2.1. Рекомендуемая литература:
1. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи, -М.: Техносфера, 2007.-512с.
2. Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи, -М.: Лань, 2010.-272с.
3. ГОСТ 25 462-82, Волоконная оптика. Термины и определения.
2.2. Изучить следующие вопросы:
- физический механизм передачи информации по ВОЛС.
- элементы ВОЛС, их назначение и конструкции.
ОСНОВНОЕ РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Задание 1. Измерение величины затухания сигнала в волоконно-оптических кабелях в красном диапазоне излучения.
 |
3.1.1.Собрать установку (рис. 3.1.1.) для измерения затухания в волоконно-оптическом кабеле (ВОК) методом сравнения сигналов на входе и выходе ВОК, используя в качестве излучателя гелий-неоновый лазер.
Рис.3.1.1. Блок-схема лабораторной установки:
1-лазер; 2-обтюратор; 3-поляроид; 4-устройство ввода лазерного излучения в ВОК; 5-измерительный ВОК; 6.-проходной оптический соединитель (ПОС); 7-измеряемый ВОК; 8.-измеритель затухания в ВОК (ИЗВОК); 9-фотоприемное устройство (ФПУ); 10-блок питания ФПУ; 11-осциллограф; 12-источник питания лазера.
Перед проведением дальнейших работ проверить правильность установки лазера на оптической скамье (ОС), перемещая для этого измерительный экран вдоль оптической скамьи (ОС), предварительно сняв с ОС все приборы кроме лазера.
Допустимое отклонение центра луча лазера от центра экрана не более 2 мм на всей длине ОС. При большем отклонении провести дополнительную юстировку лазера, используя для этого настроечные элементы, имеющиеся на устройстве крепления лазера.
После окончания юстировки лазер не трогать!
Провести юстировку схемы, подсоединив измерительный ВОК к устройству ввода излучения и ИЗВОКу, добиваясь показания измерительного прибора 18 мВ плюс-минус 1 мВ, используя для этого, в том числе и изменение азимута поляризации поляроида.
Провести 3 измерения, снимая и одевая вновь соединитель измерительного ВОК№1, подсоединенного к ИЗВОКу.
Полученные измерения занести в таблицу.
 |
Вычислить среднее значение измеренной величины (Р изм.) и записать ее в таблицу.
Подсоединять измеряемые ВОК №1 (l =25м.),№2(l =100 м.), и №3 (l =200 м.) к измерительному ВОКу №1 и ИЗВОКу, как указано на рисунке 3.1.1. Произвести на каждом ВОК по 4 измерения, меняя подсоединение концов измерительного и измеряемого ВОК.
Полученные измерения (максимальные значения) занести в журнал. Вычислить среднее значение измеренной величины (Pвок) для каждого ВОК №1,2 и 3 по формуле:
а = 10 lg (Ризм / Рвок),
где а – затухание в ВОК в дБ, Ризм – среднее значение мощности излучения, введенной в измеряемый ВОК, а Рвок – среднее значение мощности излучения, выведенной из измеряемого ВОК.
Определить погонное затухание измеряемых ВОК (дБ/м).
Результаты измерений и расчетов записать в таблицу.
3.1.2. Провести юстировку схемы, предварительно сняв поляроид, подсоединить измерительный ВОК №1 к ФПУ, добиваясь юстировкой получения максимального сигнала, считываемого с экрана осциллографа.
 |
Провести 3 измерения, снимая и одевая вновь соединитель измерительного ВОК№1, подсоединенного к ФПУ. Полученные измерения занести в таблицу.
Вычислить среднее значение измеренной величины (Р изм.) и записать ее в таблицу.
Подсоединять измеряемые ВОК № 1 (l =50м.), № 2 (l =100 м.), и № 3 (l =200 м.) к ФПУ, как указано на рис. 3.1.1. Произвести на каждом ВОК по 4 измерения, меняя подсоединение концов измерительного и измеряемого ВОК. Полученные измерения (максимальные значения) занести в журнал.
Вычислить среднее значение измеренной величины (Рвок) для каждого ВОК и записать ее в таблицу. Рассчитать среднее значение затухания ВОК № 1,2 и 3 по формуле:
а = 10 lg (Ризм. / Рвок),
где а – затухание в ВОК в дБ, Ризм – среднее значение мощности излучения, введенной в измеряемый ВОК, а Рвок – среднее значение мощности излучения, выведенной из измеряемого ВОК.
Определить погонное затухание измеряемых ВОК (дБ/м). Результаты измерений и расчетов свести в таблицу.
3.1.3. Сопоставить результаты измерений по п.3.1.1 и по п. 3.1.2 и дать им качественную оценку.
Задание 2. Измерение величины затухания сигнала в волоконно-оптических кабелях в инфракрасном диапазоне излучения.
3.2.1.Собрать установку (рис. 3.1.1.) для измерения затухания в волоконно-оптическом кабеле (ВОК) методом сравнения сигналов на входе и выходе ВОК, используя в качестве излучателя полупроводниковый ИК-лазер.
Рис. 3.2.1. Блок схема установки для измерения затухания в ВОК в инфракрасном диапазоне излучения:
1-излучатель (полупроводниковый ИК-лазер с длиной волны 0,87мкм.) (И); 2-измерительный ВОК; 3-проходной соединитель ВОК; 4-измеряемые ВОК; 5-ИЗВОК.
3.2.2.Провести юстировку схемы, подсоединив измерительный ВОК к излучателю и ИЗВОКу, добиваясь показания измерительного прибора 18мВ плюс-минус 1,5 мВ.
Провести 3 измерения, снимая и одевая вновь соединитель измерительного ВОК №2, подсоединенного к ИЗВКу. Полученные измерения записать в таблицу.
 |
Вычислить среднее значение измеренной величины (Р изм.) и записать ее в таблицу. Подсоединять измеряемые ВОК № 1 (l =50м.), № 2(l =100 м.), и № 3(l =200 м.), как указано на рисунке 3.2.1. Произвести на каждом ВОК по 4 измерения, меняя подсоединение концов измерительного и измеряемого ВОК.
Полученные измерения (максимальные значения) занести в журнал.
Вычислить среднее значение измеренной величины (Рвок) для каждого ВОК и записать ее в журнал. Рассчитать среднее значение затухания ВОК № 1,2 и 3 по формуле:
а = 10 lg (Ризм / Рвок),
где а – затухание в ВОК в дБ, Ризм – среднее значение мощности излучения, введенной в измеряемый ВОК, а Рвок – среднее значение мощности излучения, выведенной из измеряемого ВОК.
Определить погонное затухание измеряемых ВОК (дБ/м).
Результаты измерений и расчетов свести в таблицу. Сопоставить результаты измерений погонного затухания в ВОК по заданию 1 и по заданию 2.
 |
Результаты сопоставления свести в таблицу.
Задание 3. Наблюдение и анализ модулированных сигналов, проходящих по ВОК.
 |  | ||
3.3.1. Собрать схему (Рис. 3.3.1.) для наблюдения и анализа модулированного сигнала, проходящего по ВОК.
Рис.3.3.1. Блок-схема для наблюдения и анализа модулированного сигнала, проходящего по ВОК:
1-лазер; 2-обтюратор; 3-электрооптический модулятор (ЭОМ); 4-поляроид; 5-устройство ввода излучения в ВОК; 6-фотоприемное устройство (ФПУ); 7-экран; 8-генератор синусоидальных колебаний; 9-осциллограф; 10-блок питания лазера; 11-измеритель затухания в ВОК (ИЗВОК); 12-блок питания фотоприемника; 13-волоконно-оптический кабель (ВОК); 14-источник постоянного напряжения; 15-делитель.
Вставить один из концов ВОК № 1 (13) в разъем ИЗВОКа, после чего регулировками устройства ввода излучения добиться показания на дисплее ИЗВОКа 17-19 мВ.
Отсоединить измерительный ВОК № 1 от ИЗВОКа и присоединить его к разъему ФПУ, после чего на экране осциллографа должна появиться осциллограмма сигнала проходящего по ВОК. Подать синусоидальное напряжение 25-30В частотой 1000 Гц на ЭОМ, установив на генераторе сопротивление внешней нагрузки 5000 Ом. Изменяя напряжение постоянного тока(14), вывести ЭОМ в рабочую точку (синусоида без искажений), а затем, изменяя частоту, подаваемую с генератора на ЭОМ в диапазоне от 500 до 2000 Гц, наблюдать на экране осциллографа изменение модуляционной картины.
Зарисовать (сфотографировать) модуляционную картину для частот 500, 1000 и 2000 Гц в рабочий журнал. Зарисовать (сфотографировать) модуляционную картину для частот 500,1000 и 2000 Гц в рабочий журнал.
Задание 4. Передача через волоконно-оптическую линию связи звукового сообщения.
 |
3.4.1. Собрать линию оптической связи в соответствии с рис.3.4.1. и включить приборы.
Рис. 3.4.1. Блок-схема лабораторной установки:
1-лазер; 2-блок питания лазера; 3-электрооптический модулятор (ЭОМ); 4-поляроид; 5-устройство ввода излучения в ВОК; 6-фотоприемное устройство (ФПУ); 7-осциллограф; 8-магни-тола; 9-делитель; 10-измеритель затухания в ВОК (ИЗВОК); 11-блок питания фотоприемника; 12-волоконно-оптический кабель (ВОК); 13-низкочастотный усилитель с электродинамиком; 14-сточник постоянного напряжения.
3.4.2. Присоединить измерительный ВОК №1 к ИЗВОКу и юстировкой добиться получения сигнала на дисплее ИЗВОКа порядка 20мВ. Допускается визуальная настройка без подключения ВОКа к ИЗВОКУ по яркости свечения выходного торца ВОК. После окончания предварительной настройки присоединить ВОК к ФПУ и проверить качество настройки. При необходимости провести подъюстировку.
3.4.3.Включить низкочастотный усилитель и магнитофон
магнитолы на воспроизведение, переключить тумблер на верхней панели магнитолы в левое положение, при этом электродинамики магнитофона отключаются, а выход низкочастотного усилителя магнитофона подключается к дополнительным выводам, которые следует подключить к выходным клеммам генератора, а генератор – выключить, при этом низкочастотное напряжение с выхода усилителя магнитофона подается на ЭОМ. Удалить из оптического тракта обтюратор. Установить максимальное усиление выходного (модулирующего) сигнала магнитофона поворотом ручки громкости по часовой стрелке. Регулировками усиления низкочастотного усилителя, напряжения источника постоянного напряжения и оптической схемы добиться получения приемлемого качества звука.
Перекрывая лазерный луч убедиться в том, что сигнал проходит по оптическому тракту.
3.4.4.Присоединить через проходной разъем к измерительному ВОКу №1 ВОК №3, а его, в свою очередь, к ФПУ и, не меняя настроек, прослушать звуковое сообщение.
3.4.5. Сравнить качество звуковых сообщений по п.3.4.3. и 3.4.4. и дать им качественную оценку.
Заключение
4.1. Провести анализ полученных результатов и теоретически обосновать их.
4.2. Оформить индивидуальный отчет в соответствии с установленными требованиями.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Опишите строение оптического волокна и физику распространения оптического сигнала в волокне.
2. Виды оптических волокон.
3. Объясните принцип построения волоконно-оптической линии связи.
4. Как меняется затухание в волокне от длины волны оптического излучения?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
СКАНИРУЮЩИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ФАБРИ-ПЕРО
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является знакомство с методами исследования спектральных характеристик лазерного излучения, а так же с устройством и принципом работы сканирующего интерферометра Фабри-Перо.
