Światłowody kapilarne



Pobieranie 21,19 Mb.
Strona31/53
Data24.02.2019
Rozmiar21,19 Mb.
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   53

4.4.3 Charakterystyki spektralne tłumienia

Transmisja mocy optycznej P jest ograniczona w światłowodzie o długości L[km] tłumieniem spowodowanym absorpcją i rozpraszaniem. Sygnał powoli zanika. Absorpcja i rozpraszanie wynika z fluktuacji gęstości szkła, obecności domieszek i zanieczyszczeń. Ograniczenie fizyczne na pasmo przezroczystości, dla ultraczystych materiałów, stanowi rozpraszanie Rayleigha dla krótkich fal i krawędź absorpcji fononowej dla długich fal. Współczynnik tłumienia światłowodu [dB/km] definiujemy jako:

L=10log[P(0)/P(L)], (1)

gdzie: L – długość mierzonego odcinka światłowodu, P(0) – moc na wejściu światłowodu, P(L) – moc na wyjściu światłowodu. Moc propagowana zmniejsza się eksponencjalnie z długością światłowodu. W celu określenia współczynnika tłumienia, moc optyczna musi być zmierzona w dwóch punktach wzdłuż światłowodu. W światłowodzie musi istnieć stacjonarny rozkład pola. Zgodnie z powyższym wzorem trzeba znać moc w dwóch miejscach wzdłuż długości włókna optycznego. W ogólnym przypadku moc wejściową wprowadzaną do światłowodu bezpośrednio stosunkowo trudno jest zmierzyć. Zależy ona od sposobu pobudzania światłowodu przez źródło, rodzaju źródła, rozkładu powierzchniowego i kątowego mocy źródła, sprawności sprzężenia pomiędzy źródłem i światłowodem. Trudności z bezpośrednim określeniem mocy optycznej pobudzającej światłowód pomija się, zakładając że ta moc jest równa wartości mocy na wyjściu krótkiego odcinka światłowodu. Jednakże moc w krótkim odcinku światłowodu, szczególni wielomodowego, zanim nie osiągnie rozkładu stabilnego, może się zmieniać w zależności od pobudzenia, dając zły wynik pomiaru tłumienia. Z tego powodu do pomiaru tłumienia światłowodów wielomodowych i jednomodowych stosuje się nieco inne metody [19].



a) b)

Rys.4. a) Przykładowa charakterystyka tłumienia spektralnego wytworzonego światłowodu kapilarnego, dla szkła o jakości optycznej. Pomiary wykonano na spektrofotometrze OL-750. Tłumienie kapilary dla 680 nm – około 0,9 dB/m. Transmisja odbywa się głównie poprzez pierścień kapilary (na odcinkach dłuższych – tj. kilka metrów). Na krótkich prostych odcinkach (do 20 cm) dominującą jest transmisja przez otwór kapilary (mody balistyczne). b) Charakterystyka tłumienia w światłowodzie borokrzemionkowym niskostratnym dla tego samego zakresu spektralnego.



Dwie zasadnicze transmisyjne techniki pomiaru tłumienia to metoda odcięcia końca światłowodu i strat wtrącenia. Metoda odcięcia polega na pomiarze tłumienia dwóch długości tego samego światłowodu bez zmiany warunków pobudzenia i skorzystaniu z zależności =(10/(L-L1))logP(L1)/P(L2). Ponieważ metoda wymaga odcięcia odcinka światłowodu, nie jest praktyczna dla odcinków krótkich. Metoda wtrącenia wymaga pomiaru mocy optycznej pobudzającej światłowód i porównania z mocą opuszczającą światłowód. Krytyczne są tutaj warunki pobudzania światłowodu, oraz wpływ spawu, a więc metoda ta pod względem dokładności i powtarzalności jest trudniejsza od metody odcięcia. W metodzie transmisyjnej fala jest wprowadzana do światłowodu ze stabilnego nadajnika optycznego, przechodzi przez całą długość włókna i jest mierzona w kalibrowanym odbiorniku optoelektronicznym. Wymagany jest dostęp do obu końców włókna a podczas pomiaru całkuje się tłumienie z całej długości włókna.



Rys.5. Zmierzona charakterystyka tłumienia światłowodu wielomodowego ze szkłem rdzeniowym SF6. Porównanie z danymi katalogowymi producenta szkła. Szkło standardowe. Pomiar spektrofotometryczny. Lampa wolframowa.



Alternatywną, całkowicie zautomatyzowaną, metodą pomiarową tłumienia światłowodu jest metoda rozproszenia wstecznego. Jest ona praktycznie niestosowana do światłowodów instrumentacyjnych ze względu na ściśle standaryzowane sposoby pobudzania znormalizowanego transmisyjnego włókna optycznego. Niektóre uniwersalne reflektometry laboratoryjne pozwalają na zmianę sposobu pobudzania włókna i mogą być stosowane do SK. Charakterystyki spektralne tłumienia mierzone są w spektrometrze z detektorem Si do zakresu ponad 1000 nm oraz w spektrometrze dla światłowodów telekomunikacyjnych z adaptowanymi głowicami sprzęgającymi, do zakresu 1750 nm. Charakterystyki spektralne zależą od klasy szkieł: standardowe, optyczne i ultraczyste światłowodowe.

Tabela 4. Przykładowe zmierzone tłumienie spektralne próbek wielomodowych światłowodów kapilarnych, dla długości fali 680nm, wytworzonych ze szkieł optycznych oraz ze szkieł światłowodowych

Nr próbki, rodzaj szkła A,B,C,

A1

A2

A3

B1

B2

B3

C1

C2

C3

C4

C5

Szkło optyczne; S[dB/m], λ=680nm

0,88

0,84

0,91

0,65

0,68

0,63

0,42

0,45

0,48

0,44

0,41

Szkło światłowodowe ultraoczyszczane, tłumienie S dla λ=680nm w [dB/5m]

0,3

0,27

0,33

0,35

0,25

0,27

0,23

0,24

0,25

0,29

0,25

Przy utrzymaniu podstawowych warunków czystości laboratoryjnej w hali wyciągowej oraz pokrywaniu włókna natychmiast po wyciągnięciu warstwą zabezpieczającą, charakterystyki spektralne zależą od czystości materiałów wyjściowych. Szkła standardowe są stosunkowo tanie. Szkła optyczne mogą być kilkukrotnie droższe od standardowych. Szkła o tzw. czystości światłowodowej są od 10 do kilkudziesięciu razy droższe od analogicznych szkieł standardowych.

1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   53


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna