Исследование элементов световодного тракта

35 Кафедра «Конструирование и технология электрической изоляции» Лабораторная работа по курсу «Оптические и электрические кабели связи» " Исследование элементов световодного тракта " 2008 Общая характеристика установки На базе данной установки могут быть выполнены следующие лабораторные работы. 1 . Ка чественное исследование модового состава волоконных световодов. 2 . Эк спериментальное измерение числовой апертуры волоконных световодов. 3 . Эк спериментальное измерение потерь, вносимых изогнутым участком волоконного световода. 4 . Ка чественное исследование эффекта скремблирования мод, распространяющихся в волоконных световодах. 5 . Ис следование зависимости степени когерентности лазерного диода от тока накачки. Кроме того, данная установка позволяет не в полном объеме провести следующие и з мерения: – и сследование ватт-амперных характеристик лазерного диода. – и сследование поляризационных свойств лазерного диода. Детальное исследование этих характеристик производится с помощью специально ра з работанной установки. Выполнение перечисленных выше лабораторных работ позволяет: – и зучить зависимость степени когерентности излучения ЛД от тока накачки по анализу распределения интенсивности в поперечном сечении волоконных световодов, возбуждаемых ЛД; – о пределить причину появления модовых шумов в волоконно-оптической линии связи; – и сследовать модовый состав волоконных световодов по распределению интенсивности в их поперечном сечении; – э кспериментально определить числовую апертуру волоконных световодов; – о ценить допустимые радиусы изгиба световодов и определить вносимый изгибом к о эффициент затухания; – и зучить зависимость излученной полупроводниковым оптическим источником мо щ ности от тока накачки (тока, протекающего через pn переход). Ниже эта зависимость назыв а ется ватт-амперной характеристикой; – и зучить зависимость коэффициента поляризации излучения ЛД от тока накачки. Состав лабораторного ма кета и его функциональная схема Функциональная схема лабораторного макета приведена на рис. 1 . В его состав входят следующие элементы. 1 . Ис точник оптического излучения – лазерный диод ЛД , обеспечивающий излучение на длине волны л = 0,67 мкм. Мощность излучения зависит от тока накачки I н и достигает величины 5мВт при I н =50мА. ЛД размещается в специальной оправке, позволяющей кр е пить его к элементам юстировочного устройства. 2 . Бл ок питания источника оптического излучения (БПЛ) . ЛД подключается к нему с помощью шнура питания с разъемом РС4 - Т В. Сам БПЛ питается от сети 220v/50Hz. На рис. 2 показана лицевая панель блока. Блок предусматривает возможность: – р егулировки тока накачки с помощью потенциометров «грубо», «точно», ручки кот о рых выведены на лицевую панель. Изменение тока накачки позволяет изменять мощность излучения лазерного диода; – п ереключение пределов изменения тока накачки (3, 15, 60 мА); – р егистрация тока накачки с помощью стрелочного прибора, выведенного на лицевую панель. Рис. 1 . Функциональная схема лабораторного макета Рис. 2 . Лицевая панель блока питания источника оптического излучения 3 . Фо тодиод ФД для регистрации излучения на длине волны л = 0,67 мкм размеще н ный в цилиндрическом корпусе на штативе и снабженный шнуром питания с разъемом РС4 - Т В для подключения к блоку фотоприемника. В корпус фотодиода вставляется оправка, к которой крепится коннектор К исследуемого световода. 4 . Фо топриемник ФП для регистрации излучения на длине волны л = 0,67 мкм. На рис. 3 показана лицевая панель блока. Блок предусматривает возможность: – т умблер «СЕТЬ» для включения питания блока; – б лочный разъем РС4ТВ «Оптический вход» для подключения одного из фотодиодов ко входу усилителя фототока фотоприемника; – к нопочный переключатель «Вкл» в окне «Напряжение смещения». С его помощью производится подключение и отключение (перевод его в гальванический режим) напряжения смещения U см к фотодиоду. Напряжение смещения подается на фотодиод в нажатом состо я нии переключателя; – р учка потенциометра в окне «Напряжение смещения». С её помощью осуществляется регулировка напряжения смещения на фотодиоде; – с трелочный прибор для измерения напряжения смещения на фотодиоде; – к нопочный переключатель «Калибровка» в окне «Оптическая мощность». С его п о мощью производится перевод фотоприемника в режим калибровки (нажатое состояние). При этом вход усилителя фотоприемника соединяется с землей, что соответствует нулевому току через его входную нагрузку; – р учка потенциометра «Установка нуля» в окне «Оптическая мощность». С его пом о щью осуществляется калибровка фотоприемника – установка на нулевую отметку стрелки измерительного прибора расположенного в окне «Оптическая мощность»; – с трелочный прибор, измеряющий уровень оптической мощности в относительных единицах; – к нопочный трехпозиционный переключатель «пределы» – х1, х10, х100 служащий для изменения пределов измерения оптической мощности в относительных единицах; – б лочный разъем СР 50 «выход усилителя» для подключения выхода усилителя фот о приемника ко входу осциллографа при исследовании модулированного оптического сигнала. В данной работе этого не требуется и к разъему ничего не подключается. Рис. 3 . Лицевая панель фотоприемника 5 . Тр и отрезка волоконных световодов ВС1, 2, 3 : – одномодовый световод без защитной оболочки (желтый цвет буферного покрытия) с коннекторами типа FC – U PS; – многомодовый световод (оранжевый цвет защитной оболочки) с коннекторами типа FC – РС; – многомодовый световод без защитной оболочки (прозрачное буферное покрытие). Для данного световода в качестве коннекторов использованы адаптеры для обнаженного в о локна. Торцы световода зачищены до оболочки (диаметр 125 мкм) и сколоты с помощью стандартного скалывателя. Зачищенная до оболочки часть световода помещена в капилляр, образующий центральную часть оптического коннектора (адаптера). Волокно крепится в адаптере с помощью кнопочного пружинного фиксатора. Внимание. Волокно с адаптером требует бережного обращения. Запрещается поднимать адаптер за волокно. С элементами оптической схемы лабораторной установки коннекторы ВС соединяются с помощью специальных оправок (К), которые крепятся в узлах юстировочных устройств (их описание приводится ниже). 6 . Те лекамера с микрообъективом (ТК) , которая служит для анализа излучения из то р ца исследуемого световода. В поле зрения телекамеры находится один из торцов исследу е мого световода. Телекамера имеет следующие характеристики: – м аксимальное разрешение – 700 лин/мм; – ф окусное расстояние объектива F=4,2 мм . При проведении измерений (измерение числовой апертуры, исследование модового с о става, измерение степени когерентности источника) объектив телекамеры не используется. 7 . Че рно-белый монитор (ЧБМ) , на экране которого наблюдается изображение форм и руемое телекамерой. В данной установке – это изображение светящегося торца исследуемого световода. 8 . Бл ок выбора строки (БВС) , с помощью которого производится выделение строки изображения формируемого телекамерой. Этот сигнал соответствует распределению инте н сивности в поперечном сечении исследуемого световода . На рис. 4 . показана лицевая панель блока выделения строки. На ней имеются три кно п ки, обозначенные символами «