Światłowody kapilarne



Pobieranie 21,19 Mb.
Strona35/53
Data24.02.2019
Rozmiar21,19 Mb.
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   53

Pole bliskie i dalekie pokazuje jakość transmisji w światłowodzie oraz symetrię rozkładu refrakcji, aperturę numeryczną i inne parametry. W światłowodzie kapilarnym pokazuje dodatkowo jakość otworu. W światłowodach transmisyjnych parametry pola bliskiego i dalekiego są standaryzowane. W światłowodach instrumentacyjnych, w tym SK, pole bliskie i dalekie może być przedmiotem projektowania i optymalizacji do rodzaju zastosowania.

Rozkład mocy optycznej w przekroju poprzecznym światłowodu jednomodowego, w funkcji długości fali lub częstotliwości znormalizowanej V=2aNA/, jest jedną z jego najważniejszych charakterystyk niezbędną dla oceny warunków pobudzania włókna, propagacji a szczególnie strat zgięciowych, mikrozgięciowych i złączowych a także długości fali odcięcia i dyspersji falowodowej. Rozkład mocy określa w pełni jedynie ujęcie funkcyjne, gdzie pomiar dokonywany jest np. metodą skanowania pola dalekiego. Dla uproszczenia definiuje się średnicę lub promień wo pola modowego jako 1/e maksymalnej wartości amplitudy pola na osi włókna. Definicji lepiej oddających rzeczywistą wagę średnicy pola modu można również określić używając ważoną średnią kątowego rozkładu natężenia pola E modu podstawowego:



. (7)

Funkcja wo=wo() wzrasta ze wzrostem . Stosunek promienia modu do promienia rdzenia wo/a można przedstawić jako funkcję V częstotliwości znormalizowanej. W tym zakresie przyjmuje się szereg przybliżeń inżynierskich pozwalających szybko ocenić ten parametr dla różnych światłowodów. Na przykład, zakładając profil refrakcyjny skokowy i wartość 1,6o2,6a/V. Podobne przybliżenia oblicza się dla innych typowych profili refrakcyjnych światłowodów jednomodowych. Pomiaru średnicy pola modowego dokonuje się np. metodą rozsunięcia poprzecznego światłowodów.

Rozkład pola bliskiego jest definiowany jako funkcjonalna zależność gęstości mocy optycznej od miejsca na przekroju poprzecznym płaskiego zakończenia światłowodu. W światłowodzie wielomodowym wskutek zjawiska mieszania modów i występowania stacjonarnego rozkładu pola, rozkład pola bliskiego jest równoważny profilowi refrakcyjnemu. Pomiar profilu refrakcyjnego dokonywany jest w układzie ze źródłem światła białego, wypełniana jest cała apertura numeryczna światłowodu w krótkim odcinku aby pobudzić wszystkie mody. Mody płaszczowe muszą być usunięte za pomocą filtra modowego. Błędy pomiarowe związane są w tej metodzie z obecnością niskostratnych modów upływowych w krótkim odcinku światłowodu i trudnością z ich odseparowaniem od modów prowadzonych najwyższego rzędu. Krzywą pomiarową wygładza się i aproksymuje metodą średniokwadratową do postaci samej funkcji Gaussa bądź iloczynu funkcji Gaussa i wielomianu z wyrazami nieparzystymi.

Pomiaru rozkładu pola bliskiego światłowodu jednomodowego E(r) dokonuje się metodami pola bliskiego transmitowanego lub pola bliskiego załamanego. W światłowodzie jednomodowym do pomiarów należy pobudzić wyłącznie mod podstawowy. Jako źródło stosuje się laser półprzewodnikowy o długości fali nieco większej od warunku odcięcia dla modu drugiego rzędu badanego światłowodu. Profil refrakcyjny światłowodu jednomodowego n(r) jest otrzymywany z takiego pomiaru ze związku pomiędzy rozkładem pola bliskiego i rozkładem refrakcji w postaci klasycznego skalarnego równania falowego:

d2E/dr2+dE/rdr+[k2n2(r)-β2]E(r)=0. (8)

Rozkład pola dalekiego światłowodu jest definiowany jako funkcja przestrzenna If() mocy optycznej promieniowanej z włókna względem kąta  mierzonego od jego osi. Różnica w systemie pomiarowym pola bliskiego polega na opuszczeniu mikroskopu obserwującego zakończenie światłowodu. Tutaj cała moc promieniowana jest obserwowana na odległym ekranie a mierzona przez ruchomy detektor na obrotowym kątomierzu lub odpowiednich rozmiarów linijkę (matrycę) detektorów dostatecznie odległych od zakończenia włókna.

Praktyczna realizacja metody pomiarowej polega na pobudzeniu krótkiego odcinka światłowodu pomiarowego diodą laserową i zastosowaniu jako odbiornika drugiego odcinka światłowodu sprzężonego z fotodiodą i obracanego po łuku centrowanym na wyjściowym zakończeniu testowanego światłowodu w odległości około (1–2) cm od niego. Jest to tzw. bezpośrednia metoda pola dalekiego. Inna metoda polega na pomiarze w układzie ze zmienną aperturą.

a) b) c)





1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   53


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna