Изучение характеристик оптических волокон

В докладе представлено описание подготовленного цикла лабораторных работ по изучению основных параметров оптических волокон в оптических системах связи. Рассматриваются вопросы связанные как с эффективности ввода излучения в волокно, так и с затуханием оптического излучения в нём. Предложено проведение вычислительных экспериментов и практических работ по измерению характеристик оптических волокон.

В настоящее время происходит быстрое развитие волоконно-оптических систем связи. Для их обслуживания необходима подготовка специалистов в высших учебных заведениях на оптических специальностях. Волоконные световоды являются одними из ключевых элементов таких систем, поэтому изучению их характеристик уделяется большое внимание при рассмотрении волоконно-оптических линий связи в учебном процессе.

В работе описан вычислительный эксперимент, направленный на исследование эффективности ввода оптического излучения в волокно. Изучены основные оптико-физические факторы и выведены расчетные соотношения, определяющие эффективность связи источника со световодом. Составлены компьютерная программа и задания, позволяющие имитировать процесс ввода излучения в волокно, добиваясь заданного качества согласования.

После теоретического рассмотрения физических основ ввода оптического излучения в волокно возможно проведение лабораторной работы по определению значения числовой апертуры световода, знание которой необходимо для уменьшения потерь в устройствах ввода-вывода излучения. Для этого используется метод трёх колец, который обладает большой разрешающей способностью и объективной (зрительной) фиксацией апертурного угла.

Потери оптического излучения в волокне являются фактором, который ограничивает максимально возможную протяженность линии связи. Для определения полных потерь в оптоволокне предложена лабораторная работа, в которой используется метод двухточечного обламывания.

Для понимания явления распространения мод в многомодовых световодах разработана лабораторная работа по определению потерь оптического излучения в зависимости от радиуса изгиба волокна. Полученные экспериментальные зависимости наглядно отражают физические процессы взаимодействия мод в световодах.