Лекции по Физико-технологическим основам волоконно-оптической техники   

8. Измерение оптических параметров ОВ

8.8. Хроматическая дисперсия

Хроматическая дисперсия вместе с величиной потерь определяет длину ретрансляционного участка в ВОСПИ, использующих одномодовые ОВ. Прямое определение хроматической дисперсии в одномодовых ОВ посредством измерения уширения прошедшего через ОВ импульса возможно лишь при использовании отрезков ОВ длиной несколько километров и требует пикосекундных излучателей и приемников. На практике применяются методы, в которых вначале определяется спектральная зависимость временной задержки t(l) при прохождении излучения через отрезок ОВ длиной L, а хроматическую дисперсию находят из выражения

                                (8.7).

При измерении t(l) в качестве источника часто используется волоконный ВКР-лазер (рамановский) с широким световым континуумом. В зависимости от l измеряется изменение времени задержки между импульсом, запускающим лазер, и импульсом, поступающим с фотоприемника. На рис. 8.13 приведена схема установки.

Рис. 8.13 Схема установки для измерения хроматической дисперсии: 1 – Nd-ИАГ-лазер, 2 – объективы, 3 – ВКР-лазер, 4 - монохроматор ,5 – полупрозрачное зеркало, 6 – волокно, 7 – германиевый лавинный фотодиод, 8 – осциллограф

Рис.8.14. Спектральная зависимость величины хроматической дисперсии для ОВ со смещенной дисперсией

Для формирования оптических потоков и фокусировки применяется светоделительная пластина (5) и линзы (2). На рис. 8.14 приведены экспериментальные результаты, полученные для одномодового ОВ (L~1 км) со смещенной дисперсией. Подобный метод удобен для лабораторных исследований, т.к. он прост в реализации и вследствие большого набора спектральных точек допускает точную аппроксимацию.

         Часто используют другую форму записи данных t(l) через ДВНД (l0), соответствующее ей значение t0=t(l0) и наклон дисперсионной кривой S0  в точке lS0=dC(l)/dlIl=l0. При этом существуют различные формы записи аппроксимирующих выражений:

t = t0 + (S-0/8)´(l - l02/l)2                                  (8.8),

t = t0 + (S0/2)´(l - l0)2 – (S0/6)´(l - l0)3                      (8.9)

и т.д.

         Если требуется провести измерение дисперсии на коротких отрезках ОВ, обычно применяют интерференционный метод, основанный на использовании интерферометра Маха-Цендера (рис. 8.15), в одно из плеч которого помещается короткий (~ 1м) отрезок ОВ, а длина оптического пути во втором, воздушном плече может изменяться при помощи задержки таким образом, чтобы сравняться с оптическим путем в ОВ в исследуемом диапазоне длин волн.

Рис. 8. 15. Схема интерференционного метода измерения хроматической дисперсии ОВ: 1 – галогенная лампе, 2 – модулятор, 3 – монохроматор, 4 – микрообъективы, 5 – возбуждающее ОВ, полупрозрачное зеркало, 7 – исследуемое ОВ, 8 – зеркало со 100 % отражением, 9 – фотоприемник, 10 – призма на пьезокерамической подвижке, 11 – усилитель, 12 - самописец

Изменяя длину линии задержки (изменение положения призмы 10 с помощью микрометрической подачи), можно добиться совпадения оптических путей в воздухе и исследуемом ОВ. Возникший при этом интерференционный сигнал регистрируется фотоприемником. В эксперименте измеряется зависимость величины интерференционного сигнала от длины линии задержки для фиксированной длины волны l. На основании этих данных строится зависимость относительной линии задержки Dl, соответствующей максимуму интерференционного сигнала, от l. Эта зависимость пересчитывается в спектральную зависимость временной задержки

Dt (l) = Dl(l)/с                                         (8.10),

где с – скорость света в вакууме. Величина хроматической дисперсии рассчитывается по формуле (8.10).



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.