Измерение апертуры оптических волокон
..pdfМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники
(СВЧ и КР)
ИЗМЕРЕНИЕ АПЕРТУРЫ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Методические указания к лабораторной работе Направление подготовки 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и
системы связи». Магистерская программа «Оптические системы связи и обработки информации»
Томск 2018
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники
(СВЧ и КР)
Утверждаю
Зав. каф. СВЧ и КР
____________С.Н. Шарангович
ИЗМЕРЕНИЕ АПЕРТУРЫ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Методические указания к лабораторной работе Направление подготовки 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и
системы связи». Магистерская программа «Оптические системы связи и обработки информации»
Разработчики:
проф. каф. СВЧ и КР
___________А.Е. Мандель доц. каф. СВЧ и КР
___________А.С. Перин
Томск 2018
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕЛабораторнаяАПЕРТУРЫ ОПТИЧЕСКОГОабот №3 |
ВОЛОКНА |
|
||||||||||||||||||
волокон,Ц лья работы:ляющимисяознакомлениеодной из основныхапертурнымихарактеристиквойствамиОВ, ответственныоптических |
|||||||||||||||||||||||
за |
|
1. Введе |
|
ие ввода сигналов. |
|
|
|
вол |
|
|
называется |
угол |
между |
||||||||||
|
эффективностьАпертур ым |
углом |
оптическогоодной |
|
|
||||||||||||||||||
оптич ской |
|
осью |
|
ия |
из |
|
бркназующих |
|
|
|
нуса, |
||||||||||||
внутреннего |
|
отраже |
чей на |
границе |
раздела |
«сердце ина-оболполногочка». |
|||||||||||||||||
Лучи, находящиеся |
волокнаутриуказанного конуса, |
|
|
|
|
световогосо окупность мод, |
|||||||||||||||||
попадающего |
торец |
на, |
при |
|
тором выполняется условие |
|
|||||||||||||||||
направляемых |
волокном. |
|
|
|
|
|
урпредставляютоптического волокн |
|
|
||||||||||||||
|
|
2. Апертурный угол и числовая |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
Апер урным углом многомодовогоапер |
|
|
|
|
волокна называется угол |
||||||||||||||||
попадающего |
в торец воло на, |
при |
|
торомческоговып лняется условие |
|
||||||||||||||||||
нутреннего |
|
отраже |
ия |
волокначей на границе раздела «сердце ина-оболполногочка». |
|||||||||||||||||||
Лучи, находящиеся |
|
утриуказанного |
конуса, |
|
|
|
|
сосветокупность мод, |
|||||||||||||||
между |
|
ической осью |
|
|
одн й |
из образующих |
|
ого |
нуса, |
||||||||||||||
коэффициентовопределениипреломл ния сердцеви ы волокна n1 |
|
оболочка волокна . |
|||||||||||||||||||||
во |
кна. При |
|
|
|
числов й |
|
апертурыпредставляюткачестве внешней среды |
||||||||||||||||
направляемых |
волокном. Синус апертурного угла есть числовая апертура |
||||||||||||||||||||||
условиях |
величина |
ап ртурного коэффициентугла апертуры зависят |
от значений |
||||||||||||||||||||
берется воздух, который им ет |
|
|
|
|
|
преломления |
|
. В эт х |
|||||||||||||||
двух |
|
рискоэффиц |
нт ми прелораспространения, причем |
> |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
. 2.1 |
|
|
модель |
|
|
уг |
|
|
|
лучей на границе раздела |
|||||||||
|
|
НаПсредющий показаналуч,торый имеет |
|
падения φ1, в общем случае |
|||||||||||||||||||
испытывает |
отражение под углом φ1 |
лепреломленияния |
под углом ϕ . |
При этом: |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
(2.1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕ
ϕ
Рисунок 2.1 – Лучевая картина29границе раздела оптических сред
гра |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ицы разд ла. Кроме того, его энергия имеет нулевое значение. Обозначив в |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
данном случае φ2= φ*, из (2.1) получаем: |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.2) |
|||||||||||||||||||||||
|
При угле падения φ |
* |
луч в с |
|
|
|
|
|
|
|
|
весь отраж |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
1, |
|
|
ду 2 не |
|
|
|
|
|
тся в среду |
||||||||||||||||||||||||||||||||
. . происходит полное в |
ут |
|
|
нее |
|
отражен |
|
оптической |
эн ргии. Уг |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
полного внутреннего |
|
|
|
|
|
ния, |
|
определенныйпоступает (2.2), |
представляет собой |
||||||||||||||||||||||||||||||||
также |
|
спытывают |
|
отражеполно |
внутреннВсе |
отражение |
|
на |
имеют |
|
φ <φ1<90 , |
||||||||||||||||||||||||||||||
критическую |
|
|
|
|
|
|
|
угла |
|
пад |
|
ия. |
|
|
|
|
лучи, |
которые |
|
||||||||||||||||||||||
|
В |
соответстввеличинус |
излож нным, |
|
|
|
|
|
|
угол |
|
ступенчатого |
|
раздела |
|||||||||||||||||||||||||||
ердцевины |
и оболочки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сердц виныграницеоболочки. |
|
||||||||||||||||||||||||
связан |
углом φ , меющим место на гр нице разде |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Луч |
1 |
|
|
|
|
|
угол падения φ , поэтомапертурныйпри дос ижении гра ицы |
раздела, |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
евая |
|
модель |
|
|
условий |
ϕ |
ввод |
|
|
|
|
|
|
|
энергии |
|
|
в |
|
|
волокно |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на рис. 2.2, где из всей совок оптическойпнослучей точе ного источника |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
положен ого на оси |
|
|
|
|
выделены траектории трех |
лучей. |
|
. Таким ж |
||||||||||||||||||||||||||||||||
представленаасть его э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
болочку |
|
|
|
|
|
из |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
пе |
еносимаяимеетэнергияволокна,кор тком расстоянии |
от начала |
волокна |
полностью |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
об аз |
|
про |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
ейшее |
отраженизлучаетсяэтого |
луча. |
|
В |
|
|
результат |
||||||||||||||||||||||
|
сходитвыходитда |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
высвечиваетсяергии |
|
|
ль |
льно, |
|
не участвует |
в |
процессе |
|
спространения |
|||||||||||||||||||||||||||||||
равным φ* |
|
|
|
|
следова |
|
, испытывает полно в утреннее отражение. Таким |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Луч 2 |
|
|
|
|
симме |
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
а границу раздела |
|
углом, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ый ему луч 2*) пада т |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
сиг |
|
|
|
|
|
(исигналследоватепричедается по |
|
|
|
|
|
. В а |
л гичных услов |
|
ях находятся |
||||||||||||||||||||||||||
алов по волокну. |
|
|
|
носимая |
|
этим |
|
|
|
|
полностью |
удерживается в |
|||||||||||||||||||||||||||||
об азом, |
|
энергия, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
сердцевинеконуса |
пределах |
|
следует,распространяется понаходящиесяОВ, т. . |
|
симметричныйявляется го |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
емулучи, 3 ). Отсюда |
|
|
|
|
|
|
чт |
волокнувсе лучом,чи, |
|
|
|
|
|
внутри кругово |
|
||||||||||||||||||||||||||
все |
|
|
имеющие угол пад ния б льше φ* |
|
в том числе луч 3 (и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
апертурным углом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.2 – Лучевая картина ввода в ступенчатое волокно
30
имеем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.3) |
Так как n1 - n2= |
|
|
|
n<<n1, то |
|
= |
|
|
<1 и величина апертурного угла: |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
(2.4) |
|
Согласно (2.3), числовая апертура оптического волокна: |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
|
|
|
|
− |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Преобразуя (5), получаем:= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.5) |
||||||||||
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.7) |
|
В |
|
|
волокнах n1, n2 |
= 1,45 |
|
|
1.50, поэтому можно записать: |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
6 |
||||||||||||||||||||||||
оболочкикварцевыхлокна. |
|
|
|
|
|
ности коэффициентов преломления сердцевины |
||||||||||||||||||||||
где – |
|
|
величина |
з |
||||||||||||||||||||||||
Такимабсолютнаябразом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
величина |
|
|
|
то |
можно |
легко |
|||||||||||||
рассчитать значение |
|
|
|
еслиобратно. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
В |
|
|
|
|
|
волокнах апертурные св йстапертуры,несколько сложнее. При |
||||||||||||||||||||||
смещенииградиентныхчечн го |
|
источникавестнаоси |
|
|
|
локна |
елич на аперту ного угла |
|||||||||||||||||||||
изменяется, |
днак |
|
в ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возможным применять определенны |
|||||||||||||
выше |
пертурныепр ломленияна оси волокна. |
|
в качестве величины n1 значение |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
− |
|
≈ |
|
|
Ч Ч |
, |
|
|
|
|
|
||||
коэффициентаК видно из характеристики,(2.4) – (2.7),оказываетсяч овая апертура и апертурный угол волокна |
||||||||||||||||||||||||||||
тем б |
ьше, |
чем |
|
|
большую |
|
|
веиспользуяичину имеет |
|
разность |
|
эффициентов |
||||||||||||||||
0,17. Волокна, имеющие ап |
|
≈ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
высокоапертурными |
||||||||||||
туру более 0,2, |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
преломления |
. Для прим |
|
|
|
взяв |
|
|
|
|
= |
01, помощью (2.7) получаем NA = |
|||||||||||||||||
волокнами. П скольку NA однозначно |
|
|
|
|
ноназываются, |
величина числовой |
||||||||||||||||||||||
апертуры |
|
кна |
характеризует |
яд егосвязажных |
передаточных параметров, |
|||||||||||||||||||||||
Чем бволльше числовая |
апертура, |
тем больше уширение импульсов из-за |
||||||||||||||||||||||||||
зависящих |
т |
разности коэффициентов преломления. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
τ |
= |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
8 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
больше величина обобщенного параметра волокна: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
Чπ Ч |
|
|
Ч |
|
, |
|
|
|
|
(2.9) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
больше количество направляемых волн: |
|
|
|
, |
|
|
(2.10) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
= |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
меньше потери на изгибах: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дБ |
|
|
|
|
(2.11) |
||||||||
|
С ростом апертуры |
= |
|
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
Ч |
|
|
Ч |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
потери энергии |
вводе |
|
||||||||||||
|
уменьшаются |
во окно при |
|||||||||||||||||||||
использовании |
|
|
|
|
|
|
|
направленности излучения. |
– |
||||||||||||||
|
В вы ажениях (2.8) – (2.11) использованы величины: С=3˙105км/с, |
||||||||||||||||||||||
радиус |
|
|
источниковмкм, |
|
|
широкой диаграммой– тр сердц |
винымм). |
радиус изгиба |
|||||||||||||||
волокнасердцевины(берутся одной той же размерн сти, |
|
обесп чивают |
|||||||||||||||||||||
|
Как |
следует |
|
зложен ого, |
|
|
|
|
сравнительно |
|
|||||||||||||
равнительно низкие |
потери н |
вводе |
|
|
волокначувствительны к |
||||||||||||||||||
изгибам. Однако они |
имеют |
сравнительно низк ю пропускную спо обн сть |
|
||||||||||||||||||||
счет большой модовой дисперсиивысокоапертурные. Поэтом высокоапертурные |
в локнза |
||||||||||||||||||||||
|
именяются для |
редачи оптических сигналовнапример,короткие |
расстояния, |
в |
|||||||||||||||||||
пределах |
|
|
|
|
или объекта. В оптических кабелях, предназнач ющихся |
||||||||||||||||||
для примепомещенияна |
ях связи, используются низкоапертурные волокна. |
|
|||||||||||||||||||||
а |
В |
|
лабора |
|
|
|
|
работе используется принцип измерения числов |
|
||||||||||||||
ертуры |
|
птического волокна |
в |
|
дальне зоне, используя наиболее |
прост |
|
||||||||||||||||
п |
собданной– к свен ый: |
поорнойзультатам измерения апертурного угла. Апертурны |
|
||||||||||||||||||||
уг л ОВ |
|
можно |
измерять путем наблюдения распределения выходной |
||||||||||||||||||||
мощности |
дальней |
зоне. Структурная схема экспериментальной |
|
|
|||||||||||||||||||
пре став |
ена на рис.2.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Числовую |
апертуру измеряют по сх ме, представленной на рис. 2.3. В нее |
|||||||||||||||||||||
входит некогерентный осветитель в виде мощной лампы накаливания,установки |
|||||||||||||||||||||||
которого через объектив подается |
излучение |
на ОВ. С выхода ОВ поток света |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.3 – Схема экспериментальной установки |
|
|||||||||||||||
|
|
На рис. 2.3: 1 – источник питания опт ческой системы; 2 – оптическая |
|||||||||||||||||
система; 3 – подвижный стол; 4 – ОВ 2; 5 – ОВ 1; 6 – матовое стекло. |
|
||||||||||||||||||
|
|
При определении апертуры измеряют диаметр светового пятна на экране |
|||||||||||||||||
D, после чего, вычисляют: |
|
|
|
|
|
Ч . |
|
|
|
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
Θ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Θ |
= |
|
|
|
|
|
|
(2.13) |
|||
|
|
Рассмотрим принцип измерения числовой апертуры оптического |
волокна,линзы |
||||||||||||||||
обратившись |
рис. 2.3. |
|
|
2 |
|
состоит |
из |
лампы |
нака ивания |
||||||||||
|
|
Оптическая |
|
система |
|
||||||||||||||
ф рмирующей |
|
световой пучок. Напряжение |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
со |
|
|
ает на торец |
источника питания 1. Сформир ванный |
|||||||||||||
световой пучок п |
локна 4, |
закр пленного лампына движном столе |
|||||||||||||||||
3, |
|
помощью |
|
кот рого |
можно менять |
оптич ские |
во окна,накаливаниятакже, |
||||||||||||
ф |
кусироватьОВ,на выходе |
|
пучок на |
рец ОВ. |
Дале , световое излучение |
проходит |
|||||||||||||
|
образует |
|
к называемый «конус |
све |
пятно, |
||||||||||||||
подаетсяпадает на ма |
|
|
стекло 5. Н |
матовом ст кле |
|
||||||||||||||
диаметр (D) косветовойстабилизированногоизмеряют при помощи измерит льнойрассеивания»,етки,товоенанкоторыйсенно |
|||||||||||||||||||
на стекло. Подставляя в (2.12) |
(2.13) |
измеренное |
значение диаметра (D) и |
||||||||||||||||
известное расстояние |
(L), расс |
|
тывается числоваяотображаетап ртура волокна. |
. |
|||||||||||||||
При |
Для точного измерения |
числовой апертуры ОВ используется |
|||||||||||||||||
этом схема |
экспериме тальной |
|
установки |
будет иметьфотодиодви |
|||||||||||||||
|
|
|
|
на рис. 2.4. |
|
|
|
|
|
|
в й апертуры оптического волокна, |
||||||||
|
|
|
|
|
принцип |
измерен я |
|
|
представленныйматомощьювымРассмотримстеклф тодиода,м заменяетсяобратившисьна стойкучислк фоторис.диодом2.4. В. данном случае стойка с
33
Рисунок 2.4 – Схема экспериментальной установки для точечного |
||||||||||||||||
На рис. 2.4: 1 – источник |
|
измерения NA |
|
|
|
|
||||||||||
|
итания оптической систе ы; 2 – оптическая |
|||||||||||||||
система; 3 – подвижный |
л; 4 – ОВ 2; 5 – ОВ 1; 6 – матовое стекло; 7 – |
|||||||||||||||
Сигнал |
фотодиодапитания5 ступает |
|
|
|
|
|
|
6, питающийся от |
|
|
||||||
стрелочный |
индикатор, установленный |
|
|
корпусе источника |
питания 1, |
|||||||||||
усилитель; 8 – ист чник |
|
|
усилителя. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
7 двуполярного напряжения 15 В. |
Далее,усилительленный сиг ал поступсточникает |
|||||||||||||||
регистрирующийощности осв щенности. Перемещение |
|
|
|
|
производится |
при помощи |
||||||||||
ятна. Измер ние диаметра пятна |
произв |
|
дится по уровню половинной |
|||||||||||||
|
|
границы пятна при сканир вании ф тоди дом |
|
диа етру |
||||||||||||
светового пятна (D). Измер нное |
|
|
|
фотодиодаие (D) известное (L) |
дставляют в |
|||||||||||
показаниями(2.12)икрометрического(2.13) еделяют числовую аперту у волокна. |
|
|
между |
|||||||||||||
|
|
винта |
|
|
ценой деления 10 мкм. Разность |
|||||||||||
|
|
|
ского |
винта является измеренным диаметром |
||||||||||||
работкумикрометричэксп ментальных дан ых |
проводят следующим |
образом: |
||||||||||||||
Объектом |
|
являютсязначеначения числовой апертуры, |
|
которые |
||||||||||||
составляют ряд значенобработкий: X1, X2, X3, X4, X5. |
|
|
|
|
|
|
(2.14) |
|||||||||
Выборочное среднее: |
= |
|
∑ |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где n=5 – число измерений, Xi – значение числовой апертуры. |
|
|
|
|||||||||||||
Несмещенная оценка выборочной дисперсии: |
|
|
(2.15) |
|||||||||||||
Доверительный интервал: |
|
= |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
= |
− |
|
∑ |
|
− |
34 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
– критерий Стьюде− нта−. |
< µ |
< |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
=2,78. |
|
|
(2.16) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
В данном |
лучае, при числе экспериментов n=5, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
Погрешность измерений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.17) |
|||
|
|
3. Поряд |
выполнения |
работ |
ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
оптического волокнарис. 2.3. В лючить |
|
сточник питания оп |
|
|
|
. |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
Ознак мится |
|
|
понятиями об апертурном угле |
числовой апертуре |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
С брать установ. |
|
у |
для |
|
змерения числ |
|
й |
апертуры по схеме, |
||||||||||||||||||||||
|
|
экране |
атового |
|
стекла |
добиться |
|
получения |
|
светптическойвого пятнасистемычетко |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
= |
ж |
|
Ч |
|
|
цЧ |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
приведенной на рис. 2.4. |
|
з |
|
Ч |
− |
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
Установить ОВ1 и помест |
|
|
|
торец ОВ |
фокус |
|
|
|
темы и |
|||||||||||||||||||||
|
|
4 |
|
Собрать установку для измерения числовой |
апертуры по схеме, |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
назличаемыми границами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
5 |
|
|
Включить источник питания усилителя. Ту блер |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
6 |
|
|
С помощью микрометрического винта |
перемещать фотодиод вд ль |
|||||||||||||||||||||||||||||
диаметпитаниясветового пятна. Д биться максимального значения«12В/Измерение»на |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
блока |
|
|
|
|
1 установить в положение «Измерение». |
показания |
индикатора). |
||||||||||||||||||||||||||||
освещенности |
(то |
есть |
по |
|
ловине |
|
аксимального |
||||||||||||||||||||||||||||
(прибор 1). |
|
|
|
границы |
|
|
|
етового |
|
|
пятна |
|
по |
|
уров ю |
половинной |
|||||||||||||||||||
|
|
7 |
|
|
Измерить |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
З писать показания микрометрического винта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
расстояние между торцом ОВпоказанийфотодиодом (L) |
|
|
|
|
винта (D). Измерить |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
8 |
|
|
|
|
|
разность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
9) Вычислить |
числовую апертуру ОВ по (2.12) |
|
(2.13). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
3.2. |
|
0 |
|
|
Вычислить числовую апертуруикрометрическогоОВ по (2.12) (2.13). |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
11) |
|
Данные, полученные в результате эксперимента, занести в таблицу |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 3.2 – Результаты эксперимента |
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
5 |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
Номер опыта |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
№1 |
D, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОВ |
|
L, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
NA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Пр |
NA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с (2. |
|
|
|
|
вести обр ботку экспер ментальных данных в |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
3))– (2.17). |
|
|
зависи |
ость диаметра светового пятнасоответствиирасстояния |
||||||||||||||||||
между торцомПостроитьОВ фотоди дом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
. Контрольные вопросы |
|
|
|
отр жения |
его |
связь |
с |
|
процессами |
||||||||||||
|
14 |
|
Угол |
полного |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
распространения эл |
|
|
|
|
х колеб ний по оптическим волокнам. |
|
|||||||||||||||||
|
2 |
|
Ступенчаты |
ктромагниградвнутреннеготны оптические вол кна. |
|
|
апертуры |
с |
|||||||||||||||
|
3 |
|
|
Пояснение |
по |
|
ятия |
апертурного |
угла |
числов й |
|
||||||||||||
|
4 |
|
|
Высоко пертурные |
|
низк апертурные |
л кна. |
|
|
значе |
ия |
||||||||||||
числовой апертуры с основными параметрами |
оптического волокна. |
|
|
||||||||||||||||||||
использованием лучевой |
|
распространения по оптическому волокну. |
|
||||||||||||||||||||
|
5) Методика измерениймоделирасчетов апертуры, |
проводимыхСвязьлабораторной |
|||||||||||||||||||||
работе. |
|
|
пользов |
|
ных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Список |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
|
Оптические волокна для линии связи / А.В. Листвин, В.Н. Листвин, Д.В. |
||||||||||||||||||||
Швырков. – М.: |
|
|
|
, 2003источников. – 288 .: |
л. |
|
пассивные |
компоненты |
|||||||||||||||
|
2 |
|
Портнов |
ЛЕСАРарЭ.. Опт |
|
|
кабели |
связи |
|||||||||||||||
радиоэлектрРадионики, 2007Электрические. – 256 . |
и волоконно-оптические лин |
и связи: учеб. |
|||||||||||||||||||||
|
4) |
Ефан в В.И. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
волоконно-оптических линий |
|
|
|
учеб. пособие для вузов. – М: Горячая |
|||||||||||||||||||
линия – Телеком, 2007. – 464 .связи:. |
|
связи / пер. англ. под ред. |
|
||||||||||||||||||||
|
3 |
|
Гауэр Дж. Оптические |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
А.И. – М.: |
|
|
|
|
|
1988. – 504стемы. |
|
|
|
гос. |
ун-т систем Ларкинаупр. |
||||||||||||
пособие. |
|
– 2-е издсвязь,. доп. – |
|
Томск : Томск. |
36