Wydział Elektroniki Politechniki Wrocławskiej	Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
^Wykonał Pirosz Paweł		^Grupa 9	^Ćw. nr 9	^Prowadzący dr Bober
Pomiary parametrów światłowodów		^Data wykonania 99.06.08	^Data oddania 99.06.14	^Ocena

PROGRAM ZAJĘĆ :

1. Pomiar charakterystyki spektralnej detektora

2. Pomiar tłumienności wielomodowego światłowodu plastikowego

PRZEBIEG ĆWICZENIA :

1. Pomiar charakterystyki spektralnej detektora

Rys. 1. Schemat układu do pomiaru charakterystyk spektralnych światłowodów

Po wyjustowaniu układu, dokonujemy pomiaru spektralnej charakterystyki detektora. W tym przypadku światłowód łączący monochromator z detektorem jest krótki (ok. 30 cm). Wykreślona zależność względnej czułości detektora w funkcji długości promieniowania będzie dla nas charakterystyką referencyjną (odniesienia) do wyznaczenia tłumienności światłowodu.

Należy także uwzględnić zależność mocy promieniowania lampy halogenowej od długości promieniowania.

Wyniki pomiarów przedstawione są w poniższej tabeli:

λ	U1	M	U1^*	Cw
[nm]	[mV]	[ % ]	[mV]
415	0,11	13	0,846	0,011
430	0,12	17	0,706	0,009
450	0,22	20	1,100	0,014
475	0,68	25	2,720	0,035
500	1,80	30	6,000	0,077
550	4,80	40	12,000	0,153
600	12,00	52	23,077	0,295
680	26,00	67	38,806	0,495
800	58,00	88	65,909	0,841
900	76,00	97	78,351	1,000
950	68,00	98	69,388	0,886
1100	58,00	96	60,417	0,771
1200	14,00	92	15,217	0,194

gdzie U₁ oznacza napięcie zmierzone, a U₁^* napięcie uwzględniające zależność mocy promieniowania lampy halogenowej od długości fali świetlnej (U₁^* = U₁/M).

U_1max*(λ) = 78,351 [mV] dla λ = 900 [nm]

Czułość detektora obliczamy ze wzoru:

Przykładowe obliczenia:

Charakterystyka spektralna detektora znajduje się na wykresie 1.

2. Pomiar tłumienności wielomodowego światłowodu plastikowego

Układ pomiarowy do wyznaczania tłumienności światłowodu jest taki sam jak w przypadku pomiaru charakterystyki spektralnej detektora (rys. 1) z tym, że krótki światłowód łączący monochromator z detektorem zastępujemy światłowodem o długości 5 [m], dla którego wyznaczamy tłumienność .

Wyniki pomiarów przedstawione są w poniższej tabeli.

λ	U2	U2^*	α
[ nm ]	[ mV ]	[ mV ]	[ dB ]
415	0,00250	0,01923	3,287
430	0,00700	0,04118	2,468
450	0,01200	0,06000	2,526
475	0,04500	0,18000	2,359
500	0,09500	0,31667	2,555
550	0,32000	0,80000	2,352
600	0,73000	1,40385	2,432
680	1,40000	2,08955	2,538
800	1,05000	1,19318	3,484
950	0,00018	0,00018	11,153
1100	0,23000	0,23958	4,803
1200	0,05000	0,05435	4,894

Tłumienność światłowodu plastikowego obliczamy z następującej zależności:

gdzie: L - długość światłowodu, U₁^* wzięto z pkt.1 ćwiczenia.

Przykładowe obliczenia:

Zależność tłumienności światłowodu od długości fali przedstawiona jest na wykresie 2.

WNIOSKI I UWAGI:

W pkt. 1 ćwiczenia wyznaczaliśmy charakterystykę spektralną detektora. Z wykresu 1 widzimy, że maksimum czułości przypada na długość fali równą 900 [nm]. Na tej podstawie można oszacować z jakiego materiału została wykonana dioda będąca detektorem. Ponieważ maksymalna czułość przypada na długość fali 900 [nm], co odpowiada częstotliwości f = 333,3⋅10¹² [Hz], korzystając ze wzoru na energię kwantu promieniowania E = hf otrzymujemy 1,38 [eV]. Przerwę energetyczną o zbliżonej energii posiada arsenek galu (1,4 [eV]), a więc dioda będąca detektorem mogła być wykonana z GaAs.

W pkt. 2 ćwiczenia wyznaczaliśmy charakterystykę tłumienności światłowodu, czyli zależność tłumienia od długości fali. Z wykresu 2 widzimy, że dla promieniowania o długości fali od ok. 420 do ok. 760 [nm] występuje okno, w którym tłumienie jest najmniejsze.

Powyżej określone parametry tłumienności światłowodu mają duże znaczenie w zastosowaniu praktycznym , ponieważ określają wybór materiałów i technologię wytwarzania światłowodów oraz elementów i przyrządów optoelektronicznych stosowanych w torach teletransmisyjnych .

- 3 -

---