Pierwszą czynnością była regulacja położeń lasera i detektora oraz wzmocnienia tak, by sygnał wyjściowy był jak najbliższy sygnałowi wejściowemu. W tym celu obserwowaliśmy ekran oscyloskopu.
Ambroszkiewicz Grzegorz
Brzeziński Maciej
Sierzputowski Piotr
gr 22 B3
Optomechatronika
Laboratorium
Ćwiczenie nr 3
Światłowodowy tor przesyłania danych
Sprawozdanie
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z działaniem, właściwościami i budową światłowodowego toru przesyłania informacji.
Przebieg ćwiczenia
Pierwszą czynnością była regulacja położeń lasera i detektora oraz wzmocnienia tak, by sygnał wyjściowy był jak najbliższy sygnałowi wejściowemu. W tym celu obserwowaliśmy ekran oscyloskopu.
Pomiar tłumienności światłowodu.
Tłumiennością L [dB/km] określamy stopień obniżenia amplitudy sygnału po przejściu przez światłowód.
s- długość światłowodu [km]
A1 - amplituda sygnału wejściowego
A2 - amplituda sygnału wyjściowego
Dla wzmocnienia 10dB:
A1 =2 [V]
A2 =40 [mV]
s = 1[km]
L=33,98[dB/km]
Pomiar prędkości rozchodzenia się światła w światłowodzie
Gdzie:
S - długość światłowodu = 1km,
ts - przesunięcie czasowe sygnału wejściowego w torze transmisji ze światłowodem
tf - opóźnienie czasowe fotoelementu = 0,15μs
Z pomiarów na oscyloskopie ts = 5,6μs. Zatem:
V= 1km/(5,6μs - 0,15μs)=183486238,5 m/s = 1,83*108 m/s
Prędkość światła w światłowodzie jest około 40% mniejsza niż prędkość światła w próżni. Wynika to z dyspersji fali świetlnej, a także z tłumienności światłowodu. Współczynnik załamania rdzenia światłowodu jest nieco większy od współczynnika załamania płaszcza.
5. Pomiar pasma przenoszenia
Wykres zależności amplitudy od częstotliwości:
Dla około 60 kHz amplituda spada o połowę. Stąd próg 3dB jest w 60kHz.
Czasowe poszerzenie impulsu Δtm:
f 3dB⋅Δtm=0,44
wynika stąd, że:
Δtm=0,44/f3dB
Δtm=7,33*10-6 [s]
Układ transmisji dźwięku
Ostatnim punktem było doświadczenie polegające na przesyłaniu dźwięku drogą światłowodową. W tym celu skorzystaliśmy z mikrofonu podłączonego do sterownika lasera, oraz z karty dźwiękowej z detektorem optycznym.
Dźwięk zachował dość dobrą jakość. Jego niedoskonałości wynikały zapewne głównie z użycia mikrofonu dość niskiej klasy, a także z jakości głosu kolegi. Sygnał elektryczny z mikrofonu zamieniany był na sygnał optyczny, a następnie za pomocą detektora ponownie na sygnał el. .
Układ do przesyłania dźwięku światłowodem:
Wnioski:
Medium światłowodowe jest bardzo dobre do przesyłania informacji. Umożliwia przesył dużej ilości danych w krótkim czasie. Jego możliwości częściowo ogranicza zjawisko dyspersji, tłumienność. Istotne jest dokładne ustawienie przyrządów i dobre dobranie mocy, a także uwzględnienie przy przesyle parametrów światłowodu.
Prędkość światła w światłowodzie jest mniejsza niż prędkość światła w próżni. Wynika to z większej gęstości ośrodka, a także z jego niedoskonałości.
Nasze doświadczenie potwierdziło dość dobre parametry użytkowe medium. Zapewne porównując do badań typowo laboratoryjnych, dokładność naszych pomiarów nie jest najwyższa, ale należy mieć na uwadze, że dokonywaliśmy pomiarów po raz pierwszy. W celu weryfikacji wyników należałoby powtórzyć pomiar kilkukrotnie.