Optické komunikace II Měření numerické apertury NA optických vláken



Podobné dokumenty
PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Optické komunikace II Optické útlumové články

Měření fotometrických parametrů světelných zdrojů

IEEE802.3 Ethernet. Ethernet

Optické komunikace II Optické konektory

Měření parametrů světelných zdrojů a osvětlení

VŠB-TU Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra telekomunikační techniky. Optoelektronika. Protokol č.: 1Datum:

FTTX - Měření v optických sítích. František Tejkl

PSK1-11. Komunikace pomocí optických vláken II. Mnohavidová optická vlákna a vidová disperze. 60μm 80μm. ϕ = 250μm

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty

A5M13VSO MĚŘENÍ INTENZITY A SPEKTRA SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ

METODICKÝ NÁVOD. Aplikace logaritmických veličin pro výpočet útlumové bilance optické trasy. Ing. Bc. Ivan Pravda, Ph.D.

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Měření optických vlastností materiálů

Strukturovaná kabeláž počítačových sítí

Měření optických vlastností materiálů

Analýza optické trasy optickým reflektometrem

Základním praktikum z optiky

5. Pro jednu pružinu změřte závislost stupně vazby na vzdálenosti zavěšení pružiny od uložení

Úloha č.9 Měření optických kabelů metodou OTDR (Optical Time Domain Reflectometry)

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI OPTICKÉHO VLÁKNA

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Úvod, optické záření. Podkladový materiál k přednáškám A0M38OSE Obrazové senzory ČVUT- FEL, katedra měření, Jan Fischer, 2014

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

Světlo jako elektromagnetické záření

Měření vlastností střídavého zesilovače

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Měření rozložení optické intenzity ve vzdálené zóně

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. Marek Teuchner Příprava Opravy Učitel Hodnocení. 1 c p. = (ε r

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

Přenosová média. rek. Petr Grygárek Petr Grygárek, FEI VŠB-TU Ostrava, Počítačové sítě (Bc.) 1

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Měření spektra světelných zdrojů LED Osvětlovací soustavy - MOSV

Základním praktikum z laserové techniky

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Modelování blízkého pole soustavy dipólů

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

FTTX - pasivní infrastruktura. František Tejkl

Novinky pro výuku vláknové optiky a optoelektroniky

Grafické systémy. Obrázek 1. Znázornění elektromagnetického spektra.

Studium ultrazvukových vln

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tato prezentace je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Měření vlastností optického vlákna

3.5 Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY. OPTICKÝ SPOJ LR-830/1550 Technický popis

Měření v optické síti různé požadavky operátorů

Obrázek 2: Experimentální zařízení pro E-I. [1] Dřevěná základna [11] Plastové kolíčky [2] Laser s podstavcem a držákem [12] Kulaté černé nálepky [3]

Meo S-H: software pro kompletní diagnostiku intenzity a vlnoplochy

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Ověření funkčnosti ultrazvukového detektoru vzdálenosti

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_350

Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Lom světla II.část Číslo DUM: III/2/FY/2/3/18 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Optika

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_18_ZT_TK_2

Výukové soubory pro vláknovou optiku, optoelektroniku a optické komunikace

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_07_FY_B

Měření vlastností optických vláken a WDM přenos

Historie vláknové optiky

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory

Měření odrazu a absorpce světla (experiment)

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

Spektrální charakteristiky

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Alkany a cykloalkany

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Hodnoty součinitele odporu C pro různé tvary těles, převzato z [4].

Jsou všechny žárovky stejné?

2 Nd:YAG laser buzený laserovou diodou

2302R007 Hydraulické a pneumatické stroje a zařízení Specializace: - Rok obhajoby: Anotace

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 1,25 hodiny

KATEDRA ELEKTRICKÝCH MĚŘENÍ

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_01_FY_C

Autor Použitá literatura a zdroje Metodika

OTDR Optical time domain reflection

Projekt FRVŠ č: 389/2007

Protokol. Vzdáleně měřený experiment charakteristiky šesti různých zdrojů světla

Multiplexory sériových rozhraní na optický kabel ELO E246, ELO E247, ELO E248, ELO E249, ELO E24A, ELO E24B. Uživatelský manuál

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek

Problematika rušení meteorologických radarů ČHMÚ

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

STANOVENÍ TÍHOVÉHO ZRYCHLENÍ REVERZNÍM KYVADLEM A STUDIUM GRAVITAČNÍHO POLE

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Měření závislosti přenosové rychlosti na vložném útlumu

Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami Nové Město na Moravě

OPTICKÝ VÝKONOVÝ TESTER

Jednoduchý elektrický obvod

Typy světelných mikroskopů

UKONČOVÁNÍ OPTICKÝCH VLÁKEN KONEKTORY

Transkript:

Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB-TU Ostrava Optické komunikace II Měření numerické apertury NA optických vláken Datum: 25.02. 2014 Autor: Tomáš Škařupa, SKA0092 Kontakt: ska0092@vsb.cz Předmět: Optoelektronika II Cvičící: Ing. Jan Látal Segment: Spojování optických vláken Místnost: KrP 203 Laboratoř přenosových médií

1. Teoretický úvod 1. 1. Numerická apertura NA Jedná se o bezrozměrný parametr, který nepřímo určuje rozsah vstupního úhlu optického vlákna pro účinnost vazby mezi zdrojem optického záření a optickým vláknem. Velikost numerické apertury má také vliv na sířící se módy optického vlákna, přičemž pod pojmem mód optického vlákna si představujeme vlnově ustálenou konfiguraci elektromagnetického pole ve vlákně. Geometricky se jedná o počet paprsků šířících se v optickém vlákně. Je zřejmé, že čím je numerická apertura větší, tím lépe je schopno optické vlákno do sebe navázat optické záření ze svého okolí.[1] Základní matematická definice numerické apertury NA má tvar: [ ], (1) kde n 0 je index lomu prostředí, ze kterého navazujeme optické záření do vlákna a θ max je maximální úhel pro navázání optického záření, jak je uvedeno v obr. 1. Obrázek 1 Numerická apertura NA - navázání max. úhlu Na rozhraní čela optického vlákna a prostředí, ze kterého navazujeme optické záření do vlákna, nastává situace: [ ], (2) kde n1 je index lomu jádra optického vlákna a θ1 je úhel optického záření svíraný s osou vlákna v jeho jádře.[1] Hodnoty numerických apertur se může u jednotlivých výrobců nepatrně lišit. Obrázek č. 2 ukazuje NA od firmy Interlink (odkaz č.3).

Obrázek 2 parametry určitých typů optických vláken 1. 2. Určení numerické apertury NA Určení indexu lomu jádra n1 a pláště n2 je někdy velmi obtížné, zjišťuje se numerická apertura z průběhu vyzařovací charakteristiky na výstupu krátkého úseku rovnoměrně buzeného optického vlákna, a to ze šířky vyzařovací charakteristiky v úrovni 5% z maximální hodnoty (dle doporučení IEC i EIA viz obr. 1). Efektivní numerická apertura se zjišťuje stejným způsobem na dostatečně dlouhém úseku optického vlákna s ustálenou distribucí vidů (resp. s ustáleným rozložením vidů) a přibližně činí 50% až 70% hodnoty teoretické numerické apertury.[1] Obrázek 3 ukázka průběhu vyzařovací charakteristiky optického vlákna V současnosti se diskutuje, zda odečítat hodnotu numerické apertury (NA) ze šířky vyzařovací charakteristiky v 5% maximální intenzity, což reprezentuje pokles optického výkonu oproti maximální hodnotě o 13 db, nebo ze šířky v 10% maximální intenzity, což reprezentuje pokles optického výkonu oproti maximální hodnotě o 10 db. Měření je nutné provádět v tzv. vzdálené oblasti, tj. ve vzdálenosti z značně větší, než je průměr měřeného optického vlákna. Pro vzdálenou oblast musí platit následující podmínka, definovaná vztahem: [m; m, m], (3) kde d je průměr jádra optického vlákna a λ je pracovní vlnová délka zdroje optického záření.

Optické vlákno je navázáno k optickému vysílači (LASER nebo LED) prostřednictvím vhodného vazebného členu. Na výstupu optického vlákna je na otočném rameni pevně upevněn optický přijímač (fotodioda), která snímá intenzitu záření v závislosti na velikosti daného úhlu měřeného od osy optického vlákna. Metoda pro měření NA je znázorněna na obrázku níže.[2] Obrázek 4princip měření numerické apertury Počet vedených vidů M (u vláken typu SI a GI) lze vypočítat pomocí tzv. normované frekvence, která se značí písmenkem V. [-;m, m], (5) kde d je a průměr jádra a 0 je vlnová délka vlákna.[2] Pro 1 je pro SI a pro GI, (6) Z vidové teorie optických vláken plyne rovněž podmínka jednovidovosti. Pro optické vlákno typu SI se jedno-vidovost zajistí při V <2,405. Pak jde odvodit podmínku pro průměr jádra: Pro výpočet odrazů ve vlákně slouží následující vzorce[4]: Popis parametrů: K počet odrazů paprsku v optickém vlákně l délka vlákna d průměr jádra s délka paprsku α úhel, pod kterým paprsek dopadá na čelo materiálu jádra α úhel, pod kterým se paprsek lomí materiálem jádra [4] (7)

[ ; m, m], (8),[-; m, m ] (10) (9) Pro určení délky vedeného paprsku pod úhlem využívá vzorců: [4] s Délka paprsku v jádře Úhlu dopadu paprsku na rozhraní β (11) (12) 2. Zadání protokolu Cílem laboratorní úlohy bylo seznámit se hlouběji s numerickou aperturou v rámci jejího měření u tři patchcordů (OV). Úkoly: Určit numerickou aperturu z naměřených hodnot. Určit normalizovanou frekvenci V a počet vedených vidů ve vlákně Určení počtu odrazů K ve vlákně Určení délky paprsků s ve vlákně, jestliže dopadá pod úhlem 3. Schéma zapojení Blokové schéma zařízení pro měření numerické apertury je uvedené na obr. 3. Hlavní částí je krokový motorek, na jehož ose (rotoru) je umístněno rameno s fotodetektorem (měřící část). Krokový motorek je ovládaný driverem, ke kterému přistupujeme prostřednictvím ovládacího rozhraní.[2] Obrázek 5 blokové schéma pro měření NA

Obrázek 6 vyfocené schéma pro měření numerické apertury Nejdůležitější částí zařízení určeného pro měření numerické apertury z hlediska uživatele je ovládací rozhraní viz obr. 7. Prostřednictvím něho udává uživatel pokyny driveru, který ovládá přímo krokový motorek.[1] Obrázek 7 ovládací rozhraní pro měření NA Kombinací přepínačů SW4, SW5 a SW6 dle tabulky č. 1 lze nastavit velikost úhlu natočení jednoho kroku.

Obrázek 8 kombinace switchů 3. 1. Použité měřicí přístroje Měřící aparatura: OV vlákna: Zdroje záření: driver krokového motorku M415B napájecí zdroj PS 150/36V krokový motorek 57HS09P měřící detektor PM1000D SM 9/125 MM 50/125 a 62,5/125 SM OLS1 DUAL MM OLS2 DUAL Vedlejší použité pomůcky: Šuplera Čistící sada na OV

4. Tabulka naměřených a vypočítaných hodnot Tabulka 1 Naměřené hodnoty intenzity pro jednotlivá vlákna Singlemode (9 μm) Multimod (50 μm) Multimod (62,5 μm) vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka 1310 (nm) 1550 (nm) 850 (nm) 1300 (nm) 850 (nm) 1300 (nm) Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita 1 14 5,7 7 52 8 2 2 16 6,4 7,5 53 8,1 2 3 19,4 7,6 7,5 53,5 8,2 2,1 4 24,3 9,1 7,6 54,1 8,3 2,1 5 28,7 10,8 7,6 54,9 8,3 2,1 6 33,5 12,6 7,6 55,2 8,2 2,2 7 40,6 15,6 7,7 57,1 8,3 2,2 8 49 18,3 7,8 59,2 8,5 2,3 9 55,2 21,1 7,7 61 8,6 2,5 10 51,8 24,6 7,9 63,2 8,5 2,4 11 70,9 28,8 8 62,2 8,6 2,5 12 80 33,4 8 70,1 8,8 2,5 13 87,7 36,9 8,2 75,2 8,8 2,6 14 94,1 40,5 8,2 74,6 9 2,6 15 101,2 44,4 8,3 78,6 9 2,8 16 107,8 48,3 8,4 81,6 9,1 2,8 17 112,1 51,1 8,4 84,7 9,3 2,9 18 116,2 53,3 8,4 87,1 9,4 3 19 121,1 56,8 8,5 93,1 9,3 3,1 20 124,4 59,6 8,6 97 9,5 3,3, 21 127,3 61,1 8,7 102 9,6 3,4 22 129 62,5 8,8 103,3 9,7 3,5 23 131,4 64 8,9 110,1 9,8 3,6 24 133,3 64,9 9,1 115,3 10,1 3,8 25 134,7 65,5 9,2 120,6 10 3,9 26 135,2 66,2 9,2 124,6 10,1 4 27 136,8 66,7 9,2 127,1 10,2 4,2 28 136,8 67,1 9,5 137,1 10,3 4,3 29 137,1 68,3 9,6 141,2 10,5 4,4 30 137,5 69,4 9,6 147,2 10,6 4,5 31 137,9 70,2 9,7 153,3 10,6 4,7 32 138,8 70,2 9,8 159,5 10,7 4,8 33 138,4 69,4 10 164,9 10,7 4,9 34 138,4 69,5 10 167,9 10,9 5,2 35 139 70,1 10,1 175,4 11 5,1 36 139,4 70,3 10,2 180,3 11,3 5,3 číslo měření

37 137,7 70,3 10,3 185,7 11,3 5,4 38 139,4 70,3 10,3 191,2 11,4 5,5 39 138,5 70,3 10,3 197,2 11,4 5,6 40 138,3 70 10,4 206,3 11,5 5,6 41 137,9 69,5 10,4 211 11,5 5,7 42 136,3 69 10,3 219 11,4 5,8 43 135,4 68,5 10,4 220,3 11,6 5,9 44 134,6 67,3 10,3 223,3 12 6 45 134,2 67,3 10,3 226,5 11,6 6,1 46 133,1 67,3 10,4 228,1 11,4 6 47 130,2 66,9 10,3 230 11,3 6,1 48 128,2 67 10,2 233,1 11,5 6,1 49 125,8 65,8 10,2 234,1 11,3 6,1 50 122,2 66,3 10,5 236,3 11,2 6,1 51 116,5 62,4 10,4 236,4 11 6,2 52 109,5 60,2 10,2 238 11,6 6,3 53 104,5 59,5 10,3 238 11,4 6,3 54 100,3 57,5 10,1 236,3 11,6 6,3 55 91,7 54,3 10 235,2 11,9 6,2 56 83,4 51,5 9,9 234,4 11,7 6,3 57 75,4 48,6 9,8 231,7 11,8 6,3 58 67,3 43,9 9,8 228,9 11,7 6,1 59 57,5 40,1 9,8 226,3 11,6 6,2 60 47,8 39 9,7 223,7 11,5 6,1 61 41,1 33,5 9,6 219,9 11,5 6,1 62 34,4 28,3 9,4 217 11,4 6,1 63 28,3 25,3 9,4 211,5 11,4 6 64 22,6 19,2 9,3 207 11,3 6 65 19,4 15,2 9,1 204,7 11,3 5,9 66 16,2 12,7 9 199,9 11,2 5,8 67 12,5 10,7 9,4 191,4 11,3 5,8 68 9,7 8,8 9 188,2 11,2 5,6 69 8,2 7,4 8,8 183,5 11 5,6 70 6,9 6 8,8 177,8 11 5,5 71 5,7 5 8,6 171,3 11 5,4 72 4,8 4,3 8,5 165,9 10,9 5,3 73 4,3 3,5 8,3 161 10,8 5,2 74 3,8 2,9 8,4 155,4 10,7 5,1 75 3,4 2,5 8,1 148,2 10,7 5 76 3,1 2,2 8,1 141,2 10,6 4,8 77 2,9 1,9 8,1 137,3 10,5 4,7 78 2,8 1,7 8,1 133 10,3 4,6 79 2,7 1,6 8 126,4 10,1 4,4 80 2,6 1,3 8 122 10,3 4,2

Vzdálenost z 1 cm 3 cm 4 cm Aby se z tabulek dala vyčíst NA tak došlo k přepočtům hodnot v rámci intenzity, kdy maximální intenzita je rovna 1. Tabulka 2 Naměřené hodnoty vláken převedené do jednotkového grafu úhel natočení [ ] Singlemode 9 μm Multimod 50 μm Multimod 62,5 μm vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka 1310 nm 1550 nm 850 mn 1300 nm 850 nm 1300 nm Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita Intenzita -18 0,10122921 0,081429 0,673077 0,25206 0,695652 0,357143-17,55 0,11569053 0,091429 0,721154 0,256907 0,704348 0,357143-17,1 0,14027477 0,108571 0,721154 0,259331 0,713043 0,375-16,65 0,17570499 0,13 0,730769 0,262239 0,721739 0,375-16,2 0,20751988 0,154286 0,730769 0,266117 0,721739 0,375-15,75 0,24222704 0,18 0,730769 0,267571 0,713043 0,392857-15,3 0,29356471 0,222857 0,740385 0,276781 0,721739 0,392857-14,85 0,35430224 0,261429 0,75 0,286961 0,73913 0,410714-14,4 0,39913232 0,301429 0,740385 0,295686 0,747826 0,446429-13,95 0,37454808 0,351429 0,759615 0,30635 0,73913 0,428571-13,5 0,51265365 0,411429 0,769231 0,301503 0,747826 0,446429-13,05 0,57845264 0,477143 0,769231 0,339796 0,765217 0,446429-12,6 0,63412871 0,527143 0,788462 0,364518 0,765217 0,464286-12,15 0,68040492 0,578571 0,788462 0,361609 0,782609 0,464286-11,7 0,73174259 0,634286 0,798077 0,380999 0,782609 0,5-11,25 0,77946493 0,69 0,807692 0,39554 0,791304 0,5-10,8 0,81055676 0,73 0,807692 0,410567 0,808696 0,517857-10,35 0,84020246 0,761429 0,807692 0,422201 0,817391 0,535714-9,9 0,87563268 0,811429 0,817308 0,451285 0,808696 0,553571-9,45 0,89949385 0,851429 0,826923 0,470189 0,826087 0,589286-9 0,92046276 0,872857 0,836538 0,494426 0,834783 0,607143-8,55 0,93275488 0,892857 0,846154 0,500727 0,843478 0,625-8,1 0,95010846 0,914286 0,855769 0,533689 0,852174 0,642857-7,65 0,96384671 0,927143 0,875 0,558895 0,878261 0,678571-7,2 0,97396963 0,935714 0,884615 0,584586 0,869565 0,696429-6,75 0,97758496 0,945714 0,884615 0,603975 0,878261 0,714286-6,3 0,98915401 0,952857 0,884615 0,616093 0,886957 0,75-5,85 0,98915401 0,958571 0,913462 0,664566 0,895652 0,767857-5,4 0,99132321 0,975714 0,923077 0,68444 0,913043 0,785714-4,95 0,99421547 0,991429 0,923077 0,713524 0,921739 0,803571-4,5 0,99710774 1,002857 0,932692 0,743093 0,921739 0,839286-4,05 1,00361533 1,002857 0,942308 0,773146 0,930435 0,857143

-3,6 1,00072307 0,991429 0,961538 0,799321 0,930435 0,875-3,15 1,00072307 0,992857 0,961538 0,813863 0,947826 0,928571-2,7 1,00506146 1,001429 0,971154 0,850218 0,956522 0,910714-2,25 1,00795372 1,004286 0,980769 0,87397 0,982609 0,946429-1,8 0,99566161 1,004286 0,990385 0,900145 0,982609 0,964286-1,35 1,00795372 1,004286 0,990385 0,926806 0,991304 0,982143-0,9 1,00144613 1,004286 0,990385 0,955889 0,991304 1-0,45 1 1 1 1 1 1 0,45 1 1 1 1 1 1 0,9 0,98553868 0,992806 0,990385 1,037915 0,991304 1,017544 1,35 0,97903109 0,985612 1 1,044076 1,008696 1,035088 1,8 0,97324657 0,968345 0,990385 1,058294 1,043478 1,052632 2,25 0,9703543 0,968345 0,990385 1,07346 1,008696 1,070175 2,7 0,96240058 0,968345 1 1,081043 0,991304 1,052632 3,15 0,94143167 0,96259 0,990385 1,090047 0,982609 1,070175 3,6 0,92697035 0,964029 0,980769 1,104739 1 1,070175 4,05 0,90961678 0,946763 0,980769 1,109479 0,982609 1,070175 4,5 0,88358641 0,953957 1,009615 1,119905 0,973913 1,070175 4,95 0,84237166 0,897842 1 1,120379 0,956522 1,087719 5,4 0,79175705 0,866187 0,980769 1,127962 1,008696 1,105263 5,85 0,75560376 0,856115 0,990385 1,127962 0,991304 1,105263 6,3 0,725235 0,827338 0,971154 1,119905 1,008696 1,105263 6,75 0,66305134 0,781295 0,961538 1,114692 1,034783 1,087719 7,2 0,60303688 0,741007 0,951923 1,1109 1,017391 1,105263 7,65 0,54519161 0,699281 0,942308 1,098104 1,026087 1,105263 8,1 0,48662328 0,631655 0,942308 1,084834 1,017391 1,070175 8,55 0,41576283 0,576978 0,942308 1,072512 1,008696 1,087719 9 0,34562545 0,561151 0,932692 1,06019 1 1,070175 9,45 0,29718004 0,482014 0,923077 1,04218 1 1,070175 9,9 0,24873463 0,407194 0,903846 1,028436 0,991304 1,070175 10,35 0,20462762 0,364029 0,903846 1,00237 0,991304 1,052632 10,8 0,16341287 0,276259 0,894231 0,981043 0,982609 1,052632 11,25 0,14027477 0,218705 0,875 0,970142 0,982609 1,035088 11,7 0,11713666 0,182734 0,865385 0,947393 0,973913 1,017544 12,15 0,09038322 0,153957 0,903846 0,907109 0,982609 1,017544 12,6 0,07013738 0,126619 0,865385 0,891943 0,973913 0,982456 13,05 0,0592914 0,106475 0,846154 0,869668 0,956522 0,982456 13,5 0,04989154 0,086331 0,846154 0,842654 0,956522 0,964912 13,95 0,04121475 0,071942 0,826923 0,811848 0,956522 0,947368 14,4 0,03470716 0,061871 0,817308 0,786256 0,947826 0,929825 14,85 0,03109183 0,05036 0,798077 0,763033 0,93913 0,912281 15,3 0,0274765 0,041727 0,807692 0,736493 0,930435 0,894737 15,75 0,02458424 0,035971 0,778846 0,70237 0,930435 0,877193 16,2 0,02241504 0,031655 0,778846 0,669194 0,921739 0,842105

16,65 0,02096891 0,027338 0,778846 0,650711 0,913043 0,824561 17,1 0,02024584 0,02446 0,778846 0,630332 0,895652 0,807018 17,55 0,01952278 0,023022 0,769231 0,599052 0,878261 0,77193 18 0,01879971 0,018705 0,769231 0,578199 0,895652 0,736842 Pro přehlednost, byly všechny výsledky uvedené do tabulky č.3. Tabulka 3 přehled výsledků tabulka výsledku Singlemode 9 μm Multimod 50 μm Multimod 62,5 μm vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka vlnová délka 1310 nm 1550 nm 850 mn 1300 nm 850 nm 1300 nm úhel θmax 10,75 10,9-8,55-11,4 numerická apertura - NA 0,187 0,189-0,147-0,198 normal. f. - V 4,04 3,448-17,762-22,203 počet vidů 8,145 5,943-78,873-123,239 počet odrazů ve vlákně - K - - - - - - délka parsku ve vlákně -s - - - - - - 4. 1. Příklad výpočtů Výpočet úhlu θ max dle hodnot na grafu a následné spočítání NA viz graf č. 1 : Určení normalizované frekvence V: Počet vedených vidů ve vlákně:

Výkon P Katedra telekomunikační techniky 5. Grafické zpracování naměřených a vypočtených hodnot 5. 1. Grafy pro SM Na grafu č. 1 a č. 2 je zobrazeno jakým způsobem se došlo k hodnotám úhlu θ max. Vyzařovací charakteristika signl. mod. vlákna pro 1310 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Intezita 50 % výkonu + delta max - delta max 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 1 vyzařovací charakteristika u single-módu pro λ=1310 nm

Výkon P Výkon P Katedra telekomunikační techniky Vyzařovací charakteristika signl. mod. vlákna pro 1550 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Intezita 50 % výkonu + delta max - delta max 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 2 vyzařovací charakteristika u single-módu pro λ=1550 nm 5. 2. Grafy pro MM 50 (μm) Vyzařovací charakteristika OV, jádro 50 μm, pro λ =850 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Intezita 0,2 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 3 vyzařovací charakteristika u multi-módu pro λ=850 nm

Výkon P Výkon P Katedra telekomunikační techniky Vyzařovací charakteristika OV, jádro 50 μm, pro λ=1300 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Intezita 0,2 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 4 vyzařovací charakteristika u multi-módu pro λ=1300 nm 5. 3. Grafy pro MM 62,5 (μm) Vyzařovací charakteristika OV, jádro 62,5 μm, pro λ 850 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Intezita 0,2 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 5 vyzařovací charakteristika u multi-módu pro λ=850 nm

Výkon P Katedra telekomunikační techniky Vyzařovací charakteristika OV, jádro 62,5 μm, pro λ 1300 nm 1,2 1 0,8 0,6 0,4 Intezita 0,2 0-20 -10 0 10 20 úhel θ [ ] graf 6 vyzařovací charakteristika u multi-módu pro λ=1300 nm

6. Závěr měření Cílem měření bylo prohloubit své znalosti v oblasti optických komunikacích a to především v rámci měření numerické apertury. Během měření se vyskytlo několik negativních faktorů, které do značné míry ovlivnily výsledky měření. Prvním negativním faktorem, se kterým se museli vyrovnat, byla porucha krokového motorku, díky které se neotáčel optický přijímač. Po konzultaci s vyučujícím a následném zjišťování chyby se ukázalo, že v jednom spoji k sobě nedoléhaly kontakty. Po odstranění této chyby krokový motorek už fungoval tak jak měl. Po naměření dat u multi-módového vlákna s průměrem jádra 50 μm jsme zjistili, že koncovka má vadnou feruli a tudíž se ze získaných dat špatně konstruovaly grafy. Výsledek měření si lze prohlédnout v grafu č. 3 a grafu č. 4. Bohužel z grafu č. 3 (měření pro λ= 850 nm) nebylo možné určit numerickou aperturu vlákna a tím i další parametry jakými byly: normalizovaná frekvence, počet vedených vidů ve vlákně, počet odrazů a délku paprsku v jádře. Z naměřených dat pro multi- módové vlákno s průměrem jádra 62 μm při vlnové délce 850 nm se podobně jako u předcházejícího multi-módového vlákna nedala určit numerická apertura a tím i následně další parametry. V tabulkách č. 1 a č. 2 jsou zobrazeny hodnoty jen pro tři optická vlákna. Chybí zde záznam hodnot pro 4 vlákno (EZBEND). Toto vlákno se bohužel našim kolegům po velkém snažení nepodařilo zkonstruovat. Celé měření bylo ovlivněné i tím, že měření neprobíhalo při absolutní tmě, takže nám sluneční paprsky a světlo ze světelného zdroje na stropě působily negativní vliv na optický detektor. U grafu č. 4 a č. 6 si lze povšimnout, že maximum není v hodnotě 1, ale o něco větší (např. v hodnotě 1,1). Je to z toho důvodu, že jsme neměli při začátku měření přesně nastavený kolmý směr mezi optickým vláknem a detektorem. Z tohoto důvodu byla maximální intenzita světla detekována pod úhlem 1. Záznam naměřených hodnot si lze prohlédnout v tabulce č. 1. Výsledky výpočtů jsou zapsány do tabulky č. 3. Jak již bylo řečeno v tabulce výsledků (tabulka č. 3) chybí údaje pro multimód s šířkou jádra 50 μm a 62,5 μm pro λ=850 nm. V tabulce i chybí údaje o počtech odrazů ve vlákně a uraženou délku paprsku v jádře vlákna. Je to z toho důvodu, že jsme si při měření nepoznačili délku požitých vláken. Pokud bychom dané parametry znali, byly by k dopočítání daných parametrů použity vzorce (8) - (12). Pro singl-mód nám bohužel vyšla normalizovaná frekvence > 2,405. Byla tímto porušena podmínka single-módu a z toho důvodu je jasné, že měření bylo nepřesné.

Odkazy [1] KOUDELKA, Petr. Měření numerické apertury NA optických vláken [online]. Ostrava, 2011 [cit. 2014-03-02]. Dostupné z: http://moodle.kat440.vsb.cz/mod/resource/view.php?id=2689. Návod k měření. VSB. [2] MAREJKA, Martin. Měření numerické apertury optických vláken [online]. Ostrava, 2010 [cit. 2014-03-02]. Dostupné z: http://dspace.vsb.cz/handle/10084/78837?show=full. Bakalářská. VSB. Vedoucí práce Koudelka. [3] VEJMOLA, Tomáš. MĚŘENÍ NUMERICKÉ APERTURY [online]. BRNO, 2011 [cit. 2014-03-02]. Dostupné z: https://dspace.vutbr.cz/xmlui/bitstream/handle/11012/16248/bc-2011- T.VEJMOLA.pdf?sequence=1. Bakalářská práce. VUT. [4] Optické vlákno. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001-2013 [cit. 2014-03-03]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/optick%c3%a9_vl%c3%a1kno

Seznam obrázků Obrázek 1 Numerická apertura NA - navázání max. úhlu... 1 Obrázek 2 parametry určitých typů optických vláken... 2 Obrázek 3 ukázka průběhu vyzařovací charakteristiky optického vlákna... 2 Obrázek 4princip měření numerické apertury... 3 Obrázek 5 blokové schéma pro měření NA... 4 Obrázek 6 vyfocené schéma pro měření numerické apertury... 5 Obrázek 7 ovládací rozhraní pro měření NA... 5 Obrázek 8 kombinace switchů... 6

Seznam Tabulek Tabulka 1 Naměřené hodnoty intenzity pro jednotlivá vlákna... 7 Tabulka 2 Naměřené hodnoty vláken převedené do jednotkového grafu... 9 Tabulka 3 přehled výsledků... 11