42191

Принцип работы волоконно-оптического датчика (ВОД) магнитного поля и электрического тока

Лабораторная работа

Физика

Однако применение различных ВОД электромагнитных полей сдерживается наличием у них относительно высокой чувствительности коэффициента преобразования датчика к температуре обусловленной температурным дрейфом характеристик вещества чувствительного элемента. Чувствительность ВОД к магнитному полю и электрическому току определяется коэффициентом преобразования чувствительного элемента ЧЭ который пропорционален углу Фарадея . Однако увеличение L в Bi12SiO20 может привести к проявлению влияния ряда нелинейных эффектов на магнитооптическую...

Русский

2013-10-27

862 KB

9 чел.

  1.  Цель работы

Целью работы является ознакомление с принципом работы волоконно-оптического датчика (ВОД) магнитного поля и электрического тока, а также проведение математического моделирования чувствительного элемента (ЧЭ) ВОД магнитного поля и электрического тока.

  1.  Краткие теоретические сведения

Волоконно-оптические датчики электромагнитных полей находят всё более широкое применение в энергетике, так как позволяют эффективно решать задачи по  измерению величины тока в цепях электрических станций и линиях электропередач. Основными преимуществами волоконно-оптических датчиков являются отсутствие помех, наводимых мощными электромагнитными полями в измерительных системах на основе электрического тока, простота конструкции волоконно-оптических датчиков и их сравнительно низкая стоимость.

Однако применение различных ВОД электромагнитных полей сдерживается наличием у них относительно высокой чувствительности коэффициента преобразования датчика к температуре, обусловленной температурным дрейфом характеристик вещества чувствительного элемента.

Магнитооптическая модуляция света в кристаллах со структурой силленита (Bi12SiO20, Bi12GeO20) возникает как следствие наводимого магнитным полем H кругового двулучепреломления (эффект Фарадея), приводящего к повороту плоскости поляризации световой волны. Особенностью кристаллов Bi12SiO20, Bi12GeO20 является наличие у них естественной оптической активности Θ, поэтому угол поворота плоскости поляризации световой волны, проходящей через кристалл, будет определяться, как сумма двух слагаемых

φ=V·H·L+Θ·L,              (1)

где V – константа Верде Bi12SiO20 или Bi12GeO20;

H – проекция вектора приложенного магнитного поля на направление распространения световой волны в кристалле;

L – длина кристалла;

Θ – коэффициент оптической активности.

Чувствительность ВОД к магнитному полю и электрическому току определяется коэффициентом преобразования чувствительного элемента (ЧЭ), который пропорционален углу Фарадея . Известно, что одним из способов повышения чувствительности ВОД является увеличение угла Фарадея за счет увеличения оптического пути света L в кристалле при многократном прохождении. Однако увеличение L в Bi12SiO20  может привести к проявлению влияния ряда нелинейных эффектов на магнитооптическую модуляцию света и коэффициент преобразования ВОД. В том числе влияния остаточного линейного двулучепреломления (ЛДП), которое всегда присутствует в Bi12SiO20 и определяется дефектами кристалла. Необходимо особо отметить, что предсказать величину ЛДП до изготовления кристалла возможно лишь приблизительно, а измерение этой величины достаточно трудоёмко и дорогостояще, так что является препятствием для серийного производства.

Одним из путей увеличения длины оптического пути является использование отражательной схемы построения чувствительного элемента волоконно-оптического датчика (рис.1). В этом случае используется явление взаимной компенсации влияния оптической активности за прямой и обратный проходы света в кристалле, что позволяет не учитывать её влияние и температурный дрейф оптической активности для датчиков с чётным числом проходов.

Рассмотрим математическую модель для многопроходной схемы ЧЭ (2 и более проходов). Для описания эффекта Фарадея в кристалле со структурой силленита воспользуемся формализмом матриц Джонса. Кристалл рассматривается как среда, обладающая как линейным, так и круговым двулучепреломлением. Матрица Джонса для такой среды имеет вид:

,                 (2)

где

;

C – коэффициент кругового двулучепреломления;

- коэффициент ЛДП;

Lп – длина единичного пробега луча по кристаллу.

Для кристалла Bi12SiO20, Bi12GeO20, находящимся под воздействием магнитного поля, круговое двулучепреломление является суммой собственного кругового двулучепреломления и наведённого эффектом Фарадея:

C = +F,

где - коэффициент собственной оптической активности кристалла;

F = VH,

где V – константа Верде;

H – проекция приложенного магнитного поля на направление распространения световой волны.

Состояние поляризации световой волны на выходе ЧЭ при линейной поляризации на входе описывается вектором Максвелла , где   – компоненты напряжённости электрического поля световой волны.

Для многопроходной схемы (рис.1а) вектор Максвелла имеет вид (для чётного и нечётного числа проходов соответственно):

где N=2(n+1), n=0,1,2…   

(3)

где N=1,2,3…

где

- это угол между разрешёнными направлениями входного и выходного поляризаторов;

- матрица идеального линейного поляризатора;

R() – матрица поворота на угол в двумерной прямоугольной системе координат;

M(m1,C1) и M(m2,C2) – матрицы Джонса для кристалла со структурой силленита, описывающие соответственно прямой и обратный пробеги луча света;

;   ;  ;   .

Интенсивность света I на выходе ЧЭ,  определенная как  будет представлять собой сложную функцию, зависящую от магнитного поля Н и параметров ЧЭ.

,                                 (4)

где Lп и N – длина одиночного пробега луча по кристаллу и число таких пробегов соответственно.

Для многопроходной схемы ВОД, вместо сетчатых поляризаторов реализующей систему «поляризатор-компенсатор» при помощи кристалла-ротатора и уголковых призм (рис.1б), вектор Максвелла имеет вид:

где N=2(n+1), n=0,1,2…

(5)

 где N=1,2,3…      

- матрица Джонса для кристалла-ротатора,

где L0 – длина кристалла-ротатора.

Относительная температурная погрешность выходной интенсивности на интервале температур T1..T2 определяется, как

                                                         (6)

По определению коэффициент преобразования S равен:

,                                      (7)

Пренебрегая потерями на отражение от граней кристалла и принимая интенсивность света I0  на входе равной 1 получаем:

.                                            (8)

Величину температурного дрейфа коэффициента преобразования ЧЭ ВОД на любом заданном интервале температур запишем, как

,                          (9)

где T1 и T2 – границы интервала в 0С. Температурный дрейф в общем случае практически полностью определяется температурным дрейфом двух характеристик материала – собственной оптической активности Θ и константы Верде V.

Однако, как следует из уравнений (3,4,5,7,8), в случае, если ЧЭ ВОД имеет чётное число проходов, то на каждой их паре влияние собственной оптической активности взаимно компенсирует себя, и температурный дрейф коэффициента преобразования определяется только дрейфом константы Верде.

В достаточно точном приближении уравнения дрейфа характеристик материала от температуры можно принять за линейные зависимости

; ,

с различными параметрами для материалов  Bi12SiO20 и Bi12GeO20 (табл.1).

Критичными для линейности функций (4,6,8,9) будут условия  и .  В случае несоблюдения этих условий выражения для интенсивности световой волны I на выходе кристалла и коэффициента преобразования ЧЭ становятся сложными функциями параметров кристалла и магнитного поля.

Отсюда следует, что рассмотрению в качестве изменяемых параметров модели подлежат переменные из следующего множества:

(Ln, α, β, ΔT, H),                  (10)

а результирующими функциями модели будут переменные

(I, ΔI, S, ΔS).                          (11)

Тогда задачу моделирования чувствительного элемента можно определить как нахождение оптимумов функций (11) и областей распределения аргументов (10), для которых эти оптимумы существуют. То есть, речь идёт о многократном вычислении по формулам (2-9) с учётом изменения одного или нескольких параметров.

Задача нахождения оптимальных параметров такой системы трудноразрешима аналитически для числа проходов, большего двух. В этих условиях возникает необходимость прибегнуть к математическому моделированию чувствительного элемента датчика с использованием ПЭВМ.

Упрощая задачу, можно принять магнитное поле H(t) приложенным по высоте датчика, перпендикулярно зеркалам. В этом случае его проекция H в модели будет определяться, как Hп(t)=H(tsin(γ), где γ есть угол между направлением единичного пробега и зеркалом.

Алгоритм моделирования ЧЭ ВОД определяется уравнениями математической модели. Участие человека в моделировании сводится к заданию исходных параметров и выбору из нескольких вариантов решения оптимального по применяемым критериям.

3.Состав и структура средств моделирования ЧЭ ВОД

Для выполнения работы необходима ПЭВМ IBM PC, с операционной системой Windows. В связи с тем, что программа, не будучи требовательной к размеру ОЗУ ПЭВМ, использует значительную часть вычислительной мощности процессора, рекомендуется не выполнять моделирование в фоновом режиме и использовать машины, оснащённые процессором не ниже Pentium-II с тактовой частотой 500 MHz.

Математическое моделирование ЧЭ ВОД магнитного поля и электрического тока осуществляется с помощью программы  BSO,  внешний вид главного окна которой представлен на рис.2.

Рис.2. Окно программы BSO. 

Программа BSO (авт.авт. Быкова Ю.А., Удалов М.Е.) является средством моделирования характеристик чувствительного элемента (ЧЭ) волоконно-оптического датчика (ВОД) магнитного поля и электрического тока. Программа написана на языке Delphi 5.5, занимает 643 Кб на жёстком диске (1 файл), тестирована для работы с ОС Windows 9x.

Программа не вводит принципиальных ограничений снизу на мощность процессора. Тем не менее, настоятельно рекомендуется возможно более мощный процессор. Время счёта некоторых заданий на ЭВМ, оборудованной процессором Celeron-533 MHz, может составить десять минут и более. В связи с этим желательно ограничить количество параллельно работающих программ допустимым минимумом.

Требования к памяти определяются нормальным функционированием ОС.

Программа может выдавать результат в графической (классический график или номограмма, как график двух аргументов), а также в табличной форме, по желанию пользователя. Полученные графические результаты для удобства анализа могут быть сохранены в формате .bmp или .jpg. Для эффективного проведения лабораторной работы желательно наличие внешнего вьювера файлов.

Главная панель программы структурирована и вариабельна. В зависимости от выбранного варианта задания некоторые окна ввода и радиокнопки могут быть деактивированы. Необходимым требованием к правильной работе программы является заполнение всех окон ввода и выбор хотя бы одной радиокнопки из всех предлагаемых множеств в каждой подпанели.

В левом верхнем углу панели расположено окно ввода числа пробегов (по умолчанию 2). Справа от него - переключатель типа схемы построения ЧЭ (см. рис.1 Методических указаний). Далее можно увидеть переключатель типа выдаваемых графических результатов (линейный график или номограмма). Под окном ввода числа пробегов находятся подпанели задачи типа входных аргументов X и Y (или только X, для линейного графика), а также подпанель задачи типа выходной функции (вариантна в зависимости от заданных входных аргументов). Справа от подпанелей задачи X и Y соответственно располагаются окна задачи границ аргумента и шага его изменения. ПРИМЕЧАНИЕ: для графического вывода информации значение шага изменения аргумента неважно.

Справа от подпанели задачи типа выходной функции находится подпанель сопутствующих переменных (активна в зависимости от задания).

Справа на панели программы находится столбец окон ввода констант для данного расчёта. Окна активируются и деактивируются в зависимости от типа задания.

Внизу на панели программы расположены три кнопки. Кнопки "Таблица" и "График" определяют тип вывода результата (графический или табличный) и запускают счёт программы. Кнопка "Закрыть" - выход из программы.

Окно графика имеет меню "Файл", где можно сохранить полученный рисунок. К сожалению, сохранения цветовой легенды не происходит, тем не менее, это не препятствует выполнению заданий. Окно таблицы так же имеет меню "Файл", где находится функция сохранения таблицы в текстовом формате.

Необходимые примечания.

1. Для того, чтобы затереть неактивную в процессе счёта главную панель программы, используйте функцию панели задач Windows - перерисовка рабочего стола.

2. Убедитесь перед запуском программы на счёт, что все активные окна заполнены и переключатели установлены.

3. Использованные компоненты Delphi не позволяют затирать нарисованную номограмму иными окнами.

4. Время счёта для таблицы и линейного графика весьма невелико. Основные затраты машинного времени обусловлены построением номограммы.

5. Различные типы выходных функций требуют разного времени построения. Например, алгоритмически получается, что затраты времени на расчёт температурного дрейфа коэффициента преобразования вчетверо большие, чем на расчёт выходной интенсивности. При тестировании выяснилось, что оценка преувеличена, тем не менее, общая тенденция сохраняется.

6. При анализе номограммы можно лишь приблизительно оценить необходимые области аргументов. Более точные значения можно получить, просматривая таблицу, сгенерированную для тех же исходных данных.

7. Легенда номограммы генерируется автоматически, исходя из минимального и максимального предельных значений представляемой функции. Исключение составляют номограммы температурного дрейфа, т.к. значения температурного дрейфа > 2% не представляют интереса для реальных задач расчёта.

8. Если необходимо найти такое значение аргумента X, при котором функция, представленная на номограмме, стабильна относительно аргумента Y, необходимо смотреть на множество прямых, параллельных оси Y, и искать такую прямую, на которой цвет номограммы не меняется.

4. Задания на лабораторную работу по моделированию ЧЭ ВОД

Все задания сводятся к выбору некоторых параметров ЧЭ на заданных интервалах, исходя из желательных характеристик ЧЭ. Условия задания состоят из трёх частей: перечисление неизменяемых параметров, перечисление изменяемых параметров, указание необходимых характеристик ЧЭ. Задания подразделяются на отдельные задачи, равные по трудоёмкости и сложности, каждая задача, в свою очередь, разделена на некоторое множество индивидуальных вариантов, отличающихся своими параметрами. Алгоритм решения каждой из задач приведён здесь же.

Примечание: студенту необходимо помнить, что программа BSO располагает различными способами вывода информации. Для того, чтобы поподробнее рассмотреть интересующую область на номограмме или графике, можно изменить интервалы аргументов и сгенерировать результаты ещё раз.

Задача 1.

Задача: определить интервал приемлемой линейности выходной характеристики ЧЭ для максимального коэффициента преобразования ЧЭ при минимальной температурной погрешности ЧЭ (менее 1%). Изменяемые параметры: схема построения ЧЭ, длина единичного пробега, длина кристалла-ротатора (или угол между разрешёнными направлениями в системе "поляризатор-анализатор"). Постоянные параметры: число пробегов луча в ЧЭ, величина линейного двулучепреломления, интервал температур. Примечание: для моделирования, при котором требуется единственное значение температуры, выбирается нижняя граница интервала.

Необходимость решения задачи определяется стремлением промоделировать рабочие параметры ЧЭ и оценить его конструктивные параметры (габариты, в данном случае) для его изготовления. Линейность выходной характеристики датчика является одним из важнейших его параметров.

Способ решения:

1. Получить номограмму коэффициента преобразования в зависимости от изменяемых параметров. Проанализировать номограмму, сообразуясь с легендой, определить области с наивысшим коэффициентом преобразования. Сохранить графический файл, сделать необходимые заметки.

2. Получить номограмму температурного дрейфа коэффициента преобразования в зависимости от изменяемых параметров. Проанализировать номограмму, определить области с наинизшим температурным дрейфом. Сохранить графический файл, сделать необходимые заметки.

3. Определить области аргументов, в которых условия п.п. 1,2 выполняются в наилучшей степени.

4. Выбрать аргументы, принадлежащие к этой области, и получить линейный график выходной характеристики ЧЭ (зависимость выходной интенсивности от магнитного поля). Изменяя интервал аргумента, определить длину и расположение линейного участка выходного графика. Сохранить графический файл.

Переменные задачи 1.         Таблица 2.

Схема построения ЧЭ

Длина единичного пробега, м

Длина кристалла-ротатора, м

Угол между разрешёнными направлениями поляризаторов, градусов

Число пробегов луча в кристалле

Величина ЛДП, рад/м

Интервал температур0С

1

поляризаторы

0.002..0.02

---

30..80

24

4.3

0..100

2

ротатор

0.002..0.02

0.001..0.016

---

36

2.8

20..60

3

ротатор

0.005..0.02

0.003..0.008

---

18

6.6

200..400

4

поляризаторы

0.01..0.04

---

10..60

30

4.2

0..200

5

ротатор

0.01..0.04

0.001..0.012

---

20

5.8

40..120

6

поляризаторы

0.03..0.04

---

25..75

22

3.4

30..70

7

поляризаторы

0.01..0.02

---

40..85

26

5.2

10..20

8

ротатор

0.01..0.02

0.004..0.04

---

18

2.8

40..80

9

поляризаторы

0.05..0.06

---

30..50

28

3.1

70..150

10

ротатор

0.05..0.06

0.01..0.015

---

34

6.3

0..40

11

поляризаторы

0.001..0.008

---

20..60

40

5.1

-40..40

12

ротатор

0.001..0.008

0.003..0.015

---

40

4.1

-30..50

13

ротатор

0.003..0.005

0.001..0.019

---

50

7.0

0..90

14

поляризаторы

0.02..0.04

---

5..50

32

3.4

-100..100

15

поляризаторы

0.01..0.05

---

40..60

22

4.5

20..50

16

ротатор

0.001..0.06

0.002..0.005

---

18

4.6

-10..10

Пример выполнения лабораторной работы. Задача 1.

Задача: определить интервал приемлемой линейности выходной характеристики ЧЭ для максимального коэффициента преобразования ЧЭ при минимальном температурном дрейфе ЧЭ. Cхема построения ЧЭ: схема с поляризаторами. Длина единичного пробега: 10..20 мм. Угол между разрешёнными направлениями в системе "поляризатор-анализатор": 200..400. Число пробегов луча в ЧЭ: 34. Величина линейного двулучепреломления: 4.4 рад/м. Интервал температур: 50..1400С.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900 MHz примерно 3 мин.):

Из анализа номограммы следует, что коэффициент преобразования уменьшается с уменьшением угла между разрешёнными направлениями поляризаторов и длины единичного пробега.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900MHz примерно 5 мин.):

Из анализа номограммы следует, что область приемлемых значений длины единичного пробега по условию малости дрейфа коэффициента преобразования составляет примерно 0.0155..0.0175 м (величина ΔS составляет примерно 1%) безразлично относительно величины угла между разрешёнными направлениями поляризаторов. Оптимум - примерно 0.0166 м (дрейф минимален, близок к нулю).

Вывод: для максимального коэффициента преобразования при минимальной температурной погрешности примерные параметры ЧЭ ВОД составят - длина единичного пробега L0=0.0166 м, угол между разрешёнными направлениями в системе "поляризатор-анализатор" α=400.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900 MHz незначительно):

Как видно из графика, участки с приемлемой линейностью находятся примерно на интервалах аргумента 0..20000 А/м и 50000..76000 А/м.

Таким образом, проведено моделирование ЧЭ ВОД магнитного поля и электрического тока для заданных параметров и получено решение, позволяющее создать для указанных условий ЧЭ с максимальным коэффициентом преобразования и минимальным температурным дрейфом коэффициента преобразования, а также найдены такие интервалы величин входного сигнала, для которых не потребуется применение средств программно-аппаратной компенсации нелинейности выходной характеристики.

Задача 2.

Задача: оценить пределы изменения линейного двулучепреломления материала кристалла ЧЭ, обладающего стабильным температурным дрейфом выходной характеристики (1%) при максимально возможном коэффициенте преобразования. Изменяемые параметры: схема построения ЧЭ, длина единичного пробега, линейное двулучепреломление. Постоянные параметры: число пробегов луча в кристалле, длина кристалла-ротатора (или угол между разрешёнными направлениями в системе "поляризатор-анализатор"), интервал температур. Примечание: для моделирования, при котором требуется единственное значение температуры, выбирается нижняя граница интервала.

Необходимость решения задачи определяется непредсказуемостью итоговой величины линейного двулучепреломления для известных технологий изготовления кристаллов Bi12GeO20, Bi12SiO20. Отсюда важно найти сочетание параметров ЧЭ, при котором влияние линейного двулучепреломления будет минимальным.

Способ решения:

1. Получить номограмму коэффициента преобразования ЧЭ в зависимости от изменяемых параметров. Проанализировать номограмму, сообразуясь с легендой, определить области с наивысшим коэффициентом преобразования, желательно возможно более стабильным относительно изменения ЛДП. Сохранить графический файл, сделать необходимые заметки.

2. Получить номограмму температурного дрейфа коэффициента преобразования в зависимости от изменяемых параметров. Проанализировать номограмму, определить области с наинизшим температурным дрейфом, а также области, в которых температурный дрейф не зависит от линейного двулучепреломления. Сохранить графический файл, сделать необходимые заметки.

3. Определить области длины единичного пробега, при которых возможно более полно выполняются условия одновременно п.п.1 и 2.

4. Выбрать несколько длин единичного пробега из этих областей и построить для них линейные графики зависимости температурного дрейфа коэффициента преобразования от величины линейного двулучепреломления, а также линейные графики зависимости температурного дрейфа выходной интенсивности от величины линейного двулучепреломления.

5. Выбрать такую длину единичного пробега, при которой температурные дрейфы выходной интенсивности и коэффициента преобразования будут минимальными. Сохранить эти графики.

Переменные задачи 2.         Таблица 3.

Схема построения ЧЭ

Длина единичного пробега, м

Длина кристалла-ротатора, м

Угол между разрешёнными направлениями поляризаторов, градусов

Число пробегов луча в кристалле

Величина линейного двулучепреломления, рад/м

Интервал температур, 0С

1

поляризаторы

0.002..0.02

---

25

24

2.3..7.1

0..100

2

ротатор

0.002..0.02

0.004

---

32

3..15

20..60

3

поляризаторы

0.005..0.02

---

50

18

4.5..12.1

200..400

4

ротатор

0.01..0.04

0.013

---

22

2.5..6.8

0..200

5

поляризаторы

0.01..0.04

---

45

20

10..20

40..120

6

ротатор

0.03..0.04

0.007

---

32

3.1..6.2

30..70

7

поляризаторы

0.01..0.02

---

70

20

1.1..8.0

10..20

8

ротатор

0.01..0.02

0.002

---

26

2.5..6.7

40..80

9

поляризаторы

0.05..0.06

---

50

30

1..6.1

70..150

10

ротатор

0.05..0.06

0.008

---

24

4..9

0..40

11

поляризаторы

0.001..0.008

---

45

32

3.6..7.0

-40..40

12

ротатор

0.001..0.008

0.01

---

40

3.4..4.0

-30..50

13

поляризаторы

0.003..0.005

---

25

22

4.0..5.0

0..90

14

ротатор

0.02..0.04

0.005

---

30

4.1..9.2

-100..100

15

поляризатор

0.01..0.05

---

75

20

2.0..6.7

20..50

16

ротатор

0.001..0.06

0.009

---

28

3.4..8.0

-10..10

Пример выполнения лабораторной работы. Задача 2.

Задача: оценить пределы изменения линейного двулучепреломления материала кристалла ЧЭ, обладающего стабильным температурным дрейфом выходной характеристики при максимально возможном коэффициенте преобразования. Схема построения ЧЭ: с кристаллом-ротатором. Длина единичного пробега: 0.006..0.009 м. Линейное двулучепреломление: 5.8..10.1 рад/м. Число пробегов луча в кристалле: 22. Длина кристалла-ротатора: 0.007 м. Интервал температур: -200..200С.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900 MHz примерно 2 мин.):

Из анализа номограммы следует, что коэффициент преобразования ЧЭ ВОД увеличивается с увеличением длины единичного пробега и с уменьшением линейного двулучепреломления. Кроме того, заметно, что коэффициент преобразования ЧЭ ВОД более стабилен относительно изменения длины единичного пробега, чем относительно изменения величины линейного двулучепреломления.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900 MHz примерно 6 мин.):

Из номограммы видно, что значения температурного дрейфа, меньшие 2%, имеются на небольшом участке, определённом значениями ЛДП примерно 8.9..10.1 рад/м и длины единичного пробега L0=0.0075 м.

Вывод: для минимально зависимого от ЛДП ЧЭ ВОД магнитного поля в данном случае необходимо выбрать длину единичного пробега 0.009 м (критерий: самая длинная проекция области значений, меньших 2%, на ось ЛДП). При этой длине температурный дрейф коэфициента преобразования ЧЭ ВОД будет наиболее стабилен относительно ЛДП.

Панель программы BSO с установленными значениями (в отчёте приводить не обязательно).

Результат работы программы (время вывода для машины с процессором 900 MHz незначительно):

Как видно из графика, максимальный температурный дрейф на всём участке изменения ЛДП составит около 5% (по желанию для сравнения можно привести несколько графиков при других длинах L0 из заданного интервала - там будет больший дрейф). При этом интервал изменения ЛДП, при котором температурный дрейф не превысит 1%, будет очень небольшим: 9.5..10.1 рад/м.

Литература.

1. Калитеевский Н.И. "Волновая оптика". Учебное пособие для университетов, М., "Высшая школа", 1978.

2. А.Джеррард Дж. М. Берч Введение в матричную оптику М., Мир 1978.

3. Бурков В.Д., Потапов В.Т. "Проектирование устройств волоконно-оптической техники. Часть 1", учебное пособие для студентов спец. 19.09.00, Москва, МГУЛ, 2000.

4. Бурков В.Д., Потапов В.Т. "Проектирование устройств волоконно-оптической техники. Часть 2", учебное пособие для студентов спец. 19.09.00, Москва, МГУЛ, 2000.

5. Базаров Е.Н., Бурков В.Д., Потапов В.Т., Чаморовский Ю.К., "Лабораторный практикум по волоконно-оптической технике (для студентов специальности 19.09.00)", Москва, МГУл, 1998.

6

3

8

2

1

5

9

11

1

 

 3

10

            а)                    б)

Рис.1. Схема многопроходного ВОД с использованием ориентированных поляризаторов (а) и кристалла-компенсатора (б).

1источник излучения; 2оптические волокна; 3градиентные линзы;

4,7ориентированные поляризаторы; 5кристалл Bi12SiO20;

6диэлектрические зеркала; 8 фотоприемник; 9 ротатор (кристалл-компенсатор); 10,11призменные поляризаторы.

1

8

2

3

6

5

7

 6

 2

1

 

 5

 3

 7

4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22401. CASE-технологии компьютерного проектирования 94.5 KB
  1 Введение CASEтехнологии; 7.2 CASEсредства.4 Структурный подход к проектированию ИС CASE средствами.
22402. CASE-средства анализа и синтеза проектных решений информационных систем 238 KB
  Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг выражающих ограничения которые в свою очередь определяют когда и каким образом функции выполняются и управляются; строгость и точность. отделение организации от функции т. Методология SADT может использоваться для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций а затем для разработки системы которая удовлетворяет этим требованиям и реализует эти функции. Диаграммы главные компоненты модели все функции ИС и интерфейсы на них...
22403. Основные понятия и методология проектирования сложных объектов и систем. Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 233 KB
  Сущность процесса проектирования Методология системного подхода к проблеме проектирования сложных систем 1. Сущность процесса проектирования Сущность процесса проектирования заключается в разработке конструкций и технологических процессов производства новых изделий которые должны с минимальными затратами и максимальной эффективностью выполнять предписанные им функции в требуемых условиях [70 71]. Результатом проектирования как правило служит полный комплект документации содержащий достаточные сведения для изготовления объекта в...
22404. Основные понятия и методология проектирования слож 171.5 KB
  План Понятия инженерного проектирования; 2. Цели проектирования; 3. Объекты проектирования; Процессы проектирования.
22405. Введение в математический анализ 1.32 MB
  Числовые множества 1. Числовые множества. Числовые функции Числовые множества. Числовая последовательность и ее предел Числовая последовательность и свойства последовательностей.
22406. Непрерывность функции в точке 383 KB
  Функция f называется непрерывной в точке a если она определена в точке a и ее некоторой окрестности и если существует предел этой функции f при x при x  a и он равен fa т. Функция f называется непрерывной слева в точке a если она определена в точке a и в левой половине некоторой окрестности точки a если левый предел этой функции f при x  a0 существует и равен fa т. Функция f называется непрерывной справа в точке a если она определена в точке a и в правой половине некоторой окрестности точки a если правый предел этой функции...
22407. Дифференцируемость и производные функции 291 KB
  Дифференцируемость и производные функции Приращение аргумента и приращение функции. Понятие функции дифференцируемой в точке. Дифференциал функции. Производная функции.
22408. Производные высших порядков. Формулы Тейлора. Применение производной. Производные и дифференциалы высших порядков 652 KB
  Линеаризация функции. Приближенное вычисление значений функции. Исследование функции с помощью производной. Возрастание и убывание функции на промежутке.
22409. Первообразная и неопределенный интеграл 454 KB
  Корни многочлена. Кратность корней многочлена. Разложение многочлена с действительными коэффициентами на множители. Если a0  0 то число n называется степенью многочлена fx.