English
Обновлено:
5 апреля 2005






webmaster

Прибор для измерения поля моды волоконного световода в дальней зоне

Распределение поля моды волоконного световода является характеристикой, которая имеет исключительно важное значение при анализе волноводных и диссипативных свойств световода, при оценке его эксплуатационных характеристик и качества его соединения с другими световодами.

Существует значительное число методов экспериментальной регистрации распределения поля моды в волоконном световоде [см., например, Neumann E.-G. Single-mode fibers: Fundamentals (Springer Series in Optical Sciences, Vol.57, 1988), и приведенные там ссылки].

Распределение интенсивности излучения внутри световода или непосредственно вблизи его торца называют полем излучения в ближней зоне (или ближним полем). Угловое распределение интенсивности излучения от торца световода обычно называется распределением в дальней зоне (дальним полем).

Эти распределения однозначно связаны друг с другом, что позволяет исходя из измеренного распределения интенсивности в дальней зоне получить искомое распределение интенсивности в световоде. В силу малого размера моды экспериментальное измерение распределения поля в ближней зоне значительно затруднено, поэтому на практике чаще всего используется измерение углового распределения в дальней зоне с последующим пересчетом в ближнее поле.

Краткое описание прибора

Источником света является полупроводниковый лазерный диод (ЛД), излучение которого модулировано на фиксированной частоте. Излучение лазера вводится через волоконно-оптический адаптер в тестируемый волоконный световод, выходной торец которого неподвижно закрепляется над осью вращения углового транслятора, перемещающего фотоприемник по дуге вокруг торца. Перемещение фотоприемника осуществляется шаговым двигателем, управляемым персональным компьютером. Сигнал после детектирования и усиления оцифровывается и считывается в память компьютера. Таким образом, строится угловая зависимость интенсивности излучения, выходящего из торца исследуемого световода. Из измеренного распределения вычисляется радиальное распределение интенсивности излучения внутри волоконного световода.

Прибор для измерения поля моды волоконного световода в дальней зоне
Внешний вид прибора

Программное обеспечение

Для работы с прибором разработано программное обеспечение, которое позволяет:

  • производить калибровку углового положения фотодиода по встроенному концевому выключателю;
  • производить измерения углового распределения интенсивности излучения волоконного световода в заданном диапазоне углов и заданным количеством точек в распределении;
  • варьировать время измерения сигнала в каждой точке и количество необходимых усреднений, а также задавать желаемую погрешность измерений;
  • сохранять измеренные распределения на диск, а также считывать измеренные ранее или рассчитанные численно распределения;
  • отображать на экране от 1 до 4 распределений (графический интерфейс снабжен многочисленными опциями для удобного просмотра и анализа данных);
  • осуществлять обработку углового распределения, измеренного в дальней зоне, с целью получения распределения интенсивности излучения в световоде и определения характеристических модовых радиусов (по уровню 1/е2, дисперсионный, изгибный).

Технические характеристики прибора

Измерительный диапазон, дБ>50
Угловое разрешение, рад0.01
Минимальное угловое перемещение транслятора, рад2.6·10-4
Диапазон сканирования, рад~3
Максимальная амплитуда напряжения выходного сигнала, В~1
Частота модуляции оптического сигнала, кГц1-3
Диапазон регулировки синхросигнала, В0-5
Выходная мощность ЛД, мВт1
Стабильность выходной мощности ЛД, %0.2
Время прогрева, мин10

Тестовые измерения

Для проверки характеристик разработанного прибора, в частности линейности системы регистрации оптического сигнала в широком динамическом диапазоне, был выполнен эксперимент, результат которого приведен на следующем рисунке.

Линейность системы регистрации сигнала в приборе для измерения поля моды волоконного световода
Проверка линейности системы регистрации сигнала

На левой части этого рисунка представлены угловые распределения интенсивности излучения волоконного световода, измеренные при разном уровне входного оптического сигнала (интенсивность входного сигнала изменялась примерно на 10 дБ при переходе от одной кривой к другой). На правой стороне рисунка эти же кривые приведены к нормированному виду в их максимуме. Степень совпадения нормированных распределений при этом характеризует степень линейности системы регистрации. Как видно, наблюдается достаточно хорошее совпадение всех экспериментальных зависимостей, что позволяет сделать вывод о линейности системы регистрации в динамическом диапазоне 50 дБ.

Примеры измерений волоконных образцов

Угловые распределения интенсивности излучения в дальнем поле
Угловые распределения интенсивности излучения в дальнем поле,
измеренные на длинах волн a) 1.32 мкм, b) 1.53 мкм для образцов световодов:
1 - Corning SMF-28, 2 - Corning DSF, 3 - SM-179 (повышенная числовая апертура)

Рассчитанные распределения интенсивности в ближнем поле
Рассчитанные распределения интенсивности в ближнем поле для указанных световодов
Copyright © 2003-2004 gratings.fo.gpi.ru
При использовании материалов сайта ссылка на источник обязательна