Лабораторная работа №7. «Измерение времени группового запаздывания оптического сигнала».

    Цель работы:

    -экспериментальное определение времени группового зараздывания;

    -оценка величины эффектрвного коэффициента преломления.

 

 

Порядок выполнения работы.

     При выполнении работы используются следующие элементы установки:

    -электронный блок «Источник оптического сигнала» -ИОС;

   -нормализующая катушка, представляющая собой отрезок многомодового световода длиной 200м оконцованный коннекторами FC/UPC (FC/PC-МM 200-FC/PC);

        -нормализующая катушка, представляющая собой отрезок одномодового световода длиной 1000м оконцованный коннекторами FC/UPC (FC/PC-МM 1000-FC/PC);

    -два соединительных многомодовых волоконных шнура FC/UPS-SM-1m- FC/UPS длиной 1 метр –ВШ;

    -два соединительных одномодовых волоконных шнура FC/UPS-SM-1m- FC/UPS длиной 1 метр –ВШ.

    -электронный блок «Фотоприемник» -ФП;

    Внимание! Перед каждым использованием в измерениях волоконных шнуров необходимо снять защитные колпачки с их торцов. После окончания работы с волоконным шнуром обязательно установить на его торцы снятые защитные колпачки.

    Перед каждым использованием в измерениях оптического тестера необходимо отвернуть защитный колпачок с торца его коннектора и немедленно соединить его с коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно установить защитный колпачок на прежнее место.

    Перед каждым соединением волоконного шнура с оптическими розетками необходимо снять защитный колпачок с торца коннектора и немедленно соединить его с коннектором волоконного шнура. После окончания измерения обязательно установить защитный колпачок на прежнее место.

    1.Установите органы управления электронного блока ИОС в исходное положение:

              -ручки всех пяти потенциометров – в крайнее положение против часовой стрелки;

              -включить тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;

              -кнопочные переключатели «вкл.ОС», «модуляция», «дисперсия», «шум» – отжаты. При этом контрольные светододы над соответствующими кнопками не горят;

              -с помощью кнопочного переключателя «выбор источника» в окне «оптический выход» в соответствии с заданной длиной волны λ включите один из лазеров. При этом над соответствующей оптической розеткой загорается контрольный светодиод.

    2.С помощью одномодового оптического шнура (желтый цвет защитной оболочки) с коннекторами типа FC соедините оптический выход электронного блока ИОС с оптической розеткой, которая расположена на плате с одномодовой нормализующей катушкой (рис.Л7.1.)

    3.Откройте крышку, закрывающую световод нормализующей одномодовой катушки. Извлеките коннекторы световода катушки и соедините их с оптическими розетками, расположенными на той же плате.

    4.С помощью второго одномодового оптического шнура (желтый цвет защитной оболочки)с коннекторами типа FC соедините оптический выход электронного блока ИОС со входом 2 электронного блока ФП (рис.Л7.1)

        

 

    5.Установите органы управления электронного блока ФП в исходное положение:

              -включите тумблер «сеть». При этом загорается его подсветка;

              -с помощью кнопочного переключателя «выбор ФД» в окне «оптический вход» включите второй фотодиод. При этом над его оптической розеткой 2 загорается контрольный светодиод. Цифровые табло «Оптическая мощность, отн.ед.» и «Напряжение смещения, В» при этом включаются. Цифровое табло «Фототок» - выключено;

              -ручкой потенциометра «Напряжение смещения, В» установите U_CM=5 v;

              -проверте, что режим калибровки фотоприемника выключен – контрольный светодиод над кнопкой «Уст. нуля» в правой части лицевой панели не горит. В противном случае нажмите на кнопку «Уст. нуля» и добейтесь выключения контрольного светодиода.

    6.С помощью коаксиальных кабелей, входящих в состав лабораторного макета выполните следующие соединения Л7.1:

              -гнездо «синхр.» на лицевой панели электронного блока ИОС соедините со входом канала синхронизации осциллографа;

              -гнездо «кт 1» на лицевой панели электронного блока ИОС соедините со входом первого канала осциллографа;

              -гнездо «выход усилителя» на лицевой панели электронного блока ФП соедините с входом второго канала осциллографа.

    7.Включите питание осциллографа. Установите переключатели входов обоих каналов в положение (=) – открытый вход для обеспечения наблюдения сигналов с постоянной составляющей. После прогрева на  экране

осциллографа появляются две горизонтальных линии развертки, соответствующие двум его каналам. При необходимости откорректируйте изображение линий с помощью изменения яркости, фокусировки и центровки изображения по вертикали и горизонтали.

    8.С помощью потенциометров «I₀» «I₁» на лицевой панели ИОС в окне «Ток лазерного диода, мА», установите значения величин этих токов, соответствующих максимально возможной амплитуде оптического сигнала, модулированного прямоугольным импульсом. Для этого необходимо воспользоваться ватт-амперной характеристикой лазерного диода, экспериментально измеренной в ходе выполнения лабораторной работы №1.

    9.Используя органы управления разверткой осциллографа, получите устойчивое изображение сигнала с выхода контрольного фотодиода лазера на первом канале осциллографа.

    10.Подбирая с помощью кнопочного переключателя в правой части лицевой панели ФП значение множителя, определяющего чувствительность усилителя фототока, получите устойчивое изображение сигнала с выхода фотоприемника на втором канале осциллографа. При этом над выбранной кнопкой переключателя чувствительности загорается контрольный светодиод. После изменения предела необходимо произвести калибровку фотоприемника. Для этого: 

                       -перейдите в режим калибровки фотоприемника. Для этого нажмите на кнопку «Уст. нуля» в правой части лицевой панели электронного блока ФП и добится включения контрольного светодиода над ней;

                       -с помощью потенциометра «>0<» добейтесь нулевых показаний на цифровом индикаторе «Среднее» в окне «Оптическая мощность отн. ед.»,

                       -повторно нажмите на кнопку «Уст. нуля» и добейтесь выключения контрольного светодиода. Прибор при этом переходит в режим измерения фототока.

    11.В результате на экране осциллографа наблюдаются две осциллограммы (рис.Л7.2.). По первому каналу наблюдается оптический сигнал, поступающий на вход линии. По второму – сигнал, который прошел по оптической линии и поступил на выход фотоприемника.

 

 

По осциллограмме определите временную задержку Δt.

    12.Рассчитайте примерную величину эффективного коэффициента преломления. Для этого вычислите скорость распространения оптического сигнала по исследуемому световоду:

                                 V = L / Δt.

Рассчитайте примерное значение эффективного коэффициента преломления по формуле:

                                 ε_эф =с/ V с = 3·10⁸ м/сек.

    13.Проведите измерение на другой длине волны.

    14.Проведите измерение для многомодового световода. При этом для соединений используйте многомодовые шнуры с оранжевым цветом защитной оболочки.