Pomiar rozkładu współczynnika załamania światła w światłowodach włóknistych

Pomiary rozkładu współczynnika załamania dokonywaliśmy metodą transmisji bliskiego pola.

Kryterium bliskiego pola:

Przybliżenie Fresnela: funkcja rozmycia przyjmuje postać:

W obszarze, w którym z jest dostatecznie duże aby spełnić żądanie

obserwujemy dyfrakcje Fresnela zwaną także dyfrakcją bliskiego pola. Przybliżenie to wymaga, żeby obszary otworu dyfrakcyjnego i pola obserwacji były dostatecznie ograniczone, tak aby trzeci człon (i dalsze) rozwinięcia

wnosił zaniedbywalnie małe zmiany do fazy w eksponencjale funkcji rozmycia

mimo występowania dużego k.

Schemat układu pomiarowego przedstawia rysunek 1.

Rys. 1 Schemat układu pomiarowego

Pomiary wykonywaliśmy dla różnych stałych czasowych nanowoltomierza t oraz różnej prędkości silnika krokowego v. Rozkład współczynnika załamania obliczam ze wzoru:

, gdzie

n(r) – wartość współczynnika załamania w punkcie odległym o r od osi,
P(r) – moc wyjściowa w odległości r od osi włókna światłowodowego,
P(0) – moc wyjściowa dla r = 0,
NA = 0,48 – apertura numeryczna,
n2 = 1,485 – współczynnik załamania płaszcza.

Pomiar 1: t = 1 ms, v = 50%

Pomiar 2: t = 1 s, v = 50%

Pomiar 3: t = 1 s, v = 90%

Wnioski:

Pomiar współczynnika załamania metodą transmisji bliskiego pola (TNF) jest pomiarem pośrednim i daje nam przybliżoną wartość współczynnika załamania n. Jest to jednak metoda na tyle dokładna, że możemy jej używać do pomiaru parametrów światłowodów. Na wykresie 1 widzimy, że dla stałej czasowej nanowoltomierza równej 1 ms mierzony sygnał jest bardzo zaszumiony i nie nadaje się do analizy wyników, jednak jego górna obwiednia daje nam podobną charakterystykę do wykresów otrzymanych dla większej stałej czasowej. Zauważyłono również, że przy mniejszej prędkości silnika krokowego pomiar jest dokładniejszy i na wykresie można zauważyć mniejsze zmiany współczynnika załamania.