|
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 :
Pomiar charakterystyki spektralnej detektora
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).
U1max*(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 -