formowanie i badanie światłowodowego toru przesyłania informacji

Podstawy Inżynierii Fotonicznej - Laboratorium
Ćwiczenie 6
FORMOWANIE I BADANIE ŚWIATŁOWODOWEGO TORU
PRZESYŁANIA INFORMACJI
6.1 Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania i właściwościami
światłowodowego toru przesyłania informacji. W ćwiczeniu wykorzystuje się podstawowy
analogowy układ toru transmisji składający się z generatora sygnałów, nadajnika,
światłowodu oraz odbiornika, wraz z urządzeniami rejestrującymi i analizującymi. Główny
nacisk położony jest na badanie własności światłowodu. W trakcie realizacji ćwiczenia
mierzone są jego parametry istotne z punktu widzenia transmisji sygnałów, tzn. tłumienność i
pasmo przenoszenia.
Podstawowym zastosowaniem światłowodów we współczesnej technice są systemy
transmisji danych w telekomunikacji, sieciach komputerowych itp. Przewaga
światłowodowego toru transmisji nad torem elektrycznym to przede wszystkim olbrzymia
szybkość przesyłu danych, sięgająca na obecnym stanie rozwoju tej techniki kilku –
kilkunastu Tbit/s (T – tera = 1012 ). Należy zaznaczyć, że częstotliwość nośna fali świetlnej
jest rzędu 200 – 300 THz, a więc fizyczne granice szybkości transmisji są jeszcze bardzo
daleko przed nami. Dla porównania, w systemach transmisji elektrycznej osiąga się szybkości
rzędu zaledwie kilku Gb/s.
Światłowody wyparły przewody miedziane praktycznie we wszystkich systemach
telekomunikacyjnych pracujących na dużych odległościach, a w najbliższym czasie
przewiduje się, że zastąpią również łącza lokalne – np. sieci wewnątrz budynków (LAN –
Local Area Network).
Analiza parametrów światłowodowego toru transmisji sygnałów umożliwia zrozumienie
działania i ograniczeń światłowodowych łączy telekomunikacyjnych z inżynierskiego punktu
widzenia.
6.2 Wiadomości ogólne
Transmisja danych i podstawowe elementy toru transmisji
Istnieją dwa podstawowe rodzaje transmisji: analogowa i cyfrowa. W obydwu
przypadkach nośnikiem informacji jest zmienny w czasie sygnał świetlny. Ogólny schemat
układu transmisji przedstawiono na rys. 6.1a. W układach transmisji analogowej sygnał
wejściowy mający postać przebiegu prądu elektrycznego przetwarzany jest na sygnał świetlny
z modulacją natężenia. W uproszczeniu można powiedzieć, że zmiany natężenia prądu
elektrycznego zmieniane są w odpowiednie zmiany natężenia światła. Tę funkcje realizuje
blok oznaczony jako modulator (rys.6.1a), zintegrowany z nadajnikiem (przetwornikiem
elektro-optycznym). W układzie transmisji analogowej informacja zawarta w sygnałach
elektrycznym i świetlnym nie podlega żadnej dodatkowej obróbce.
Inaczej pracują systemy transmisji cyfrowej, w których wejściowy analogowy sygnał
elektryczny jest kodowany do postaci binarnej i w takiej formie jest przesyłany przez
światłowód. W tego typu układzie w skład modulatora wchodzi również urządzenie kodujące.
W przypadku układów cyfrowych transmitowana jest seria impulsów świetlnych
odpowiadających: „zerom” i „jedynkom”.
Copyright:
Zakład Techniki Optycznej
Instytut Mikromechaniki i Fotoniki
Politechnika Warszawska
autor: mgr inż. Witold Górski
W systemach telekomunikacyjnych stosowane są układy transmisji cyfrowej, ze względu
na większą pojemność informacji sygnału cyfrowego w porównaniu z sygnałem analogowym.
Schemat blokowy najprostszego cyfrowego systemu transmisji danych wykorzystującego
światłowód pokazano na rys. 6.1b. Dane przychodzące do nadajnika są kodowane, a następnie
przechodzą przez filtr nadawczy i modulują prąd nadajnika optycznego, którym może być
dioda elektroluminescencyjna lub laser półprzewodnikowy. Powstałe impulsy świetlne
wprowadzane są do światłowodu i po przejściu jego długości trafiają do detektora
fotooptycznego, gdzie zamieniane są na impulsy elektryczne. Detektorem fotooptycznym
najczęściej jest dioda p-i-n. W odbiorniku sygnał jest filtrowany, próbkowany i w układzie
decyzyjnym zamieniany z powrotem na sygnał binarny, który następnie jest dekodowany.
Układ synchronizacji, podobnie jak w innych systemach transmisji cyfrowej, potrzebny jest
do zsynchronizowania zegara układu odbiorczego z zegarem układu nadawczego.
W odróżnieniu od systemów transmisji wykorzystujących kanały elektryczne, kanał
światłowodowy nie może przenosić sygnałów o polaryzacji ujemnej. Dlatego alfabet symboli
transmisyjnych jest w przeważającej liczbie przypadków dwuelementowy: symbolowi 0
odpowiada minimalna (zwykle zerowa) moc sygnału optycznego, zaś symbolowi 1 moc
możliwie duża. Inną charakterystyczną cechą toru światłowodowego jest to, że najczęściej
pojedynczy światłowód wykorzystywany jest do transmisji tylko w jednym kierunku, przy
czym zaznaczyć trzeba, że istnieją możliwości transmisji dwukierunkowej po jednym
światłowodzie.
a)
światłowód
nośnik
Modulator
Demodulator
sygnał
sygnał
b)
Dane
Koder
Nadajnik
i filtr
nadawczy
Foto
detektor
Filtr
odbiorczy
Układ
decyzyjny
Dekoder
Dane
S(t)
Układ
synchronizacji
Moduł nadawczy
Światłowód
Moduł odbiorczy
Rys.6.1. Podstawowy układ transmisji światłowodwej: a) schemat ogólny (transmisja analogowa lub
cyfrowa); b) układ do transmisji cyfrowej s(t) – zakodowany sygnał.
Moduł nadawczy
Zadaniem modułu nadawczego jest zakodowanie i wprowadzenie sygnału świetlnego do
światłowodu. Źródłem światła najczęściej jest laser półprzewodnikowy. Szczegóły dotyczące
budowy i zasady działania zawarte są w [1].
48
Światłowód
Światłowód jest to cienkie włókno szklane o standardowej średnicy 125 µm i przekroju
kołowym. Można w nim wyróżnić dwa obszary – centralnie położony rdzeń i otaczający go
płaszcz. Rdzeń ma współczynnik załamania nieco wyższy od płaszcza i głównie w nim
rozchodzi się światło. Istnieją dwa zasadnicze typy światłowodów włóknistych:
• światłowody jednomodowe o małej średnicy rdzenia (typowa średnica 5 µm)
• światłowody wielomodowe o znacznie większej średnicy rdzenia (typowo 50µm lub 62.5
µm)
Dodatkowo, światłowody wielomodowe dzielą się ze względu na profil współczynnika
załamania w rdzeniu: skokowy lub gradientowy (paraboliczny).
Pojęcie modowości w technice światłowodowej odnosi się do falowego opisu transmisji fali
świetlnej. Modem (z ang. „sposób”) nazywany jest pewien charakterystyczny rozkład
przestrzenny
energii fali świetlnej w płaszczyźnie przekroju poprzecznego rdzenia
światłowodu.
Modowość światłowodu jest jego cechą konstrukcyjną zależną głównie od różnicy
współczynników załamania pomiędzy rdzeniem i płaszczem oraz jego wymiarów
geometrycznych. Światłowód zaprojektowany tak, aby rozchodził się w nim tylko jeden mod
(zwany modem podstawowym LP 01) nazywany jest światłowodem jednomodowym. Należy
dodać, że z każdym światłowodem jednomodowym związana jest pewna określona długość
fali λc,zwana długością fali odcięcia. Dla fal dłuższych od λc światłowód jest jednomodowy,
natomiast dla krótszych – wielomodowy. Rozkłady energii w rdzeniu dla typowych modów
pokazano na rys. 6.2.
Rys. 6.2 Rozkład energii w rdzeniu dla czterech pierwszych modów LP.
W typowych warunkach w światłowodzie wielomodowym rozchodzi się do kilkuset różnych
modów. Mody te różnią się przede wszystkim prędkością i polaryzacją, co jest istotnym
źródłem zakłóceń w torze transmisyjnym.
Oprócz rdzenia również w płaszczu dochodzi do transmisji energii, między innymi z powodu
efektów tunelowania lub zaburzenia geometrii włókna (np. poprzez silne wygięcie włókna).
49
Energia, która przedostała się do płaszcza światłowodu zazwyczaj jest energią straconą - są
to tzw. mody wyciekające.
Moduł odbiorczy
Zadaniem modułu odbiorczego jest detekcja sygnału świetlnego na wyjściu linii
światłowodowej oraz jego obróbka: dekodowanie, eliminacja błędów itp. W systemach
transmisji światłowodowej jako detektory wykorzystuje się fotodiody p-i-n oraz fotodiody
lawinowe. Detektory te wykorzystują generację nośników w złączu p-n spolaryzowanym
zaporowo. Szczegóły dotyczące budowy i działania detektorów zawarte są w [1].
Uproszczony opis propagacji światła w światłowodzie z zastosowaniem optyki
geometrycznej
Optyka geometryczna daje uproszczony i prawidłowy opis zjawisk optycznych pod
warunkiem, że niejednorodności współczynnika załamania mają wymiary znacznie większe
od długości fali świetlnej. Jeżeli pominiemy wszelkie ewentualne odstępstwa od profilu
współczynnika załamania w światłowodzie (wady technologiczne), to wymiary samego
światłowodu wielomodowego (średnica rdzenia 50µm lub 62.5 µm) pozwalają na
zastosowanie tej metody opisu (długość fali świetlnej zbliżona jest do 1µm). Należy jednak
pamiętać, że optyka geometryczna stanowi jedynie przybliżenie i nie nadaje się do
rozpatrywania wszystkich zjawisk w optyce.
Powierzchnia czołowa rdzenia światłowodu stanowi granicę dwóch ośrodków - powietrza
o współczynniku załamania n0 = 1 i szkła, z jakiego
jest wykonany rdzeń n1 (rys.6.3). Promień światła
padając na tę granicę ulega załamaniu zgodnie z
zależnością (prawo Snelliusa):
n0 sinα = n1 sinα1
(6.1)
Następnie, załamany promień dociera do granicy
ośrodków: rdzeń / płaszcz. Aby promień mógł dalej
Rys. 6.3 Bieg promienia w pobliżu czoła
biec wewnątrz rdzenia na tej granicy musi dojść do
światłowodu.
całkowitego wewnętrznego odbicia. Spełnienie
tego warunku uzależnione jest bezpośrednio od
wartości kąta padania na granicę rdzeń / płaszcz a pośrednio od wartości kąta padania
promienia na czoło światłowodu.
Odpowiednio na granicy rdzeń / płaszcz kąt α0 musi być większy od kąta granicznego dla
ośrodków n1/n2, co odpowiada warunkowi nie przekroczenia przez kąt α pewnej wartości
zwanej kątem akceptacji αmax. Korzystając z podstawowych zależności geometrycznych i
prawa Snelliusa można napisać:
sin α max
⎛n
= n1 1 − ⎜⎜ 2
⎝ n1
2
⎞
⎟⎟ = n12 − n22 = NA
⎠
(6.2)
Wartość sinαmax nosi nazwę apertury numerycznej światłowodu (NA) i stosuje się zarówno
do światłowodów wielomodowych jak i jednomodowych, chociaż dla tych ostatnich parametr
ten ma mniejsze znaczenie. Powyższe zależności prawdziwe są dla światłowodów o profilu
skokowym.
50
6.2 Jakość transmisji w światłowodzie
Tłumienie światłowodu
Zjawisko tłumienia w światłowodzie skutkuje obniżeniem amplitudy przesyłanego sygnału.
Podstawowymi źródłami tłumienia są:
ƒ Niejednorodności i zanieczyszczenia materiału rdzenia.
ƒ Absorpcja promieniowania.
ƒ Obecność zanieczyszczeń.
ƒ Uszkodzenia mechaniczne.
Dyspersja chromatyczna i modowa
Dyspersja jest to zależność parametrów ośrodka od częstotliwości sygnału (dyspersja
falowodowa) i długości fali promieniowania przechodzącego przez ten ośrodek (dyspersja
materiałowa). W literaturze często używa się terminu dyspersji chromatycznej,
oznaczającego zjawiska wynikające zarówno z dyspersji falowodowej jak i materiałowej.
Podstawowym efektem dyspersji falowodowej jest rozmycie czasowe impulsu prowadzące do
ograniczenia szybkości transmisji. Wynika to z faktu, że widmo częstotliwościowe impulsu
(np. o kształcie Gaussa) zawiera zwykle pewien zestaw częstotliwości, z których każda
przemieszcza się w światłowodzie z inną prędkością. Impuls wyjściowy staje się więc
rozmyty a jego amplituda ulega obniżeniu.
Dyspersja materiałowa powoduje podobny efekt, przy czym przyczyną jest niezerowa
szerokość linii widmowej lasera półprzewodnikowego.
Dyspersja modowa występuje a)
jedynie
w
światłowodach
wielomodowych.
Przy
sprzężeniu źródła światła ze
światłowodem wielomodowym
zostają
wzbudzone
mody b)
różnych rzędów. Ponieważ
każdy z modów propaguje się w
światłowodzie
z
różną
prędkością,
różne
mody
docierają
do detektora w c)
różnych czasach. Powoduje to
rozmycie czasowe impulsu,
analogiczne
do
rozmycia
Rys.6.4. Bieg promieni oraz poszerzenie impulsu (dyspersja) w
spowodowanego
dyspersją
światłowodach:
a) wielomodowym skokowym, b) wielomodowym
chromatyczną.
Uproszczona
gradientowym, c) jednomodowym
ilustracja zjawiska dyspersji
oraz sposobów rozchodzenia się
światła różnych typach światłowodów została przedstawiona na rys. 6.4
Parametry światłowodów telekomunikacyjnych
Parametry światłowodów telekomunikacyjnych są bezpośrednio związane z właściwościami
transmisji. Jako dane fabryczne podaje się wartości następujących parametrów:
Tłumienność [dB/km] – określa stopień obniżenia amplitudy sygnału po przejściu przez
światłowód. Wartość tego parametru wyznacza się z zależności:
51
⎛ A ⎞1
L = 20 log⎜⎜ 1 ⎟⎟ (6.3)
⎝ A2 ⎠ S
(6.3)
gdzie: A1 – amplituda sygnału wejściowego, A2 – amplituda sygnału wyjściowego, S –
długość odcinka światłowodu w kilometrach
W katalogach podaje się tłumienność dla dwóch długości fali λ=0.85µm i λ=1.3µm na
długości 1 km.
Wartość tłumienności zależy przede wszystkim od rodzaju materiałów rdzenia i płaszcza
światłowodu.
Przykładowo dla światłowodu wielomodowego gradientowego, którego materiał rdzenia
stanowi szkło kwarcowe domieszkaowne germanem, a płaszcza czyste szkło kwarcowe,
tłumienność wynosi: 4dB/km (λ=0.85µm) oraz 0.5dB/km (λ=0.85µm).
Pasmo przenoszenia [MHz*km] – 3dB pasmo częstotliwościowe światłowodu (f3dB)
zdefiniowane jest jako częstotliwość modulacji amplitudowej idealnego źródła światła, dla
której moc optyczna na wyjściu światłowodu spada o połowę w stosunku do mocy dla niskich
częstotliwości. Parametr ten ma kluczowe znaczenie dla systemów transmisji cyfrowej – im
więcej impulsów w jednostce czasu jest w stanie przenieść światłowód tym wyższa jest
szybkość transmisji. Ograniczenie częstotliwości przenoszonych sygnałów związane jest ze
zjawiskiem dyspersji. Związek czasowego poszerzenia impulsu ∆tm z parametrem f3dB jest
następujący:
f 3dB ⋅ ∆t m = 0.44
(6.4)
Wartość parametru f3dB zależy przede wszystkim od typu światłowodu. Dla światłowodów
jednomodowych osiąga ono wartości ponad 1000MHz, dla światłowodów wielomodowych
gradientowych i skokowych odpowiednio: 400 i 30 MHz.
Parametry jakości światłowodowego toru transmisji
Światłowodowy tor transmisji sygnału oprócz światłowodu zawiera szereg elementów
optoelektronicznych, które są istotnym źródłem błędów transmisji (rys.6.1).
Podsumowując informacje z poprzednich rozdziałów można określić następujące zjawiska
wpływające na jakość transmisji w całości toru:
Zakłócenia, których źródłem jest moduł nadawczy:
- szumy lasera półprzewodnikowego: fazowy, natężenia oraz modowy
- skończona szerokość widmowa promieniowania lasera półprzewodnikowego
- szumy i niestabilność układów generujących
Zakłócenia, których źródłem jest światłowód:
- tłumienie
- poszerzenie czasowe impulsu (dyspersja)
Zakłócenia, których źródłem jest moduł odbiorczy:
- szumy detektora: śrutowy i termiczny
- pasmo przenoszenia układu detekcyjnego
52
Parametry jakości transmisji:
Elementowa stopa błędów (w literaturze anglojęzycznej BER – bit error rate) określona
przez zależność:
pe = (liczba bitów błędnie odebranych) / (całkowita liczba nadanych bitów)
(6.5)
SNR – Stosunek amplitudy sygnału do amplitudy szumu (ang. Signal to Noise Ratio) obniża
się zarówno pod wpływem dyspersji (obniżenie maksimum impulsu), jak i tłumienia
światłowodu.
Zmniejszenie lub nawet eliminację błędów transmisji osiąga się poprzez zastosowanie
specyficznych systemów filtrujących oraz nadmiarowych systemów kodowych,
zabezpieczających przed utratą części informacji.
6.3 Przebieg ćwiczenia
Do wykonania ćwiczenia student otrzymuje: moduł toru transmisji (analogowej),
generator funkcyjny, oscyloskop oraz komputer wyposażony w kartę akwizycji obrazów
(frame grabber), kamerę oraz kartę muzyczną. W układzie sterującym modułu transmisji
stosowana jest modulacja amplitudowa z laserem półprzewodnikowym o długości fali λ=0.65
µm. Zainstalowane w komputerze oprogramowanie pozwala na rejestrację obrazów z kamery
przy użyciu karty frame grabber oraz rejestrację sygnałów dźwiękowych przy pomocy karty
muzycznej. Badany światłowód jest typu wielomodowego gradientowego 125/50. Długość
odcinka w szpuli wynosi 1 km. Efektywny grupowy współczynnik załamania (IOR) wynosi
1.482 dla λ=0.85 µm.
1. Zestawienie układu transmisji w powietrzu.
Zestawić układ przedstawiony na rys.6.5.
GENERATOR
FUNKCYJNY
OSCYLOSKOP
A
B
HF
STEROWNIK
LASER
PÓŁPRZEWODNIKOWY
światło z lasera
DETEKTOR
Rys.6.5. Układ do transmisji sygnału w powietrzu. Uwaga: koniki z detektorem i laserem poza
ławą!
Pokrętło wzmocnienia na sterowniku nie powinno przekraczać położenia centralnego.
Przesterowanie powoduje dodatkowe szumy i silne zniekształcenia sygnału.
⇒ Ustawienia generatora: typ przebiegu: sinus; częstotliwość: 100 kHz; amplituda sygnału:
0.5V
53
⇒ Wyregulować wzajemne położenie lasera i detektora tak, aby plamka światła oświetlała
centralnie powierzchnię detektora.
⇒ Pokrętłem wzmocnienia na detektorze ustawić prawidłowy poziom sygnału wyjściowego
z detektora, to znaczy taki, przy którym przebieg sygnału wejściowego (kanał A
oscyloskopu) i wyjściowego (kanał B) są takie same.
⇒ Po dokonaniu regulacji nie zmieniać położeń pokręteł wzmocnienia.
2. Zestawienie układu transmisji w światłowodzie
Pomiar tłumienności światłowodu
Zestawić układ przedstawiony na rys. 6.6.
⇒
⇒
⇒
⇒
Nie zmieniać położeń pokręteł wzmocnienia na sterowniku i detektorze!
Ustawienia generatora jak w.p1.
Koniki z laserem i detektorem ustawione na ławie.
W razie konieczności doregulować manipulator XYZ. Optymalne ustawienie odpowiada
sytuacji, kiedy na wyjściu światłowodu natężenie światła osiąga maksimum.
⇒ W razie potrzeby doregulować detektor względem obiektywu mikroskopowego 2 w taki
sposób, aby plamka światła pokrywała jak największy obszar detektora.
⇒ Porównać przebiegi sygnałów z kanałów A i B oscyloskopu.
Z zależności (6.3) wyznaczyć tłumienie L światłowodu:
A1 = amplituda sygnału wejściowego (kanał A)
A2 = amplituda sygnału wyjściowego (kanał B)
GENERATOR
FUNKCYJNY
OSCYLOSKOP
A
B
HF
STEROWNIK
LASER
PÓŁRZEWODNIKOWY
światło z lasera
DETEKTOR
Światłowód
Obiektyw
mikroskopowy 1
Obiektyw
mikroskopowy 2
Manipulator
XYZ
Rys. 6.6. Układ do transmisji sygnałów w światłowodzie
Pytania
Porównać wynaczoną wartość L z danymi z certyfikatu.
Zinterpretować różnice.
54
Pomiar prędkości rozchodzenia się światła w światłowodzie
⇒ Zmierzyć prędkość rozchodzenia się światła w światłowodzie na podstawie pomiaru
przesunięcia przebiegów z kanału A i B oscyloskopu ts. Prędkość światła obliczyć ze
wzoru:
gdzie:
v=
S
ts − t f
S- długość światłowodu
ts – przesunięcie czasowe sygnału wyjściowego w torze transmisji ze światłowodem
tf – opóźnienie czasowe fotoelementu = 0.15µs
Pytania:
Podać fizyczną interpretację otrzymanego wyniku. Czy wyznaczona prędkość v różni się od
prędkości światła w próżni / powietrzu ? Co można powiedzieć o współczynniku załamania
rdzenia światłowodu ? Porównać z katalogową wartością współczynnika załamania i
skomentować różnice.
Pomiar pasma przenoszenia układu transmisji ze światłowodem
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
Ustawić pokrętło wzmocnienia na detektorze na maksimum
Ustawić generator na zakresie 200kHz
Ustawić częstotliwość 20kHz
Wyłączyć kanał A w oscyloskopie
Obserwować amplitudę przebiegu w kanale B (wyjście toru transmisji).Zwiększać
częstotliwość generowanego przebiegu do osiągnięcia wartości 2.1 MHz (w trakcie
konieczna jest zmiana zakresu na 2 MHz). Sporządzić wykres amplitudy sygnału
względem częstotliwości.
⇒ Na podstawie wykresu wyznaczyć pasmo przenoszenia toru transmisji f3dB
⇒ Z zależności (6.4) wyznaczyć poszerzenie czasowe impulsu ∆tm
Pytania:
Czy wyznaczona wartość f3dB jest typowa dla badanego światłowodu ? Z czego wynikają
różnice ?
Zaproponuj układ eksperymentalny, w którym można byłoby zaobserwować poszerzenie
czasowe impulsu.
Zestawienie układu transmisji obrazu - wariantowo z transmisją dźwięku
⇒ Podłączyć kamerę bezpośrednio do wejścia karty Frame Grabber (koncówka przewodu
oznaczona). Karta FG umożliwia rejestrację obrazów w pamięci komputera.
⇒ Uruchomić program Photonics Laboratory (skrót znajduje się na pulpicie).
⇒ Zarejestrować przykładowy obraz.
Podstawowa obsługa programu Photonics Laboratory (PL):
Inicjacja frame grabbera: HARDWARE =>FRAME GRABBER
Obraz on-line: LIVE
55
Zapisywanie obrazu na dysku: GRAB => OK. => FILE =>SAVE
Otwieranie pliku z obrazem: FILE =>OPEN
⇒ Zestawić układ jak na rys.6.7. Sygnał telewizyjny z kamery przesyłany jest przez
światłowodowy tor transmisji.
KAMERA
FRAME
GRABBER,
KOMPUTER
HF
STEROWNIK
światło z lasera
LASER
PÓŁPRZEWODNIKOWY
DETEKTOR
Światłowód
Obiektyw
mikroskopowy 1
Obiektyw
mikroskopowy 2
Manipulator
XYZ
Rys.6.7. Układ do transmisji i rejestracji sygnału telewizyjnego.
⇒ Ustawić pokrętło wzmocnienia na detektorze na maksimum
⇒ Zarejestrować ten sam lub podobny obraz.
⇒ Porównać jakość obrazów: zarejestrowanego bezpośrednio i z udziałem toru
światłowodowego.
⇒ Ustawić obraz w trybie on-line.
⇒ Zwrócić uwagę na zmianę jakości obrazu pod wpływem drgań stołu.
Wyjście
słuchawkowe
CDROM
Zestawienie układu transmisji dźwięku
⇒ Zestawić układ jak na rys. 6.8. Do napędu CDROM włożyć płytę dostarczoną przez
prowadzącego. Uruchomić odtwarzanie płyty.
⇒ Zaobserwować transmisję dźwięku i ocenić jej jakość.
HF
STEROWNIK
KARTA
MUZYCZNA
KOMPUTER
GŁOŚNIK
światło z lasera
DETEKTOR
LASER
PÓŁPRZEWODNIKOWY
Światłowód
Obiektyw
mikroskopowy 1
Manipulator
XYZ
Obiektyw
mikroskopowy 2
Rys. 6.8. Układ do transmisji dźwięku.
56
Uwaga: wyniki pomiarów, obliczenia i odpowiedzi na pytania zamieścić w
sprawozdaniu.
W sprawozdaniu nie opisywać sposobu wykonania ćwiczenia i wykorzystanego sprzętu
pomiarowego !
PO ZAKOŃCZENIU ĆWICZENIA:
1. ZDJĄĆ Z ŁAWY KONIKI: Z LASEREM PÓŁPRZEWODNIKOWYM ORAZ
DETEKTOREM I USTAWIĆ NAPRZECIW SIEBIE.
2. POKRĘTŁA WZMOCNIENIA NA DETEKTORZE I STEROWNIKU USTAWIĆ
W POŁOŻENIU MINIMALNYM
6.4 Literatura uzupełniająca
1 J.Siuzdak „Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej”, Wydawnictwa
Komunikacji i Łączności, Warszawa 1999
2 M.Szustakowski: „Elementy techniki światłowodowej”, WNT, Warszawa 1992
3 http://acept.asu.edu/courses/phs110/course_info/class_notes/reflection/fiber/fiber.html
4 http://www.worldwidefiberopticcable.com/
Zestawienie wykorzystywanego sprzętu:
1. Generator funkcyjny NDN
2. Oscyloskop HAMEG
3. Komputer z karta Frame Grabber MVDelta, kartą muzyczną, zestawem głośników i
mikrofonem i programem Photonics Laboratory
4. Płyta CDROM z muzyką
5. Kamera kolorowa mała z zasilaczem
6. Laser półprzewodnikowy ze sterownikiem
7. Detektor
8. Głosnik czarny z wejściem chinch
9. Światłowód – szpula 1 km.
10. Ławy Cobrabid –2szt.
11. Manipulator światłowodowy Cobrabid z obiektywem mikroskopowym 10x
12. Manipulator światłowodowy „złoty”
13. Koniki ze śrubami mikrometrycznymi – 2 szt.
14. Koniki zwykłe wysokie – 2szt.
15. Uchwyt ZHL do lasera półprzewodnikowego
16. Uchwyt samocentrujący do obiektywu mikroskopowego
17. Obiektyw mikroskopowy 10x
18. Przewody BNC, CHINCH + przejściówki
57