dilne = dl świtłowodu wielodomowego ze skokowym ozkłdem współczynnik złmni: = x x x csin 4 0 * log / π π x liniowe pzesunięcie osi, pomień dzeni, = dl świtłowodu jednodomowego (ozkłd pol funkcj Guss):

- pzesunięcie poosiowe = świtłowody wielodomowe: d ozsunięcie czół świtłowodów = świtłowody jednodomowe: - pochylenie osi x x = 0 * log exp = 4.34 ω 0 ω ω 0 szeokość pol modu = 0 * log NA + d tg csin n + 4z d = 0 * log, z =, d ( + z ) + z ) knω0 0 Rys. 7. Pochylenie osi świtłowodów = świtłowody wielodomowe / θ = 0 *log[ nwθπnl ( ) = świtłowody jednodomowe θ = λ λ πnω0θ πnω0θ 0 * log exp = 4.34 Rys. 8. Ukłd pomiowy chkteystyk spzężeni włókien świtłowodowych 3. Bdnie spzęgczy świtłowodowych 5

Spzęgcze stosuje się w celu ozgłęzieni sygnłu optycznego z jednego świtłowodu lub łączeni sygnłów optycznych w jednym toze świtłowodowym (elementy psywne). Rodzje: *, *, *N, N*M. Spzęgnie czołowe (tnsfomcj mocy pzez czoł świtłowodów) i boczne (oddziływnie między modmi spzęgnych świtłowodów elizowne pzez ich pol znikjące). - spzęgcze bocznie klejone (poces szlifowni i poleowni ż powiezchni boczn osiągnie poziom osi świtłowodu; popzez boczne klejenie wytwz się spzęgcze X, pzecięcie ozgłęzicz X i czołowe doklejenie świtłowodu dje ozgłęzicz Y), Rys. 9. Twozenie spzęgcz X - spzęgcze spwne (podgzewnie odsłoniętych obszów świtłowodów, jednoczesne skęcnie i ozciągnie) - spzęgcze plnne (metod wyminy jonowej w szkłch temiczn ktywcj jonów domieszki wpowdznych do podłoż z ciekłego źódł - elektodyfuzj, technologi zol-żel) - spzęgcze wykozystujące elementy mikooptyczne Pmety spzęgczy świtłowodowych: Rys. 0. Schemt spzęgcz typu X - stty cłkowite, wtąceniowe, w (ogólne stty w spzęgczu): P3 + P4 w = 0 * log P - współczynnik spzężeni, k s (podził mocy optycznej pomiędzy wyjści 4 i 3): k s P = 4 00% P 3 - stty pzejści (tnsmisyjne), p (upzywilejowne pzejście między świtłowodmi i 3): P3 p = 0*log P - stty spzężeni, s (stopień spzężeni pomiędzy wejściem i wyjściem 4). : 6

= P4 s 0 * log P - współczynnik izolcji (ekstynkcji, kieunkowości spzężeni), R i (óżnic mocy n wejściu i wyjściu ): * P R i = 0 * log P - współczynnik odbici, R c (moc sygnłu optycznego, któ w efekcie odbici w spzęgczu wc do wejści ): * P R c = 0 * log P Idelny spzęgcz: moc optyczn wpowdzon wejściem nie pzenik do wejści oz nie jest odbijn do wejści. Współczynniki spzężeni dl typowych spzęgczy: 0% do 90%. Współczynniki izolcji: R i =-(50-60) db, by sygnł odbity do wejści był poniżej pogu czułości detekto. Rys.. Ukłd pomiowy do bdni spzęgczy S-spzęgcz, F n świtłowód ndwczy, F o świtłowód odbioczy, ZS złącz świtłowodowe ozłączlne, MM mieszcz modów, Ci nczynie z ciecz immesyjną, G geneto, NH nnowoltomiez homodynowy Źódło świtł pobudz sygnł zmienny z geneto G, detekcj pzy pomocy fotodiody spolyzownej zpoowo (czułe n 850 i 300 nm), z któej sygnł odbieny jest pzez nnowoltomiez homodynowy NH. Spzęgcze jednodomowe pobudzne są lseem LD dl λ=300 nm, spzęgcze wielodomowe pobudzne są diodmi LED. Ci stosuje się w celu wyeliminowni odbić Fesnel od końców świtłowodów. 4. Wpływ zgięć i mikozgięć n włściwości tnsmisyjne świtłowodów 7

Rozkłd mplitudy pol podstwowego modu zgiętego świtłowodu pzedstwi ysunek: Dl pewnych x>x moc związn z modem musiłby popgowć się z pędkością >c mod wypomieniowuje, więc enegię. Współczynnik tłumienności w zgiętym świtłowodzie: = GL z G c T G Rys.. Zkzywiony świtłowód plnny ( β k0nc ) ( x) dx, GT = F ( x) dx, zc = nc, x = R, k0 λ k n L = F x 0 c = π / λ F(x) funkcj opisując ozkłd pol ozptywnego modu, b stł popgcji w świtłowodzie, efektywn szeokość ozkłdu pol modu, R pomień kzywizny zgięci Rys. 3. Rozkłdy pól modów TE 0 i TE w płskim i zkzywionym świtłowodzie plnnym Litetu: Lbotoium optoelektoniki świtłowodowej, Aleksnde Opilski, Gliwice 00 8