V Prod - Fizyka UMK

Światłowody
V. Wytwarzanie
i pomiary charakterystyk
BERNARD ZIĘTEK
http://www.fizyka.umk.pl/~bezet
Technika światłowodowa
Światłowody:
- tlenkowe (krzemionkowe, wieloskładnikowe, SiO2),
- nietlenkowe (fluorkowe - ZrF4, halogenowe - KCl)
- plastikowe
-cieczowe
Światłowody amorficzne i krystaliczne
Szkliwo ZBLAN
w stosunku
2
1. Produkcja
Trudności:
- wysoka temperatura topnienia,
- trudna zmiana współczynnika załamania (dla SiO2)
Dodawanie tlenków sodu i wapnia – obniżenie temp. Topnienia SiO2
Dodawanie:
np. GeO2 zwiększa współczynnik załamania,
B2O3 zmniejsza współczynnik załamania
Metody wytwarzania światłowodów
- wielotyglowa
- preformowa
3
Najlepiej jest opanowana technologia światłowodów tlenkowych
a). Wielotyglowa
Światłowody do 10 km
Możliwość wytwarzania
światłowodów gradientowych
4
b). Preformowa
Materiały wyjściowe
chlorki
ale też
Doprowadza się do reakcji par chlorków z tlenem
5
Produkty reakcji osadzają się i w temp. ok. 2000oC
Następuje zeszklenie, powstaje preforma,
z której wyciąga się światłowód
Metody utleniania par chlorków:
- wewnątrz rury kwarcowej,
- na zewnątrz pręta węglowego lub stalowego,
- osadzanie objętościowe.
6
7
Wyciąganie światłowodów
Kable światłowodowe
8
2. Pomiary charakterystyk
a) Stabilizacja rozkładu modowego
Norma:
- Mieszacz modów (a, b)
(mode scrambler)
-Eliminator modów (c)
(mode stripper)
9
b) Pomiar tłumienności
- Metoda wtrącenia
Znamy P0 i P oraz L
- Metoda odcinania
Znamy P1 po przejściu odcinka L1
i P2 po przejściu odcinka L2.
Odcinek L1 – L2 jest odcięty od światłowodu
10
c) Pomiar rozkładu współczynnika załamania
- Metoda odbiciowa
Natężenie światła odbitego od rdzenia
Natężenie światła odbitego od płaszcza
- Metoda interferencyjna
Cienki plaster światłowodu w ramieniu interferometru
11
- Metoda bliskiego pola
Czoło wzbudzonego światłowodu skanowane
za pomocą obiektywu mikroskopowego
Rozkład mocy w polu bliskim
Ponieważ
to
Przez pomiar P(r) wyznaczymy f(r/a)
12
- Metoda załamanych promieni
- Pomiar rozkładu współczynnika załamania w preformach
13
d) Pomiar apertury numerycznej
Pomiar w polu dalekim
Aperturę wyznacza się ze wzoru
14
e) Pomiar dyspersji
- Najczęściej
Odpowiedź impulsowa włókna – splot:
Mierzymy moc optyczną i w przybliżeniu
Odwrotna transformata Fouriera daje funkcję hp(t).
-Przez pomiar opóźnień impulsów o różnej częstości wyznacza się
całkowity grupowy współczynnik załamania Nc
- Przez pomiar przesunięć fazowych w stosunku do impulsu odniesienia
- Przez pomiar sygnału wyjściowego w funkcji częstości modulacji światła
15