§5.5. Вимірювання оптичних параметрів волоконних світловодів

§5.5.1. Методи вимірювання числової апертури

Числова апертура (NA) світловодів визначається показником заломлення середовища, в якому знаходиться СВ, і граничним кутом падіння світла φ_ГР на торець СВ

, (5.56)

де

.

В градієнтних СВ числова апертура залежить від координати перетину. Значення локальної числової апертури

, (5.57)

де r – миттєвий радіус серцевини, а – радіус серцевини, к – показник степеневої функції, що описує зміну показника заломлення.

Таким чином, при віддаленні від осі СВ його числова апертура зменшується. Тому ступінчатому СВ за однакових за градієнтним а і Δ каналізується майже вдвічі більше мод.

Ефективна числова апертура градієнтного СВ визначається так

. (5.58)

Знання числової апертури також необхідне для зменшення втрат у пристроях вводу – виводу випромінювання. Найбільш сильний вплив на втрати має неузгодженість апертур СВ, що стикуються.

При переході від СВ з більшою апертурою до СВ з меншою апертурою відхилення апертур в межах 0.16÷0.18 може привести до втрат ~ 1 дБ.

Найбільш поширеними методами визначення числової апертури є

• метод «трьох кілець»,

• метод ближньої зони,

• метод дальньої зони,

• метод каліброваного зазору.

1. Метод «трьох кілець»

Розглянемо як буде виглядати торець СВ при опроміненні трьома характерними променями.

Рис.5.21. Схема розповсюдження характерних променів. 1 – α<α_ГР; 2 - α=α_ГР; 3 - α>α_ГР.

В першому випадку яскравість серцевини буде значно вище за яскравість оболонки. В другому випадку яскравості серцевини і оболонки будуть майже однаковими, а границя Ії розділу буде виглядати як яскраве кільце. В третьому випадку яскравість оболонки буде найвищою.

Схема установки для вимірювання числової апертури виглядає наступним чином (рис.5.22).

Рис.5.22. Схема вимірювання числової апертури. 1 – лазер; 2 – фокусуюча система; 3 – столик гоніометра; 4 – волокно; 5 – мікроскоп.

Спочатку повертають столик в одну сторону до появи яскравого кільця на межі серцевина-оболонка. Потім повертають в іншу сторону до появи такого ж кільця. Половина різниці відліків по лімбу складає величину граничного кута α_ГР.

Список літератури

1. Лазарев Л.П., Мировицкая С.Д. Контроль геометрических и оптических параметров волокон. - М.: Радио и связь, 1988. – 280 с.

2. Введение в технику измерений оптико-физических параметров световодных систем. Под ред. Котюка А.Ф. – М.: Радио и связь, 1987. – 224 с.

3. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / Л.М.Андрушко, В.А.Вознесенский, В.Б.Каток и др.; Под ред. Л.М.Андрушко. – К.: Техника, 1988. – 239 с.

4. Гуревич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). – Л.: Энергоиздат, 1983. – 272 с.

5. Элион Г., Элион Х. Волоконная оптика в системах связи: Пер. с англ./Под ред. Е.М.Дианова. – М.: Мир, 1981. – 198 с.

6. Мидвинтер Д.Э. Волоконные световоды для передачи информации. – М.: Радио и связь, 1983. – 336 с.

7. Геда Н.Ф. Измерение параметров приборов оптоэлектроники. – М.: Радио и связь, 1981. – 368 с.