18140

Методы стыковки световода с источником излучения (прямая стыковка, применение фоконов)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 6. Методы стыковки световода с источником излучения прямая стыковка применение фоконов Существенный вклад в потери излучения вносит несоответствие параметров излучателя и входных характеристик световода. Основными факторами определяющими потери явля

Русский

2013-07-06

214.29 KB

18 чел.

Лекция 6.

Методы стыковки световода с источником излучения

(прямая стыковка, применение фоконов)

Существенный вклад в потери излучения вносит несоответствие параметров излучателя и входных характеристик световода.

Основными факторами, определяющими потери, являются:

  1.  несоответствие геометрических размеров излучающей площадки и торца световода;
  2.  несоответствие угловых размеров индикатрисы излучения и числовой апертуры световода.

Если, например, источником излучения является люминесцентный светоизлучающий диод (СИД), то излучающая площадка может составлять:

(мм2)

Площадь входного торца сердцевины световода в тоже время составляет:

(мм2)

СИД могут быть использованы при вводе излучения в жгуты, включающие тысячи световодов. В устройствах ввода излучения в ВОЛС применяются полупроводниковые лазеры с плоской излучающей поверхностью или со встроенной линзой. Размер перетяжки лазерного пучка в таких излучателях составляет 0.8 … 0.3 мкм. Для полупроводниковых лазеров геометрическое виньетирование отсутствует и остаётся только угловое виньетирование, определяемое несоответствием апертур.

Индикатрисы СИД имеет следующую конфигурацию (рис. 6.1):

Рис. 6.1. Индикатриса СИД:

А – без встроенной линзы; В – со встроенной линзой.

Эффективность ввода излучения в световод от СИД и лазеров можно оценить, пользуясь следующим соотношением:

  (6.1)

где:

мощность излучения, вводимая в световод; 

– коэффициент заполнения индикатрисы излучения; 

– показатель степени, характеризующий форму индикатрисы излучения источника;

площадь сердцевины волоконного световода; 

активная площадь излучения источника; 

– числовая апертура;

мощность излучения источника. 

Для СИД показатель степени составляет , для лазеров – .

Для повышения эффективности ввода излучения в световод применяются следующие устройства:

  1.  фоконы;
  2.  микролинзы;
  3.  градиентные линзы;
  4.  сферические линзы;
  5.  оплавление торца световода;
  6.  различные комбинации сферических и градиентных линз.

Оценка эффективности прямой стыковки источника и световода

При оценке потерь при методе прямой стыковки необходимо учитывать геометрическое и угловое виньетирование.

Методика расчета потерь для многомодового световода включает следующие пункты:

  1.  определение размеров перетяжки лазерного пучка по осям ХУ:

     (6.2)

     (6.3)

где:

, – угловые размеры индикатрисы излучения лазера в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

– длина волны излучения.   

  1.  определение коэффициента геометрического виньетирования:

     (6.4)

     (6.5)

где:

– радиус сердцевины световода.

  1.  определение числовой апертуры световода:

    (6.6)

  1.  определение коэффициента углового виньетирования:

     (6.7)

     (6.8)

  1.  определение с помощью номограммы коэффициентов пропускания при геометрическом и угловом виньетировании:

    (6.9)

В случае одномодового световода необходимо учитывать, что поскольку размер световода соизмерим с длиной волны, часть электромагнитной энергии распространяется за пределами сердцевины. Поэтому вводят понятие эффективного радиуса одномодового световода, который всегда больше реального.

Для определения этого радиуса используется следующее соотношение:

   (6.10)

где:

– диаметр сердцевины световода.

– нормированная частота;

  1.  определение коэффициента линейного виньетирования с учетом эффективного радиуса:

    (6.11)

    (6.12)

  1.  определение  коэффициента пропускания при линейном виньетировании:

        (6.13)

  1.  определение по номограмме  определяют и .
  2.   определение коэффициента пропускания устройства ввода:

      (6.14)

Номограмма зависимости i от коэффициента виньетирования i (при i>1,37-i=1)

i

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,0

0,000

20

020

21

041

20

061

20

081

20

101

20

121

20

141

20

161

20

181

20

0,1

0,201

20

221

19

240

19

259

19

278

19

297

19

316

19

335

18

353

18

371

18

0,2

0,389

18

407

18

425

17

442

17

458

17

475

17

492

17

508

16

524

16

540

15

0,3

0,555

15

570

15

585

14

599

14

613

14

627

14

641

13

654

13

667

12

679

12

0,4

0,691

12

703

12

715

11

726

11

737

11

748

11

759

10

769

10

778

9

787

10

0,5

0,797

9

806

8

814

8

822

9

831

8

839

7

846

7

853

7

860

7

867

6

0,6

0,873

6

879

6

885

5

891

5

896

6

902

5

907

5

912

4

916

5

921

4

0,7

0,925

3

928

4

932

4

936

4

940

4

944

3

947

3

950

3

953

2

955

3

0,8

0,958

3

961

2

963

2

965

2

967

3

970

2

972

2

974

1

975

1

976

1

0,9

0,978

2

980

1

981

1

982

1

983

1

984

1

985

1

986

1

987

1

988

1

1,0

0,989

1

990

1

991

0

991

1

992

0

992

1

993

1

994

0

994

0

994

1

1,1

0,995

0

995

1

996

0

996

0

996

1

997

0

997

0

997

0

997

1

998

1

1,2

998

0

998

0

998

0

998

0

998

1

999

0

999

0

999

0

999

0

999

0

Устройство ввода излучения в световод с применением фокона

Схема устройства ввода показана на рис.6.2.

Рис.6.2. Схема устройства ввода излучения в световод с применением фокона

Для фокона необходимо определять оптимальное значение продольного увеличения, которое при использовании многомодового световода равно:

       (6.15)

Поперечное увеличение фокона определяется соотношением:

    (6.16)

где:

– продольное увеличение.

На основании геометрических размеров фокона его поперечное увеличение может быть определено соотношением:

   (6.17)

Коэффициент геометрического виньетирования определяют следующим соотношением:

       (6.18)

     (6.19)

Между коэффициентом углового и геометрического виньетирования существует следующая зависимость:

         (6.20)

         (6.21)

По номограмме определяют коэффициент пропускания, а суммарные коэффициенты пропускания узла ввода равны:

        (6.22)

При вводе излучения в одномодовый световод с применением фокона оптимальное продольное увеличение равно:

    (6.23)

Далее определяется поперечное увеличение фокона и радиус малого торца фокона.

Коэффициенты геометрического виньетирования определяются по формулам:

     (6.24)

     (6.25)

Коэффициенты  углового виньетирования определяются по формуле:

     (6.26)

     (6.27)

Коэффициент пропускания при геометрическом виньетировании определяется по формуле:

                  (6.28)

Коэффициенты пропускания при угловом виньетировании определяются по номограмме.

Общий коэффициент пропускания устройства ввода излучения определяется соотношением:

       (6.29)

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73853. Симеон Гордый, Иван Красный, Дмитрий Донской. Борьба за сохранение старшинства 63 KB
  Дмитрий Иванович. После Ивана Красного остались его два малолетних сына – Дмитрий род. Ранняя смерть великого князя и отсутствие взрослого преемника – князем Москвы стал Дмитрий Иванович – ему еще не было девяти лет – вновь поставил вопрос о старшинстве Москвы.
73854. Ранняя Русская держава. Олег, Игорь. Походы на Византию 88 KB
  В правление Ольги многое будет упорядочено Святослав пойдет по стопам своих предшественников но его политика завершится крахом. После гибели Игоря в Киеве остался его малолетний сын Святослав и вдова Ольга. а Святослав родился не ранее 935 – 940 г. но в этом случае Святослав стал бы полноправным правителем ему было бы 16 лет в то время как ПВЛ говорит о его детском возрасте.
73855. Начало правления Владимира Святославича. Языческая реформа. Выбор вер 161.5 KB
  Перун – бог громовержец, его Владимир сделал главным богом, перед ним постоянно горел огонь. Хорс и Дажьбог – ипостаси солнечного божества, Стрибог – родоначальник ветров, ветры – стрибожьи внуки, Симаргл/Семаргл – спорно – либо божество
73856. Начало княжеских усобиц при Святополке Изяславиче. Нашествия половцев 177.5 KB
  Вопрос с Киевским престолом. Теперь правами на Киев согласно праву старшинства обладали сыновья Изяслава из которых в живых остался только Святополк затем сыновья Святослава и только затем сыновья Всеволода. Киев мог бы занять и Владимир Мономах однако этого он не сделал опасаясь вражды со Святополком. Святополк пришел в Киев и был принят киевлянами с радостью.
73857. Новгородская земля 149.5 KB
  Участие Новгорода во Владимирских усобицах. После разгрома Ростиславичей в борьбе за Владимир Новгородцам для противостояния с Всеволодом Большое гнездо пришлось идти на союз со Смоленском. И новгородцы призвали сына киевского князя Святослава Всеволодовича Черниговского Владимира.
73858. Роль налога как основной категории налогового права 110.5 KB
  Роль налога как основной категории налогового права. Понятие налога и виды налогов. Категория налога исследуется учеными с различных позиций. Финансовый аспект связан с выражением экономической сущности налога и проявляется в экономической природе отношений возникающих между государством и налогоплательщиком.
73859. Характеристика элементов юридической конструкции налога. 235.5 KB
  Характеристика элементов юридической конструкции налога. Между элементами юридической конструкции налога образуются системные связи которые определяют особенности функционирования этой системы и определяют характеристики устанавливаемого налога как целостного правового механизма. Поэтому целесообразно рассматривать характеристики элементов юридической конструкции налога в той последовательности в которой они используются при формировании законопроекта о конкретном налоге и при исследовании действующих законов о налогах. Группа элементов...
73860. Налоговое право как подотрасль финансового права 58 KB
  Налоговое право как подотрасль финансового права. Понятие подотрасли налогового права и его место в системе финансового права. Налоговое право в качестве подотрасли финансового права начинает формироваться с конца 20 века в связи с законодательным установлением в Российской Федерации системы налогообложения нового типа. Подотрасль налогового права включает всю совокупность юридических норм осуществляющих правовое регулирование в сфере налогообложения.
73861. Федеральные налоги и сборы 341 KB
  Налогоплательщиками налога на добавленную стоимость признаются: организации; индивидуальные предприниматели; лица признаваемые налогоплательщиками налога на добавленную стоимость в связи с перемещением товаров через таможенную границу Таможенного союза определяемые в соответствии с таможенным законодательством Таможенного союза и законодательством Российской Федерации о таможенном деле. Освобождение не применяется также в отношении обязанностей возникающих в связи с ввозом товаров на территорию Российской Федерации и иные территории...