POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

LABORATORIUM TECHNOLOGII KABLI I WŁÓKIEN ŚWIATŁOWODOWYCH

Ćwiczenie nr: 3

Temat: Technologia wytwarzania światłowodów jednomodowych metodą MCVD.

Grupa:ED 9.3 data wykonania:

Rafał Sieńko 27.11.1998

Dariusz Ostapiuk ( nieobecny )

Tomasz Stachyra ( odrabiający )

1. Opis procesu otrzymywania preformy na światłowody jednomodowe:

Zapoznaliśmy się z procesem otrzymywania preformy metodą wewnętrznego osadzania z fazy gazowej - MCVD.

Wewnątrz rurki ze szkła kwarcowego osadza się szkło ( od 30 do 50 warstw ) w wyniku reakcji gazów dostarczanych do jej wnętrza oraz wysokiej temperatury. Reakcją tą jest np.:

SiCl₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2Cl

Na zewnątrz rury przesuwa się powoli palnik, który wytwarzając wysoką temperaturę osadza na ściankach drobiny szkła. Po dojściu do końca rury palnik powraca szybko na jej początek i ponownie osadza kolejną warstwę. Kilkadziesiąt zewnętrznych warstw szkła domieszkuje się dwutlenkiem germanu lub pięciotlenkiem fosforu i fluorem. Kilka warstw rdzenia domieszkuje się dwutlenkiem germanu. Po osadzeniu tych warstw następuję proces kolapsu, czyli zamykania rury. Zatapia się w rurkę pręt przy czym wewnątrz rurki podany jest chlor zapobiegający dyfuzji wody. Podczas zatapiania rurki w pręt w osi rdzenia następuje rozkład GeO₂ . W wyniku tego zmniejsza się współczynnik załamania szkła co prowadzi do dipu. Zapobiega się temu poprzez trawienie gazowe. Polega to na przepuszczeniu przez rurkę w przedostatnim przejściu kolapsu gazowych związków fluoru. W efekcie wewnętrzna warstwa SiO₂ o niższej zawartości GeO₂ ulega wytrawieniu.

SiO₂ → SiF₄↑+ O₂

2. Wyznaczenie długości fali odcięcia:

Otrzymana w ćwiczeniu długość fali odcięcia wynosi λ_c = 0,995 μm ( rys.1 ).

Sposób jej wyznaczenia polegał na poprowadzeniu dwóch prostych na wykresie tłumienia w zależności od długości fali. Jedną prostą prowadzimy stycznie do nachylenia charakterystyki, drugą prowadzimy stycznie do tej części charakterystyki o najmniejszym tłumieniu. Miejsce przecięcia się tych dwóch prostych rzutujemy na oś λ i otrzymujemy wartość długości fali odcięcia.λ_c.

Pomiar długości fali odcięcia przeprowadza się we włóknie o znanej długości ( np. 2m ). Zwiększamy długość fali w takim zakresie, w którym tłumienie modu LP₀₁ jest niemierzalne. Tłumienie światłowodu zależy wówczas od długości światłowodu oraz promienia jego krzywizny. Pomiar tłumieniana zgięciu polega na określeniu długości fali, dla której straty w zgiętym włóknie o określonej długości wynoszą 0,1dB.

3. Opis sposobu wyznaczenia średnicy pola modu.

Dla światłowodów skokowych dla długości fali λ = λ_c rozkład pola opisuje funkcja

Gaussa. W celu określenia średnicy pola modu mierzymy odległość pomiędzy krawędziami funkcji rozkładu pola na wysokości r = L / e, gdzie L - amplituda.

λ	nm	900	960	1000	1050	1100
d	μm	9,59	7,51	8,05	8,59	8,11

4. Wyniki pomiarów wymiarów geometrycznych:

Φ_r = 2,13 mm ( średnica rdzenia preformy );

Δn = 0,0253 ( różnica współczynników załamania rdzenia i płaszcza );

Φ_z = 16 mm ( średnica zewnętrzna preformy );

5.Zadanie:

Obliczyć jaka powinna być średnica rdzenia światłowodu jednomodowego ( d_1­ ) przeznaczonego do transmisji światła o długości fali λ₀ = 780nm ( długość fali odcięcia λ_c należy przyjąć jako λ_c = 0,9λ₀ ).

⇒
oraz NA=

ν_c = 2,405

n₁ = 0,0268

n₂ = 0,0015

λ_c = 0,9λ₀ = 0,9*780nm = 702 nm

20,1μm

F

---