close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

лаба4,5

код для вставкиСкачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "ЛЭТИ" ИМЕНИ В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)" (СПБГЭТУ)
Кафедра КЭОП
Отчет по лабораторной работе №4,5 :
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕРЬ НА СВЕТОРАССЕЯНИЕ
В ПРЯМОУГОЛЬНОМ ОПТИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ
Выполнили Студенты гр. 8293 Бурчикова И.
Воробьев Л.
Анисимов А.
Санкт-Петербург,2013г.
Целью работы является ознакомление с экспериментальными и рас-четными методами определения потерь в оптических волноводах.
Предметом исследования в работе является изучение влияния свето-рассеяния на потери оптического сигнала в волноводах изготовленных из полимеров
Общие сведения
Оптические волокна, используемые в волоконных линиях связи, дол-жны обеспечивать минимальные потери информации при ее передаче на большие расстояния. Затухание оптического сигнала в волноводе связано с его поглощением и рассеянием. Минимальными потерями на поглощение и рассеяние обладают оптические волокна из высококачественного кварце-вого стекла. Поэтому такие волокна несмотря на их высокую стоимость ис-пользуются в дальних волоконных линиях связи. Оптические волокна из полимерных материалов значительно дешевле, однако данные волокна обла-дают существенно более высокими потерями. Поэтому они применяются преимущественно в локальных волоконных линиях связи.
Основным фактором, приводящим к потерям в полимерных волново-дах, является светорассеяние. Повышенное светорассеяние связано с нали-чием локальных неоднородностей плотности полимера и невозможностью создания на полимерном волокне идеально гладкой поверхности. Локаль-ные неоднородности плотности полимера приводят к возникновению вну-три волновода малых областей с измененным показателем преломления. Эти области являются рассеивающими центрами, выводящими часть элек-тромагнитной энергии из волновода (рис. 4.1, а). На поверхности поли-мерного волновода (рис. 4.1, б) могут иметься относительно крупные неод-нородности (порядка или больше длины волны) либо наноразмерные неод-нородности значительно меньшие длины волны. Первый тип неоднород-ностей может приводить к потерям при нарушении полного внутреннего от-ражения за счет изменения угла падения луча на стенку волновода. Второй тип неоднородностей приводит к потерям только за счет светорассеяния.
Рис.1
Наноразмерные рассеивающие центры в полимере и на его поверх-ности можно приближенно рассматривать как сферические наночастицы, имеющие показатель преломления, отличный от показателя преломления окружающей среды. Сечение рассеяния σs таких наночастиц в дипольном приближении описывается выражением
526εp  εσs 128π εh rδ2,δ h,3λ4εp  2 εhгде εh и εp - диэлектрические проницаемости среды и наночастицы соот-ветственно; r - радиус наночастицы; λ - длина волны излучения; δ - поля-ризуемость наночастицы. Для материалов без поглощения ε = n2 (n - пока-затель преломления). Из данного выражения следует, что при увеличении длины волны излучения сечение рассеяния уменьшается пропорционально длине волны в четвертой степени. При увеличении радиуса наночастицы сечение рассеяния увеличивается пропорционально шестой степени ра-диуса.
Рис.2
На рис. 2, а показана расчетная зависимость сечения рассеяния от длины излучения для наночастицы с np = 1.51, r = 20 нм, находящейся в среде с nh = 1.5. Сильная зависимость рассеяния от длины волны приводит к появлению спектральной дисперсии потерь полимерного волновода. Для на-блюдения этой дисперсии в лабораторной работе используется широкопо-лосный источник света - светодиод белого свечения. На рис. 4.2, б показана расчетная зависимость сечения рассеяния от радиуса наночастицы для фик-сированной длины волны λ = 650 нм при np = 1.51 и nh = 1.5. Из рисунка
23
видно, что даже незначительное увеличение размера частиц приводит к су-щественному увеличению светорассеяния.
Коэффициент затухания (ослабления) оптического сигнала в волно-воде обычно измеряется в децибелах на метр или на километр. Расчет коэф-фициента затухания проводится по формуле
K 10 lg Pвых ,
LPвх η
где L - длина волновода; Рвых - мощность излучения на выходе волновода; Рвх - мощность источника излучения; η - эффективность ввода излучения в волновод. В этой лабораторной работе считается, что η = 0.05.
Измерительная установка
Схема измерительной установки показана на рис. 3. Источниками из-лучения 1 являются светодиод EP-2012-150-BW1 белого свечения, излу-чающий в спектральном интервале 450...700 нм, и полупроводниковый ла-зерный модуль LG-D650-5, имеющий длину волны излучения 650 нм и среднюю мощность излучения 5 мВт. Лазерный модуль генерирует пучок излучения в виде линии, что облегчает ввод излучения в прямоугольный волновод. Питание светодиода и лазера осуществляется от источника посто-янного напряжения 2. С помощью линзы 3 излучение лазера фокусируется на входной торец волновода 5. Фокусное расстояние линзы 10 мм. При необходимости, мощность лазерного излучения ослабляется с помощью ка-либрованного ослабителя 4. Ослабитель изготовлен из цветного оптичес-кого стекла СС-1.
Рис. 3
Результаты измерений
UвыхUвхK10,1080,14-18,190720,020,14103,874930,0750,148,20300440,0120,14140,849750,0170,14115,6384y10,00070,14346,5302y20,00040,14387,0365
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
51
Размер файла
97 Кб
Теги
лаба
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа