СОДЕРЖАНИЕ
Цель работы…………………………………………………………………3
1.Краткая теория……………………………………………………………3
2.Описание лабораторной установк……………………………………….5
3.Рачёт……………………………………………………………………….5
Цель работы: В результате выполнения работы изучить принцип передачи сигналов по ВОЛС, оптическую схему, назначение элементов. Провести согласование оптического излучения с волокном. Определить на входе волокна потери на отражении, измерить мощность оптического сигнала на входе и выходе волокна.
1. Краткая теория
Наибольшее распространение в ВОЛС получили диэлектрические волноводы круглого поперечного сечения, состоящие из двух или нескольких концентрических слоев диэлектрика. Показатель преломления (ПП) внутреннего слоя – сердцевины – в общем случае является функцией радиальной координаты. Эту функцию называют профилем показателя преломления (ППП). ПП внешних слоев – оболочек – постоянны. Для существования поверхностных мод (волн), поле которых убывает при удалении от сердцевины, необходимо, чтобы n1 превышало n2, где n1 – наибольшее значение ПП сердцевины, n2 – ПП внешней оболочки. Основными параметрами, характеризующими тип волоконного световода (ВС), являются: число и структура распространяющихся мод, ППП, числовая апертура, геометрические размеры сердцевины и оболочки, оптические характеристики (затухание и уширение импульсов). Каждая собственная мода световода обладает характерными для нее структурой электромагнитного поля, фазовой и групповой скоростями. ВС, поддерживающие распространение одной моды, называются одномодовыми, большого числа мод – многомодовыми. Иногда ВС, число мод в которых не превышает ста, называют маломодовыми. ВС, состоящий из однородной сердцевины и однородной оболочки, называется двухслойным или ВС со ступенчатым ППП. ВС, состоящие из нескольких однородных концентрических слоев диэлектрика, в зависимости от соотношений между ПП слоев называют кольцевыми световодами; световодами W-типа или кольцевыми W-типа. Если ПП сердцевины непрерывно изменяется вдоль радиальной координаты, ВС называется градиентным или граданом. Наиболее изучены характеристики ВС, для которых ППП
где r – текущий радиус; 
– относительная разность ПП
сердцевины и оболочки; g –
показатель степени, определяющий изменение n(r); а – радиус сердцевины.
Волоконные световоды с g = 2 называют параболическими, так как ППП описывается параболой. При изготовлении градиентных ВС по техноло-гическим причинам часто получают в центре сердцевины область с уменьшенным значением ПП. Такие ВС получили название световодов с осевым провалом в ППП.
Важным параметром ВС является числовая апертура, которая
определяется выражением 
. От ее значения
зависят эффективность ввода излучения лазера или светодиода в ВС, потери на
микроизгибах, дисперсия импульсов, число распространяющихся мод. Для
однородного двухслойного ВС число мод 
,
для ВС со степенным ППП
,
для
градиентного ВС с нормированным ППП 
- число мод
. Здесь 
-
нормированная рабочая частота; λ – рабочая длина волны; 
. Число мод в градиентном ВС меньше,
чем в двухслойном тех же геометрических размеров и с теми же значениями n1 и n2.
Числовая апертура зависит от материала и способа изготовления световодов. ВС изготовляют из стекла или пластмасс. В пластмассовых ВС сердцевина выполнена из полистирола с последующим покрытием из полиметилметакрилата (PS/PMMA) или из полиметилметакрилата с покрытием из сополимера (РММА/сополимер) с меньшим показателем преломления. Пластмассовые ВС имеют большие значения числовой апертуры, однако и коэффициенты затухания у них выше.
Широко распространены световоды на основе кварцевых стекол, получаемые способом осаждения из газовой фазы и его модификациями. Для изменения ПП окиси кремния SiO2 используют различные добавки, в том числе фосфор, германий, бор, титан, алюминий. Получаемые ВС имеют малое затуха-ние, средние типовые потери градиентных ВС составляют около 2,7 дБ/км на λ = 0,85 мкм и 0,8 дБ/км на λ = 1,3 мкм. ПП оболочки обычно равен ПП чистого кварца, иди кварца с добавками окиси бора.
Волоконные световоды с большой апертурой (0,2 - 0,6) изготовляют на основе многокомпонентных стекол (натрийборосиликатных, силикатов калия, алюмосиликатов натрия) методом двойного тигля.
Одной из важнейших оптических характеристик ВС является коэффициент затухания. Потери ВС определяют длину ретрансляционного участка ВОЛС, т.е. расстояние, на которое можно передавать сигнал без усиления. Затухание света в ВС обусловлено рассеянием и поглощением света в материале, рассеянием, связанным с геометрией световода, с наличием соединений ВС.
Распространение импульса света в волокне приводит к изменению его фазовых и временных характеристик, в частности к уширению импульса т.е. изменению фронтов. Уширение импульса (дисперсия) при его распространении по волокну, является наиболее важным параметром при передаче информации по волоконно-оптическому кабелю. Чем меньше дисперсия тем выше пропускная способность линии. Как правило учитывают три вида дисперсии: волноводную, обусловленную направляюшими свойствами оптоволокна; материальную, определяемую зависимостью ППП от частоты, и межмодовую, вызываемую различием групповых скоростей распространяющихся мод.
Для измерения затухания оптического сигнала в ВОЛС существует несколько методов измерения: двухточечный, замещения, обратного релеевского рассеяния во временной области. Наиболее широко используется двухточечный метод подразделяющийся на три разновидности: метод обламывания, безобрывный метод и метод комбинированного рассеяния. Метод обламывания заключается в следующем. Входной торец жестко фиксируется совместно с излучателем. На выходе волокна измеряется мощность Р0, затем обламывается волокно длинны L, оставшаяся часть от передатчика торцуется, полируется и на выходе оставшегося волокна измеряется мощность Р1. Затухание в ОВ длинной L определяется как:
Безобрывный
метод заключается в следующем. Имеется калиброванный источник излучения на
заданной λ и калиброванный приемник. К выходу излучателя подключают исследуемое
ОВ и на выходе через стандартный разъём подключается калиброванный приемник.
Зная входную мощность Р0 излучателя, определяют мощность Р1
на выходе оптоволокна. По известному 
соотношению
рассчитывают затухание.
2. Описание лабораторной установки
В состав лабораторной установки по ВОЛС входят: лазер ЛГ-79, фокусирующая линза, сдвоенный волоконно-оптический кабель длинной L = 300 м, ВЧ генератор прямоугольных импульсов, лазерный диод, фотоприемник – лавинопролетный диод ЛФД, усилитель накачки для излучателя, ВЧ усилитель фототока, источник питания для усилителя, двухлучевой ВЧ осциллограф для измерения и контроля частотных параметров ВОЛС.
3. Расчёт
3.1. Расчёт потерь в ВОЛС
3.2. Измерение динамических параметров
· Определение Fmax и Fmin
· Фазо-частотная характеристика
3.3. Измерение дисперсии сигнала
· Рассчёт максимальной пропускной способности ВОЛС и дисперсии по паспортным данным ОВ
сти
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
