Коммерциялық емес акционерлік қоғам
АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ
Телекоммуникациялық жүйелер кафедрасы

 

Электр байланыс жүйелерін бағыттау
5B071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар   мамандығының студенттері үшін
зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

Алматы 2013

Құрастырушылар: М.З.Якубова, Е.Ю. Елизарова, Б.М. Якубов. Электр байланыс жүйелерін бағыттау. 5B071900– Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттері үшін  зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау. – Алматы: АУЭС, 2013. – 43с.

Зертханалық жұмысты орындауға, оларды өңдеуге және қорғауға қатысты жалпы мәліметтерден тұратын методикалық нұсқау.

Жұмыста өлшенетін аппататуралардың сипаттамасы келтірілген. Зертханалық жұмысты жүргізу барысында студент жұмысқа дайындалу үшін қажетті  бөлімдерді қайталауы керек. Әрбір жұмыста зертханалық құрылғының функцияналды блок-сұлбасы мен бақылау сұрақтары келтірілген және әдебиеттер тізімі көрсетілген. Әдістемелік нұсқау 5B071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар   мамандығының бакалаврында оқитын студенттерге арналған.

Без. 14, кесте. 9, Әдеб. көрсеткіші – 6 атау.

Пікір беруші: доцент. С.А. Калиева

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының  2013ж. қосымша жоспары бойынша басылады.

©  “Алматы энергетика және байланыс  университеті”  ҚЕАҚ, 2013 ж.

 

1 Зертханалық жұмыс № 1. «Ажырайтын жалғағыштардың сипаттамаларын зерттеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

          - «Топаз-3000» оптикалық тестормен жұмыс жасау;

- сандық аппертура көлеміне тәуелді оптикалық разеткадағы екі жарықтандырғыштың бекітпелерін байланыс орната отырып өшулікті анықтау.

 

1.1   Алдын ала дайындалу

 

«Ажыратылған және ажыратылмаған қосылыстардағы өшу» тақырыбы бойынша теориялық мәліметтерді оқу [4,6]. «Топаз-3000» өлшеу құралына арналған нұсқауды оқу. Зертханалық жұмысты орындау үшін есеп беру үлгісін жасау.

 

Теориялық мәліметтер.

Оптикалық желінің әрбір торабында оптикалық кәбіл жарықтандырғышының оптикалық сұлба элементтеріне қосылу мүмкіндігі қамтамасыз етілуі керек. Бұл үшін әдетте ажырайтын жалғастырғыштар қолданылады. Жарықтандырғыштың  оптикалық сұлба элементтеріне қосылу ыңғайлылығы коммутациялық қорап, панель, таратушы шкафтар және кросстарды пайдалануға дейін жетеді. Торапта оптикалық разеткалар мен оптикалық кәбілдерді бекіткіш элементтер орналасады. Волоконды кәбіл жарықтандырғыштары оптикалық ажыратқыштармен (коннекторлармен) жабдықталады және олардың көмегімен  коммутациялар жүргізіледі.

Қазіргі уақытта оннан астам коннектордың (ажыратқыштар) түрлері бар және оларды бір-бірінен жалғастырғыштың типі мен оларды фиксациялау амалы бойынша ажыратуға болады. Біршама көп тараған коннектордың келесіндей типтері бар (1 суретті қара):

1 сурет

-FC, цилиндрлік  формада және ойма арқылы бекітілген;

-SC, тік бұрышты формада және push – pull типті фиксаторы бар ілгек түрінде бекітілген.

Оптикалық элементтерді өзара байланыстыру үшін қолданылатын волоконды шнурлар осындай коннекторлармен жабдықталады және олардың ұзындығы 1-3 метр болады. Жалғастырғыш шнурдың соңында бір типті коннекторлар (FC-FC, SC-SC) орналастырылады. Орталықтандырылған элементтер орналасқан әртүрлі типтегі корпустары бар элементтерді өзара байланыстыру үшін өтпелі волоконды шнурлар қолданылады. олардың соңына әртүрлі типтегі коннекторлар (FC-SC) қондырылады.

Әртүрлі типтегі коннекторлары бар аяқталған волоконды шнурларды байланыстыруды қамтамасыз ету үшін оларға сәйкес разеткалар өңдеп шығарылды. Олардың корпусы белгілі типті коннекторы  бар екі түйіскен волоконды шнурды беріктіретіндей есептеліп шығарылған. 2-суретте FC-FC, SC-SC типті разетканың сыртқы көрінісі. Әртүрлі типтегі коннекторлармен жабдықталған волоконды шнурларды байланыстыру үшін SC типті өтпелі разетка қолданылады.

 

2 сурет

1.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

 

1.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

1.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

1.2.3 3-суреттегі зертханалық қондырғыны сұлбаны жинау.

 

1.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң  міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оларды тез арада волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарды өз орнына орнату керек.

 

3 сурет - Зертханалық  қондырғының сұлбасы

 

1. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогына басқару органдарын бастапқы жағдайға орнату керек:

- потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тіліне қарсы шеткі жағдайға қою;

- кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «қуат» жағдайына қою, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу;

- «желі» тумблерін қосыңыз. Осы кезде оның жарықтандырғышы жанады.

Басқару органдарының берілген жағдайында электронды блок   оптикалық шығыста үзіліссіз модуляцияланбайтын оптикалық шашыраумен қамтамасыз етеді. Оның қуаты потенциометрде «реттеуіш» арқылы реттеледі. Сандық таблода бақылау фотодиодының лазерлі модуліне орнатылған фототокқа пропорционалды көрсеткіштер бейнеленеді.

2. Лазердің жұмысқа қабілеттілігін тексеріңіз. Ол үшін потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тілі бағытында бұрыңыз. Осы кезде сандық таблодағы қөрсеткіш өсуі керек, ол лазердің жөнделгендігі туралы куәландырады.

3. Кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «тоқ» жағдайына қойыңыз, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу. Осы кезде сандық таблода лазерлі диод (тоқ) арқылы өтетін токтың мәндері бейнеленеді.

4. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» оптикалық тестердың кірісін байланыстырыңыз.

5. Оптикалық тестерді қосыңыз және оның беттік панеліндігі mvt, dbm, db кнапкаларын басу арқылы абсолютті мәндерді өлшеу режіміне ауыстырыңыз. Тестерді беттік панеліндігі λ кнопкасын басу арқылы  1,3 мкм толқын ұзындығындағы өлшеу режіміне орнатыңыз.  Қажет болса аспаптың сипаттамасын пайдаланыңыз.

6. Потенциометр «реттеуішінің» көмегімен «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында аспап бойынша 0,5 мА-ге жуық оптикалық қуат шамасын орнатыңыз. Осы мәнді кестенің сәйкес ұяшығына жазып алыңыз.          

Кейінгі есептеулер кезінде бұл мән өзгермеуі қажет.

 

1 кесте - Желідегі әртүрлі типті жарықтандырғыштардың  түйісуінен пайда болған өшуліктер

 

Р (дБ)	SM-SM (дБ)	SM-МM (дБ)
Р SM=
	МM-МM (дБ)	МM-SM (дБ)
Р МM=

 

7. Оптикалық тестерді mvt, dbm, db кнопкаларын қажетінше басып қуатты өлшеуге сәйкес келетін жұмыс режіміне орнатыңыз. Осы кезде аспан кірісіне келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі нөлдік деңгей (- 75дБ=0) деп саналады. Оның дисплейінді - 45 дБ-ке жақын мән пайда болады.

8. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» штативте орналасқан (3  суретті қара). FC-UPC-SM  жалғастырушы оптикалық разеткамен байланыстырыңыз. Оптикалық разетканың қарама-қарсы бөлігін бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен оптикалық тестердің кірісімен байланыстырыңыз. Оның дисплейінде екі бірмодалы  жарықтандырғыштарды байланыстыруға сәйкес келетін желідағы мәні пайда болады. Мәндер дБ-мен белгіленеді және сандық аппертурасының мәні бірдей. Бұл мәнді 1-кестенің SM-SM ұяшығына енгізіңіз (екі бірмодалы  жарықтандырғыштардың түйісуі).

9. Көпмодалы (FC/PC-FC/PC, қорғау қабығы сарғылт түсті) оптикалық тесттер кірісі мен оптикалық разетканы байланыстырушы оптикалық FC/UPC-FC/UPC шнурынды ауыстырыңыз. Бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды байланыстыруға сәйкес келетін  оптикалық тестердің дисплейінде өшулікті (7 т.) белгілеп алыңыз.

 

Ескерту! Бұл жағдайда сандық аппертурасы әртүрлі мәнді екі жарықтандырғыштың байланысы талданады. Шынайы желіда бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды байланыстыру ерекше жағдайларда ғана қолданылады.

 

Байланыстыру кезіндегі жоғалулар сандық аппертура шамасының әртүрлілігімен келісілген. 1-кестенің SM-MM ұяшығына өлшенген мәнді енгізіңіз.

10. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында «оптикалық шығыспен» оптикалық разетканы  байланыстырушы волоконды FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурын ажыратыңыз. 

11. Волоконды FC/PC-FC/PC шнурын оптикалық тестерден ажыратыңыз.

12. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында көпмодалы FC/PC-FC/PC (қорғау қабығы сарғылт түсті) шнур көмегімен «оптикалық шығыспен» оптикалық тестердың кірісін байланыстырыңыз. Осы кезде шығыс коннекторда волоконды шнур арқылы келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі лазерлік диодтың (ол электронды блоктың ішінде орналасқан) бірмодалы жарықтандырғышы мен көпмодалы жарықтандырғышы арасындағы шартты байланыс өзгеруіне байланысты өзгереді.

13. Оптикалық тестерді оның беттік панелінде орналасқан mvt, dbm, db кнопкаларын басу арқылы қуаттың абсалютті мәндерін өлшеу режіміне ауыстырыңыз. 6 және 7 пунттерінде қарастырылған іс-әрекетті қайталаңыз.

14.«Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында көпмодалы FC/PC-FC/PC  (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» FC-FC/UPC жалғастырушы оптикалық разеткамен байланыстырыңыз.  Оптикалық разетканың қарама-қарсы бөлігін көпмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен оптикалық тестердің кірісімен байланыстырыңыз. Оның дисплейінде екі бірмодалы  жарықтандырғыштарды байланыстыруға сәйкес келетін желідағы мәні пайда болады. Мәндер дБ-мен белгіленеді және сандық аппертурасының мәні бірдей. Бұл мәнді 2-кестенің МM-МM ұяшығына енгізіңіз (екі көпмодалы  жарықтандырғыштардың түйісуі).

15. Бірмодалы оптикалық тесттер кірісі мен оптикалық разетканы байланыстырушы оптикалық (FC/UPC-FC/UPC, қорғау қабығы сары түсті) шнурынды ауыстырыңыз. Бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды байланыстыруға сәйкес келетін  оптикалық тестердің дисплейінде өшулікті белгілеп алыңыз.

 

Ескерту! Бұл жағдайда сандық аппертурасы әртүрлі мәнді екі жарықтандырғыштың байланысы талданады. Шынайы желіда бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды байланыстыру ерекше жағдайларда ғана қолданылады.

 

Байланыстыру кезіндегі жоғалулар сандық аппертура шамасының әртүрлілігімен келісілген. 1-кестенің MM - SM ұяшығына өлшенген мәнді енгізіңіз.

16. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында «оптикалық шығыспен» оптикалық разетканы  байланыстырушы волоконды шнурды ажыратыңыз. 

17. Оптикалық тестердің кірісі мен оптикалық разетканы байланыстырушы волоконды шнурды ажыратыңыз.

18. Байланыстырушы және өтпелі разеткалар басқа түрлері FC/UPC-SC/UPC, FC/UPC-SG/UPC үшін  (мұғалімнің нұсқауы бойынша) барлық өлшеулерді қайталаңыз. Элементтерді байланыстыру үшін сәйкес келетін волоконды байланыстырушы және өтпелі шнурларды пайдаланған жөн. (FC/UPC-FC/UPC, FC/PC-FC/PC, FC/UPC-SC/UPC, FC/PC-SC/PC).

1.4 Жұмыстың қорытындысы

 

Өлшеу кезіндегі барлық нәтижелерді салыстыру және ең аз жоғалуы бар байланыстырушы разетканы таңдау. 

Әртүрлі диаметрдегі оптикалық волокондарды байланыстыру кезінде туатын жоғалуларды түсіндіріңіз.

 

1.5 Бақылау сұрақтары

 

1. Өшуге анықтама беру.

2. Жоғалулардың негізгі түрлері

3. Қандай байланыстар ажырайтын байланыстар бола алады?

4. Пассивті оптикалық компоненттерді атаңыз.

5. Ажырайтын байланыстардың түрлері мен конструкцияларын атаңыз.

6. Қосылыстағы рұқсат етілген жоғалулар.

7. Бірмодалы және көпмодалы оптикалық волоконды байланыстыру кезіндегі рұқсат етілген жоғалулар.

8. Ажырайтын байланыстар қайда қолданылады?

 

2 Зертханалық жұмыс №2. «Аттенюаторлардың сипаттамаларын зерттеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

           -«Топаз» оптикалық қуатымен  өлшеулер кезінде жүмысқа бейімделу;

- бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштар үшін оптикалық разетка негізінде тұрақты аттенюаторға енгізілген өшулікті өлшеу;

- бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштар үшін оптикалық разетка негізінде тұрақты аттенюаторға және аттенюаторды бұрыштауға енгізілген өшулікті өлшеу.

 

2.1 Алдын ала дайындық

 

«Пассивті оптикалық құраушылар» тақырыбы бойынша теориялық материалды оқу [4,6].

 

Теориялық мәліметтер

Жоғарыда қарастырылған ажырайтын байланыстардан басқа тура детектирленген оптикалық сигналдары бар оптикалық жүйе желілерінде белгіленген және қайта орнатылатын аттенюаторлар жиі қолданылады. Аттенюаторлар бір жарықтандырғышта желімен тарату үшін оларды біріктірмес бұрын әртүрлі оптикалық көздерден сигналдардың деңгейін сәйкестендіру үшін қолданылады. Бұл элементтер оптикалық разеткалар немесе оптикалық коннекторлар негізінде жасалады. Мұндай разетканың орталықтандыру элементінің конструкциясы жарықтандырғыштардың соңғы түйіскен нүктелерінде белгіленген және реттелетін әуелік саңылаудың S  бар болуын қамтамасыз етеді (4 суретті қара). Саңылаудың үлкендігі аттенюаторға енгізілген өшулікті анықтайды.

 

4 сурет - Зертханалық  қондырғының сұлбасы

4-суретте FC-FC оптикалық разетка негізіндегі ауыспалы аттенюатордың эскизі келтірілген. Енгзілетін α өшуліктің реттегіші пішінді 1-гайканың (4 суретті қара) айналуның көмегімен, ал бақылау оптикалық тестер көмегімен пайда болады. 2-бақылау гайкасы реттегіштің жағдайын белгілеп алады, ол таңдалған өшулікте кездейсоқ механикалық іс-әрекеттер нәтижесінде өзгеру мүмкіндігін болдырмайды. Аттенюатор бекіткіші 3-тесік арқылы жүзеге асады.

Зертханалық макетте 2-бақылау гайка қимылдамайтындай бекітілген, ол қосымша мүмкіндіктерсіз 1-реттегіш гайканың айналуы мен енгізілген өшулікті өшіруге мүмкіндік береді. Айнымалы аттенюатордың бұзылмауын болдырмау үшін  дБ кем және дБ артық мән орнатып қажет емес.

 

2.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

2.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

2.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

2.2.3 Зертханалық қондырғыны сұлбаны жинау.

 

2.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оларды тез арады волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарды өз орнына орнату керек.

 

1. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогына басқару органдарын бастапқы жағайға орнату керек:

- потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тіліне қарсы шеткі жағдайға қою;

- кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «қуат» жағдайына қою, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу;

-«желі» тумблерін қосыңыз. Осы кезде оның жарықтандырғышы жанады.

Басқару органдарының берілген жағдайында электронды блок   оптикалық шығыста үзіліссіз модуляцияланбайтын оптикалық шашыраумен қамтамасыз етеді. Оның қуаты потенциометрде «реттеуіш» арқылы реттеледі. Сандық таблода бақылау фотодиодының лазерлі модуліне орнатылған фототокқа пропорционалды көрсеткіштер бейнеленеді.

2. Лазердің жұмысқа қабілеттілігін тексеріңіз. Ол үшін потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тілі бағытында бұрыңыз. Осы кезде сандық таблодағы қөрсеткіш өсуі керек, ол лазердің жөнделгендігі туралы куәландырады.

3. Кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «тоқ» жағдайына қойыңыз, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу. Осы кезде сандық таблода лазерлі диод  (тоқ) арқылы өтетін токтың мәндері бейнеленеді.

4. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» оптикалық тестердың кірісін байланыстырыңыз.

5. Оптикалық тестерді қосыңыз және оның беттік панеліндегі mvt, dbm, db кнапкаларын басу арқылы абсалютті мәндерді өлшеу режіміне ауыстырыңыз. Тестерді беттік панеліндігі λ кнопкасын басу арқылы  1,3 мкм толқын ұзындығындағы өлшеу режіміне орнатыңыз.  Қажет болса аспаптың сипаттамасын пайдаланыңыз.

6. Потенциометр «реттеуішінің» көмегімен «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында аспап бойынша 0,5 мА-ге жуық оптикалық қуат шамасын орнатыңыз. Осы мәнді кестенің сәйкес ұяшығына жазып алыңыз.  Кейінгі есептеулер кезінде бұл мән өзгермеуі қажет.

7. Оптикалық тестерді mvt, dbm, db кнопкаларын қажетінше басып қуатты өлшеуге сәйкес келетін жұмыс режіміне орнатыңыз. Осы кезде аспан кірісіне келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі нөлдік деңгей (- 75дБ=0) деп саналады. Оның дисплейінде - 45 дБ-ке жақын мән пайда болады.

 

2 кесте - Аттенюатордың әлсіреуі

	Баспалдақты аттенюатор	Аттенюатордың разеткасы
Раб (дБ)	SM-SM (дБ)	SM-SM (дБ)
Раб (дБ)	МM-МM (дБ)	МM-МM (дБ)

 

8. Бірмодалы FC/SM волоконы үшін желіға енгізілген белгілеп алынған аттенюаторды әлсіреу шамасын есептеңіз. Аттенюатор платада орналасқан. Ол үшін келесі нәрселерді жасаңыз.

8.1 Волоконды FC/UPC-FC/UPC шнурдың оптикалық ажыратқышын оптикалық тестердің кірісінен ажыратыңыз және оны аттенюатор разеткасымен байланыстырыңыз.

8.2 Аттенюатор разеткасының екінші шығысын бірмодалы волоконды FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурдың көмегімен оптикалық тестердің кірісімен байланыстырыңыз. 

8.3 2-кестенің SМ-SМ ұяшығына аттенюатор бірмодалы желіға енгізетін әлсіреу мәндерін жазып алыңыз. Бұл әлсіреудің шамасы оптикалық тестердің дисплейінен есептеліп алынады.

8.4 Пайдаланып жатқан барлық элеметтерден оптикалық бірмодалы шнурды ажыратыңыз.

8.5 Электронды блогтың  «оптикалық шығысымен» оптикалық тестердың кірісін көпмодалы волоконды FC/PC-FC/PC шнур байланыстырыңыз. Осы кезде шығыс коннекторда волоконды шнур арқылы келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі лазерлік диодтың (ол электронды блоктың ішінде орналасқан) бірмодалы жарықтандырғышы мен көпмодалы жарықтандырғышы арасындағы шартты байланыс өзгеруіне байланысты өзгереді.

8.6 4 - 8.3 пунктерінде қарастырылған іс-әрекеттерді қайталаңыз. Нәтижелерін 2-кестеге жазып алыңыз.

 9. Көпмодалы FC/SM волоконы үшін желіға енгізілген белгілеп алынған аттенюаторды әлсіреу шамасын есептеңіз.

10. Желіге енгізілген айнымалы аттенюатор әлсіреу шамасын есептеңіз. Бірмодалы және көпмодалы волоконды желіні пайдалану кезіне байланысты әлсіреу мәндері әр түрлі болады.

10.1 4 – 7 пункттерінде қарастырылған іс-әрекеттерді қайталаңыз.

10.2 Волоконды FC/PC-FC/PC шнурдың оптикалық ажыратқышын оптикалық тестердің кірісінен ажыратыңыз және оны айнымалы аттенюатор разеткасымен байланыстырыңыз.

10.3 Аттенюатор разеткасының екінші шығысын бірмодалы волоконды FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурдың көмегімен оптикалық тестердің кірісімен байланыстырыңыз.  

10.4 Айнымалы аттенюатор оптикалық бірмодалы FC-FC разетка базасында орындалған. Оларға енгізілген өзгертулер жарықтандырғыштардың бекімесіндегі оларға бойлап түйіскен бекімелердің есебінен жүзеге асады. Түйісу олың корпусында орналасқан сыртқы гайканың айналуы есебінен жүзеге асады. Сағат тілі бағытымен айналу енгізілетін өлшеуліктің шамасын үлкейтеді, ал сағат тіліне қарсы бағытта айналатын болса кішірейтеді. Орнатылған өшулікті белгілеп алу үшін корпусқа жақын орналасқан бақылау гайка қызмет етеді. Жұмыс жасап жатқан зертханалық жұмыста бақылау гайкасы әрдайым реттегішті белгілеп алуды болғызбайтындай жағдайда болады. Бұл өлшеулер жүргізуге ыңғайлы болуы үшін жасалған. Өшулікті өлшеу үшін шеткі гайканы айналдыру қажет. Барлық реттеулерді механикалық түйіндердің сынықтарын болдырмау үшін ерекше мұқиятпен орындау қажет. Реттегіш гайканы сағат тіліне қарсы бағытта айналдыру арқылы аттенюаторға енгізілген өшулікті оптикалық тестердің дисплейдің белгілеп алып, α = дБ орнатыңыз.  Берілген мәнді 2-кестенің бірінші бағанына енгізіңіз.

10.5 Реттегіш гайканың ось айналасындағы N толық айналуына сәйкес келетін, оларға  енгізілген әлсіреуді белгілеп алып, аттенюаторды градустауды жүргізіңіз. Бұл әлсіреудің шамасы оптикалық тестердің дисплейінен есептеп алынады. Айналуларға есеп берудің басы дБ (N=0) өшулікке сәйкес келеді. Өлшеулерді өшулік дБ мәніне жеткен кезде тоқтатамыз.  Алынған өлшеулерді 3-кестеге енгізіңіз.

 

3 кесте - Айнымалы аттенюаторды градустау. Кірістегі оптикалық қуаттың шамасы Р_абSM =        дБ; Р_абMM =        дБ

 

N (айналулар)	0	1	2	3	4	5	6
α(дБ) Бірмодалы кәбіл
Көпмодалы кәбіл

 

10.6 Пайдаланып жатқан барлық элеметтерден оптикалық бірмодалы шнурды ажыратыңыз. Электронды блоктың шығысы мен оптикалық тестердің кірісін көпмодалы шнурдың көмегімен байланыстырыңыз. Оптикалық тестердің өлшеу режімін дБ жағдайына қайта қосыңыз. «Реттегіш» потенциометрдің көмегімен жоғарыдағы өлшеулерге сәйкес келетін, 3-кестеде белгіленіп алынған оптикалық қуаттың  шамасын орнатыңыз.

Барлық өлшеулерді көпмодалы шнур үшін 10б. кайталаңыз.

2.4 Жұмыстың қорытындысы

 

Барлық өлшеу нәтижелерін салыстырыңыз және қорытынды жасаңыз. Қандай жағдайда аттенюатордағы өшулік аз болады? Бірмодалы шнурды пайдаланғанда ма, әлде көпмодалыда ма? Неге?

 

2.5 Бақылау сұрақтары

 

1.    Аттенюаторға анықтама беріңіз,

2.    Аттенюатордын жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.

3.    Аттенюаторлар қайда пайдаланылады?

4.    Аттенюаторлардың түрлері.

5.    Рұқсат етілген енгізілетін жоғалулар.

6.    Ауыспалы және сатылы аттенюатордың айырмашылығы.

7.    Аттенюатордың градуировкасын қалай жүргізуге болады?

8.    Өшудің қандай аумағы ауыспалы аттенюаторды береді?

 

3 Зертханалық жұмыс №3. «Оптикалық тестердің көмегімен жөнделмейтін оптикалық желі байланысын  іздеу үрдісін моделдеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

- волоконды-оптикалық желі байланысында үзік табылған кезде «Топаз-3000» оптикалық қуаты бар өлшеуішпен жұмыс істеу.

 

3.1 Алдын ала дайындық

 

«Ажыратылмайтын қосылыстардағы өшу» тақырыбы бойынша теориялық материалды оқу [4,6].

 

Теориялық мәліметтер.

Волоконды-оптикалық желіні төсеу кезінде өзара байланыс желіларын құралатын волоконды жарықтандырғыштарын байланысынан техникалық есеп туады. Ажырайтын және ажырамайтын байланыстың түрлері бар. Ең соңынан дәнекерлеу (волоконды жарықтандырғыштардың термиялық байланысы) жүргізіледі.

Әдетте оптикалық желі ұзындығы ондаған километрлер болады және волоконды-оптикалық кәбелдің қимасының құрылыстық ұзындығынан асып түседі және дұрыс мән ретінде 10 км алынады.  Сондықтан да кәбілді төсеу кезінде әртүрлі құрылыс ұзындықтарына жататын кәбіл үзінділерін жарықтардырғыштардың өзара байланысы жүзеге асады. Бұл байланыс дәнекерлеудің көмегімен жүзеге асады [1, 2]. Екі жарықтандырғышты дәнекерлеген соң дәнекерлеу орнын механикалық әсерлер мен ылғал түсуден сақтау үшін термоорнықтырушы трубка қолданылады. Ең соңғы болып белгілеп алатын трубканың арнайы кассетасында (сплайс-пластинада) арнайы орлар бекітіледі. Сплайс-пластина  байланысатын кәбілдердің оймышталған жарықтандырғыштарымен бірге байланыстырушы муфтада орналасады. Осы муфта дәнекерленген жарықтандырғыштардың механикалық және климаттық әсерлерден негізгі қорғауы мен ұзақ уақыт жұмысын қамтамасыз етеді. Кәбелді төсеу әдісіне байланысты (грунтта, сулы жердің түбінде, электротарату тіреуіне ілу жолымен) әртүрлі муфтаның түрлері қолданылады. Барлығы үшін ортақ болып сплайс-пластинаның жоқ болуы мен байланысатын жарықтандырғыштардың оймышталған аймақтарының қосымша ұзындығының болмауын талап ету болып табылады. Ең соңғы оның қанағаттандырылмаған сапасы кезінде жекеленген жарықтандырғыштардың қайта дәнекерлеу мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін қажеттігі.

 

3.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

3.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

3.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

3.2.3 5-суреттегі зертханалық қондырғының сұлбасын жинау.

 

3.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң  міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оралды тез арады волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарлды өз орнына орнату керек.

 

5 сурет - Зертханалық  қондырғының сұлбасы 

 

1. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогына басқару органдарын бастапқы жағдайға орнату керек:

- потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тіліне қарсы шеткі жағдайға қою;

- кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «қуат» жағдайына қою, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу;

-«желі» тумблерін қосыңыз. Осы кезде оның жарықтандырғышы жанады.

Басқару органдарының берілген жағдайында электронды блок   оптикалық шығыста үзіліссіз модуляцияланбайтын оптикалық шашыраумен қамтамасыз етеді. Оның қуаты потенциометрде «реттеуіш» арқылы реттеледі. Сандық таблода бақылау фотодиодының лазерлі модуліне орнатылған фототокқа пропорционалды көрсеткіштер бейнеленеді.

2. Лазердің жұмысқа қабілеттілігін тексеріңіз. Ол үшін потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тілі бағытында бұрыңыз. Осы кезде сандық таблодағы қөрсеткіш өсуі керек, ол лазердің жөнделгендігі туралы куәландырады.

3. Кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «тоқ» жағдайына қойыңыз, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу. Осы кезде сандық таблода лазерлі диод  (тоқ) арқылы өтетін токтың мәндері бейнеленеді.

4. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» «Топаз» оптикалық тестердың кірісін байланыстырыңыз.

5. Оптикалық тестерді қосыңыз және оның беттік панеліндігі mvt, dbm, db кнопкаларын басу арқылы абсолютті мәндерді өлшеу режіміне ауыстырыңыз. Тестерді беттік панеліндігі λ кнопкасын басу арқылы  1,3 мкм толқын ұзындығындағы өлшеу режіміне орнатыңыз. 

6. Потенциометр «реттеуішінің» көмегімен «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында аспап бойынша 0,5 мА-ге жуық оптикалық қуат шамасын орнатыңыз. Осы мәнді кестенің сәйкес ұяшығына жазып алыңыз.  Кейінгі есептеулер кезінде бұл мән өзгермеуі қажет.

7. Оптикалық тестерді mvt, dbm, db кнопкаларын қажетінше басып қуатты өлшеуге сәйкес келетін жұмыс режіміне орнатыңыз. Осы кезде аспап кірісіне келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі нөлдік деңгей деп саналады.

8. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогы мен оптикалық тестерді байланыстырушы волоконды шнурды ажыратыңыз.

9. Алдағы уақытта анықтылық үшін оптикалық кіріс коммутациялық қорапша сол жағында, шығысы оң жағында орналасқан деп санайық. Коммутациялық қорапша оптикалық разеткасының жоғарғы қатары бірмодалы кіріс/шығысқа, төменгісі көпмодалыға сәйкес келеді. Разетканың нөмірленуі солдан оңға қарай жүргізілген.

«Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында өтпелі волоконды FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» және оптикалық кірісті №1 коммутациялық қорапша (SC/UPC оптикалық  розеткасы) байланыстырыңыз.

10. Екінші бірмодалы FC/UPC-SC/UPC  (қорғау қабығы сары түсті) шнур көмегімен екінші коммутациялық қорапша (оптикалық шығыс) SС/UPC разеткасының жоғарғы қатарын кезекпен оптикалық тестердің кірісімен байланыстырады. Нәтижелерді 4-кестеге енгізіңіз.

Ескеретін жағдай оптикалық кәбілдің төрт жарықтандырғышының дәнекерлеу көмегімен тек үшеуі байланысқан. Сондықтан да төрт жағдайдың біреуінде шығыс разеткалардан оптикалық қуат белгілеп алынбайды.

11. Коммутациялық қорапша оптикалық разеткасының төменгі қатары үшін 4-10 бөлімдерінде қарастырылған іс-әрекеттерді қайталаңыз. Бұл жағдайда көпмодалы кәбел тестіленеді және 4-10 бөлімдерінде қарастырылған байланыстар үшін көпмодалы волоконды шнурлар (қорғау қабығы сарғылт түсті)  қолданған жөн болады. Нәтижені 4-кестеге енгізіңіз.

 

4 кесте - Оптикалық желі кірісі мен шығысы арасындағы өтпелі әлсіреулер. Кірістегі оптикалық қуаттың шамасы Р_SM =     дБ., Р_MM =     дБ

 

Бірмодалы шнур	Қуат,дБ	Көпмодалы шнур	Қуат,дБ
4-1 4-2 4-3 4-4		4-1 4-2 4-3 4-4
3-1 3-2 3-3 3-4		3-1 3-2 3-3 3-4
2-1 2-2 2-3 2-4		2-1 2-2 2-3 2-4
1-1 1-2 1-3 1-4		1-1 1-2 1-3 1-4

 

3.4 Жұмыстың қорытындысы

 

Оптикалық волокондардың байланысын дәнекерлеу қандай нақтылықпен орындалғандығын талдау. Дәнекерлеу орнының рұқсат етілген нормалары. Қандай жағдайда дәнекерлеу орны үлкен болады?  Бірмодалы кәбілді қолданған кезде ме, әлде көпмодалыда ма? Неге?

 

3.5 Бақылау сұрақтары

 

1. Қандай байланыстар ажырамайтын байланыс деп аталады?

2. Оптикалық волокноны дәнекерлеу технологиясы.

3. Дәнекерлеу байланысының рұқсат етілген нормалары.

4. SM және MM кабелінің сигнал қуатының өшуінің қайсысы көбірек болады?

5. Жарық өткізгіштің жақтауларының түйісуі сигналдың шығыс қуатына қалай әсер етеді?

6. Коммутация қорабының көмегі арқылы дәнекерлеу жұбын қалай анықтайды?

7. Дәнекерлеу сапасы сигналдың шығыс қуатына қалай әсер етеді?

8. Дәнекерлеу тігісінде сигнал қуатының жоғалуының рұқсат етілген нормалары.

 

4 Зертханалық жұмыс №4. «Оптикалық тарамдағыш 1х2 сипаттамаларын зерттеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

-оптикалық тестерлермен жұмыс істеуге дағдылану;

- оптикалық тарамдағыш жарықтандырғыштарының арасындағы өтпелі әлсіреулерді өлшеу.

 

4.1 Алдын ала дайындық

 

«Оптикалық тарамдағышдар» тақырыбы бойынша теориялық материалды оқу [4,6].

 

Теориялық мәліметтер.

Кең қолданыстағы оптикалық тарамдағыш дегеніміз бір қорек көзінен екі не одан да көп бағытта (сплиттер - splitter) таратуды жүзеге асыратын волоконды жарықтандырғыштар негізіндегі оптикалық құрылғылар. Әдетте мүндай құрылғылар бір кіріс пен екі шығысты болады (6 суретті қара).

 

 

6 сурет

 

          Сонымен қатар екі кірісі мен бір шығысы бар құрылғылар да қолданылады. Мұнда екі жарықтандырғыш бойынша келіп түсетін оптикалық қуат қосындыланады.

          Тарамдағыштың негізгі сипаттамасы болып жарықтандырғыштың бірінің шығысының қуатының кіріс қуатына қатынасы, яғни тарамдалу коэффиценті болып табылады (6 суретті қара):

                                        

 а₁₂=Р₂/ Р_1,                                          

                                         а₁₃=Р₃/ Р_1.                                         

 

          Тарамдағыштың біртектілігі санымен бағаланады. Ол жарықтандырғыштардың шығыстарының арасында созылатын кіріске келіп түсетін қуаттың қандай қатынаста екенін көрсетеді:

                                       а₂₃=Р₃/ Р_{2 .}

 

4.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

4.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

4.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

4.2.3 7-суреттегі зертханалық қондырғының сұлбасын жинау.

 

4.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң  міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оларды тез арада волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарды өз орнына орнату керек.

7 сурет - Зертханалық құрылғының сұлбасы

 

1. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогына басқару органдарын бастапқы жағдайға орнату керек:

- потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тіліне қарсы шеткі жағдайға қою;

- кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «қуат» жағдайына қою, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу;

-«желі» тумблерін қосыңыз. Осы кезде оның жарықтандырғышы жанады.

Басқару органдарының берілген жағдайында электронды блок   оптикалық шығыста үзіліссіз модуляцияланбайтын оптикалық шашыраумен қамтамасыз етеді. Оның қуаты потенциометрде «реттеуіш» арқылы реттеледі. Сандық таблода бақылау фотодиодының лазерлі модуліне орнатылған фототокқа пропорционалды көрсеткіштер бейнеленеді.

2. Лазердің жұмысқа қабілеттілігін тексеріңіз. Ол үшін потенциометр «реттеуіш» ұстағышын сағат тілі бағытында бұрыңыз. Осы кезде сандық таблодағы қөрсеткіш өсуі керек, ол лазердің жөнделгендігі туралы куәландырады.

3. Кнопкалы «режім» өшіріп-қосқышты «тоқ» жағдайына қойыңыз, сәйкесінше жазуы бар кнопканы басу. Осы кезде сандық таблода лазерлі диод  (тоқ) арқылы өтетін токтың мәндері бейнеленеді.

4. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында бірмодалы FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен «оптикалық шығыспен» «Топаз» оптикалық тестердың кірісін байланыстырыңыз.

5. Оптикалық тестерді қосыңыз және оның беттік панеліндігі mvt, dbm, db кнапкаларын басу арқылы абсалютті мәндерді өлшеу режіміне ауыстырыңыз. Тестерді беттік панеліндігі λ кнопкасын басу арқылы  1,3 мкм толқын ұзындығындағы өлшеу режіміне орнатыңыз. 

6. Потенциометр «реттеуішінің» көмегімен «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогында аспап бойынша 0,5 мА-ге жуық оптикалық қуат шамасын орнатыңыз. Осы мәнді кестенің сәйкес ұяшығына жазып алыңыз.  Кейінгі есептеулер кезінде бұл мән өзгермеуі қажет.

7. Оптикалық тестерді mvt, dbm, db кнопкаларын қажетінше басып қуатты өлшеуге сәйкес келетін жұмыс режіміне орнатыңыз. Осы кезде аспан кірісіне келіп түсетін оптикалық қуат деңгейі нөлдік деңгей деп саналады.

8. Волоконды FC/UPC-FC/UPC шнурдың оптикалық ажыратқышын оптикалық тестердің кірісінен ажыратыңыз және оны платадағы байланыстырушы 1 FC/SPC – FC/SPC разеткасымен байланыстырыңыз. Ол разеткаға оптикалық дисплейдің кіріс жарықтандырғыштың коннекторы байланысқан. Бірінші жарықтандырғышқа келіп түсетін қуаттың қатынасты деңгейі бұл жағдайында Р₁ =  dB.

9. 7-платадағы 2 және 3 айнымалы разеткаларын волоконды бірмодалы  FC/UPC-FC/UPC (қорғау қабығы сары түсті) шнурының көмегімен оптикалық тестердің кірісімен байланыстыра отырып, екінші және үшінші жарықтандырғыштардағы (сәйкесінше Р₂ және Р₃) қуат деңгейіне қатысты өлшеулер жүргізіңіз. Өлшенген мәндерді 5-кестеге енгізіңіз.

 

5 кесте - Тарамдағыштың шығыс жарықтандырғыштардағы қуат деңгейіне қатысты өлшеулер нәтижесі

Р1 =          dB.	Р2 =	Р3 =
Р1 =	Р2 =0 dB.	Р3 =
Р1 =	Р2 =	Р3 =0 dB.

 

10. Тарамдағыштың екінші (Р₂ = dB) және үшінші (Р₃ = dB) жарықтандырғыштарға қуат бере отырып, тарамдағыштың қалған екі жарықтандырғыштарында қуат деңгейіне қатысты өлшеулер жүргізіңіз. Өлшенген мәндерді 5-кестеге енгізіңіз.

 

4.4 Жұмыстың қорытындысы

 

Өлшеулер нәтижесі бойынша қорытынды жасау, сигнал қандай пайызда бөлінеді? Бірмодалы шнурды көпмодалыға ауыстырған кезде сигналға әсері. Жоғарыда келтірілген тарамдағыштың біртектілігін формуламен есептеу.

 

4.4 Бақылау сұрақтары

 

1.    Тарамдағыштардың қандай түрлері бар?

2.    Тарамдағыштың  жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.

3.    Оптикалық тарамдағыштардың негізгі категорияларын атаңыз.

4.    Тарамдағыш қандай параметрлермен сипатталады?

5.    Сигналдың тарамдалу пропорциялары

6.    Сигналдың оптикалық призма бойынша өту принципі.

7.    Иықтың өшу айырмасына әсері.

8.    Иық сигнал өту траекториясына калай әсер етеді?

 

 

 

5 Зертханалық жұмыс №5. «Оптикалық волоконды жарықтандырғыштардың түйісу сипаттамаларын зерттеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

- бірмодалы жарықтандырғыш бекімелері арасында осы саңылаудың шамасына байланысты әуе саңылауларымен енгізілген λ = 0,67 мкм толқын ұзындығында өтпелі әлсіреуге тәуелділікті зерттеу;

- көпмодалы жарықтандырғыш бекімелері арасында осы жылжудың шамасына байланысты бойлық жылжулармен енгізілген λ = 0,67 мкм толқын ұзындығында өтпелі әлсіреуге тәуелділікті зерттеу.

 

5.1 Алдын ала дайындық

 

«Қосылғаштағы сыртқы жоғалулар» тақырыбы бойынша теориялық материалды оқу

 

Теориялық мәліметтер.

Сыртқы жоғалулар төрт негізгі себептермен келісілген: волоконның радиалды жылжулары, бұрыштық жылжулар, остік жылжулар және бекімелер сапасы. Бұдан басқа жүрекшенің деформациясы мен волокондардың сыну көрсеткіштерінің арасындағы сәйкестікті ескеру қажет. Волокон бекімесінің түйіспесінде барынша аз жоғалулар алу үшін олар бір-бірімен қараңғы физикалық байланыста болуы қажет немесе олардың арасындағы саңылау жүрекшелі волоконның сыну көрсеткішімен тура сәйкес келетін затпен (иммерсионды сұйықтықпен) толтырылулы болуы керек. 3-суретте сыртқы жоғалулардың сандық бағасын бейнелейтін оптикалық волокондар мен графиктердің мүмкін болатын кедергі дефектілері ұсынылған. Шынайы байланыстарда қосынды әсерін, яғни толық жоғалуларды ескеру қажет.

Көпмодалы жарықтандырғыштың толық жоғалулар волокон түйіспесінде жекеленген ішкі және сыртқы құрамаларының қосындысынан әдетте аз болады. Көпмодалы волоконның түйіспесіндегі жоғалулар толқын ұзындығына тәуелді емес деп санау қабылданған. Негізінде түйіспедегі волокондардың ішкі параметрлерінің сәйкес келмеуі себебінен жоғалулар пульсациясы (осцилляции) пайда болады. Ол қабылдайтын волокноның жіберетін волокноның барлық модаларын қабылдай алмау себебінен болады  (8 суретті қара).

 

8 сурет - Толқын ұзындығының үлкеюіне байланысты түйіспедегі жоғалулар өседі

 

 

9 сурет

 

Сонымен қатар, түйіспедегі жоғалулар түйіспенің қатынасты жағдайына тәуелді. Түйіспелерде қуатты тарату әсері тенденциясы бар, сондықтан да нақты түйіспедегі жоғалулар алдыңғы түйіспедегі жоғалуларға тәуелді  (10 суретті қара).

Егер А волокносы жеткілікті ұзын болса, онда оның соңындағы қуат бірқалыпты таратуға ие болады. Бірінші түйіспедегі остік жылжулар  таратудың соңғы жағында қуат бөлігінің жоғалуларын тудырады және екінші волокноның жүрекшесінің шеткі жақтарына қуатты қайта таратады. Егер Б волокносы қысқа болса, бірқалыпты таратуды қалпына келтіру үшін талап етіледі. Онда екінші түйіспедегі осьтік жылжу бірінші түйіспедегі қарағанда үлкен қуаттың жоғалуларынан тудырады.

Түйіспенің бірмодалы волокнолардағы толық жоғалулар ішкі және сыртқы жоғалулар қосындысына өте сәйкес келеді. Мұнымен қоса, мұндай волокноралды тек бір ғана мода болады, сондықтан да олардың түйіспесінде  көпмодалы волокнолорда бақыланатын пульсация жоқ. Түйіспеде монотонды түрде жоғалуларды көрсетілмеген кезде толқын ұзындығының бойымен кішірейеді. Ол моданың өрісінің диаметрінің ұзындығымен келісілген.

Қорыта айтқанда, бірмодалы волокон түйіспесіндегі жоғалуларды талдау, өлшеу және іске қосу көпмодалы волоконлардың түйіспесіндегімен салыстырған кездегіден.

Зертханалық макеттің функционалды сұлбасы 11-суретте көрсетілген.

 

11 сурет

5.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

5.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

5.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

5.2.3 11-суреттегі зертханалық қондырғының сұлбасын жинау.

 

5.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң  міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оларды тез арада волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарды өз орнына орнату керек.

 

Алдын ала макетті сәйкестендіру

         

Ескерту! Бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды зерттеу кезінде орындалатын алдын ала макетті сәйкестендіру операциясы бірдей. Сондықтан да сәйкестендіру тәртібін суреттеген кезде жарықтандырғыштың типі көрсетілмейді.

 

1. БПИ электронды блоктың орналастыру λ = 0,67 мкм толқын ұзындығында шашырауды қамтамасыз етуші басқару органын бастапқы жағдайға орнату:

- ұстағыш потенциометрдің реттегішін БПИ беттік панелінде толтыру тогын сағат тіліне қарсы бағытта шеткі жағына қою;

- толтыру тогын 50 мА жағдайына өзгерту аралығына кнопкалы ажыратып-қосқыш;

-БПИ блогының беттік панелінде «желі» тумблерін қосыңыз. Бұл кезде оның ілінген жарықшығарғышы жанады. Потенциометр көмегімен толтыру тогының реттегіші I_н=  мА толтыру тогының максималды мәні орнатылады. Толтыру тогының бақылауы беттік панелдегі сандық индикатор бойынша жүзеге асады.

-БПИ блогына байланыстырушы кәбілдің көмегімен ЛД қосу (11 суретті қара.) Байланыс РС 4 ТВ айырғышының көмегімен жүзеге асады.

2. Жарықтандырғышты олардың бекімесінің орталықтандыруын жүзеге асыратын сәйкестейтін құрылғыға СҚ1 орнатыңыз. Келесі операцияларды орындаңыз:

2.1 Микрометрлік винттің ЛПР1 көмегімен шеткі оң жағдайдағы желілік орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінін орналастыру.

2.2 2,3 платаларындағы тесіктер арқылы жарықтандырғышты өткізу.

2.3 Түйіндегі жарықтандырғыштың  FC коннекторын коннектордың белгілеп алатын винтін бұрап, желілік орын ауыстыруды жүзеге асыратын түзетуге бекіту.

 Микрометрлік винттің ЛПР1 көмегімен шеткі сол жағдайдағы желілік орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінін орналастыру.

2.4 Жарықтандырғыштың екінші коннекторын оптикалық тестермен байланыстыру.

3. Микрометрлік винттің ЛПР1 көмегімен түйіндердің орын ауыстыруын жүзеге асыратын лазерлік диод (2 – 3)мм  пен зерттеліп жатқан бекімелер арасында қашықтық орнату.

4. Микрометрлік винттің ЛПП1, ЛВ1 көмегімен оптикалық тестер шкаласы бойынша бойлықты (тігінен және көлденеңнен) жүзеге асыратын максималды көрсеткішке қол жеткізу. Өлшегіштің дисплейінде жарықтандырғыштар бекімелері арасында әуе саңылауымен енгізілген өтпелі әлсіреу мәндері бейнеленеді. Оның мәні бірінші сәйкестендіру жүргізілгеннен соң ( )дБ аралықта жатуы керек. Өтпелі әлсіреу шамасын анықтаған кезде оптикалық тестердің инерциялылығын ескерген жөн. Әлсіреудің тура мәні оның дисплейінің экранында реттеу біткен уақыттан бастап 5-7 секундтан соң жанып көрінеді.

5. Микрометрлік винттің ЛПР1 көмегімен жарықтандырғыштар бекімелері арасында әуе саңылауының шамасын кішірейту. Осы кезде бекімелер қарағай болмағандықтан оптикалық тестердің дисплейінде бейнеленетін өтпелі әлсіреудің мәні кішірейеді. Саңылауды кішірейтуді Лд мен коннектор толық байланыста болған кезде тоқтатқан жөн.

6. Микрометрлік винттің ЛПП1, ЛВ1 айналдыра отырып, оптикалық тестердің шкаласы бойынша қайтадан максималды көрсеткішке жеткен соң жарықтандырғыштардың бекіме жағдайын коррекциялаңыз.

7. Өтпелі әлсіреудің шамасы 3-5 дБ мәніне дейін өскенше 3-7 пункттерінде сипатталған әрекеттерді қайталау. Жарық өткізгіштердің жақтарын жақындатқан кезде жақтардың ығысуының өтпелі әлсіреуге әсері өсе беретінін назарға алу керек. 2 дБ шамасында өтпелі әлсіреудің мәнін тек қана тізбекті жақындату әдісімен ұқыпты және баяу дәлдеу кезінде ғана алуға болады.

8. Өтпелі әлсіреу 3-5 дБ шамасына жеткен кезде, жарық өткізгіш жақтарын дұрыс орналасқан және дәлдеу үлгісін аяқталған деп санауға болады. Осыдан кейін өлшеуге кірісуге болады.

9. Өтпелі әлсіреудің λ=0,67 мкм толқын ұзындығында бойлық бағытта жарық өткізгіштің жақтауының ығысуына шамасына тәуелділігін өлшеу. Ол үшін келесі операцияларды орындау қажет.

9.1 Дәлдемелік құрылғының ЮУ1 барлық микрометрлік бұрандаларын қолдана отырып, зерттелетін жарық өткізгіштің жақтауының қалпын оптикалық сәулеленудің көзіне қатысты дұрыстауды жүргізу. Бұл үшін микрометрлік бұрандаларды айналдыра отырып, тізбекті жақындату әдісімен оптикалық тестер панелінде максималды мәндерге қол жеткізу.

9.2 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтық санағының мәнін микрометрлік бұранда ЛПР1(L₀) шкаласы бойынша белгілеу. Оны 1-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы бойлық арақашықтықтың нөлдік санағы ретінде қабылданады.

9.3 Оптикалық қуат Р₀ мәнін дБ-де жазу. Оны 1-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы бойлық арақашықтықтың нөлдік санағы ретінде қабылданады.

9.4 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықты микрометрлік бұранда ЛПР1 көмегімен оқытушы көрсеткен S қадамымен ұлғайту. Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықтың L микрометрлік бұранда ЛПР1 көмегімен анықталатын санақ мәндерін 6-кестеге енгізу.

9.5 Оптикалық қуаттың Р шамасын белгілеу және 6-кестеге енгізу.

 

6 кесте - Өтпелі әлсіреудің λ=0,67 мкм толқын ұзындығында бойлық бағытта жарық өткізгіштің жақтауының ығысу шамасына тәуелділігі

 

L0 = W0 =

L (мкм)         Р (от.ед.)         ∆z (мкм)         ∆W (дБ)

                   

9.6 9.3 және 9.4 пункттерінде қарастырылған өлшеулерді, оптикалық қуат шамасы 54 дБ болғанша, жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықты микрометрлік бұранда ЛПР1 көмегімен S қадамымен ұлғайта отырып қайталау.

9.7 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы арақашықтық ∆z және өтпелі әлсіреу өсімін ∆W нөлдік санаққа қатысты есептеу: ∆z  = L - L₀ ; ∆W = 10lg(Р /Р₀). Есептелген ∆z және ∆W мәндерін 6-кестеге енгізу.

9.8 ∆W (∆z) тәуелділігін тұрғызу.

Барлық өлшеулерді көп модалы оптикалық талшық үшін қайталау.

 

5.4 Жұмыс бойынша қорытындылар

Бір модалы жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы ауа саңылауымен енгізілетін өтпелі әлсіреуі осы саңылаудың λ = 0,67 мкм толқын ұзындығы мәніне қатысты қалай өзгереді.

5.5 Бақылау сұрақтары

1.  Қосылғыштағы сыртқы жоғалулардың негізгі түрлерін атаңыз.

2.  Ауа саңылауының шамасына қарай өшу қалай өзгереді?

3.  Толқын ұзындығына λ байланысты сигнал қуатының көрсеткіші қалай өзгереді?

4.  Оптикалық талшықтардың механикалық түйіспеуіне анықтама беріңіз.

5.  Талшықтың жақтауларының ашық жазықтықтары арасында Френельдік шағылудың пайда болу себебін түсіндіріңіз.

6.  Ауа саңылауы орнында жоғалулардың рұқсат етілген нормалары .

7.  SM және ММ талшығының арасындағы жоғалу көрсеткішін салыстыру.

8.  Түйісудің біліктенуі сигнал қуатына қалай әсер етеді?

 

 

  6 Зертханалық жұмыс №6. «Талшықты жарық өткізгіштің жақтауларының тік және бұрыштық ығысуымен енгізілетін өшулерді зерттеу»

 

Жұмыстың мақсаты:

- бірмодалы  және көпмодалы жарықтандырғыш бекімелері арасында осы саңылаудың шамасына байланысты әуе саңылауларымен енгізілген λ = 1,33 мкм толқын ұзындығында өтпелі әлсіреуге тәуелділікті зерттеу;

- бірмодалы  және көпмодалы жарықтандырғыш бекімелері арасында осы жылжудың шамасына байланысты бойлық және бұрыштық жылжулармен енгізілген 1,33 мкм толқын ұзындығында өтпелі әлсіреуге тәуелділікті зерттеу.

 

6.1 Алдын ала дайындалу

 

«Қосылғыштардағы сыртқы жоғалулар» тақырыбы бойынша теориялық материалды оқу [4,6].

 

 

12 сурет-Зертханалық макеттің функционалды сұлбасы

 

6.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

6.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

6.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

6.2.3 12-суреттегі зертханалық қондырғының сұлбасын жинау.

6.3 Жұмысты орындау тәртібі

 

Ескерту! Волоконды шнурды өлшеген сайын пайдалану алдында оларды бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет. Волоконды шнурмен жұмысты аяқтағаннан соң  міндетті түрде олардың бекітпесінен шешілген қорғаушы қақпақты кигізу керек. Оптикалық тесторды өлшеген сайын пайдалану алдында коннектордың бекітпесінен қорғаушы қақпақтарды шешу қажет және оралды тез арада волоконды шнур коннекторы арқылы байланыстыру керек.  Өлшеулер аяқталған соң міндетті түрде қорғаушы қалпақтарлы өз орнына орнату керек.

 

Алдын ала макетті сәйкестендіру

 

Ескерту! Бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды зерттеу кезінде орындалатын алдын-ала макетті сәйкестендіру операциясы бірдей. Сондықтан да сәйкестендіру тәртібін суреттеген кезде жарықтандырғыштың типі көрсетілмейді.

 

 

1. БПИ2 электронды блоктың орналастыру λ = 1,3 мкм толқын ұзындығында шашырауды қамтамасыз етуші басқару органын бастапқы жағдайға орнату:

- ұстағыш потенциометрдің реттегішін БПИ2 беттік панелінде (3-сур.) толтыру тогын сағат тіліне қарсы бағытта шеткі жағына қою;

- толтыру тогын 50 мА жағдайына өзгерту аралығына кнопкалы ажыратып-қосқыш;

-БПИ2 блогының беттік панелінде «желі» тумблерін қосыңыз. Бұл кезде оның ілінген жарықшығарғышы жанады. Потенциометр көмегімен толтыру тогының реттегіші I_н=  мА толтыру тогының максималды мәні орнатылады. Толтыру тогының бақылауы беттік панелдегі сандық индикатор бойынша жүзеге асады.

          2. Оптикалық тестерді қосу. Оның басқару органдарының көмегімен қуатты (дБ)-мен өлшеу режімін орнатыңыз.

          3. «Шашыратушының қорек көзі» электронды блогының беттік панелінде зерттелуші жарықтандырғыштың коннекторын оптикалық разеткаға орналастыру λ = 1,3 мкм толқын ұзындығы үшін орнату керек:

4. БПИ2 электронды блоктың оптикалық шығысын оптикалық тестердің оптикалық кірісімен FC типті коннекторы бар талшық сым көмегімен қосу.

5. mvt, dbm, db пернесін қажетті мөлшерде баса отырып, өшуді өлшеуге сәйкес оптикалық тестердің жұмыс режимін орнату. Бұл кезде құрал кірісіне түсетін оптикалық қуаттың деңгейі нөлдік ретінде қабылданады. Оның дисплейінде дБ мәні пайда болады.

6. Жоғарыда жазылған операциялардан соң оптикалық тестердің және «Оптикалық сигналдың көзі» электрондық болкты басқару органдарының күйін өзгертпеу.

7. Талшықты сымның коннекторларын оптикалық тестер және БПИ2 электрондық блоктың кірісінен алып тастау.

8. Жарық өткізгіштің кіріс жақтауын сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын дәлдемелік құрылғыға ЮУ2 бекіту. Ол үшін келесі операцияларды орындау:

8.1 Бұранда ЛПР көмегімен сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінді шеткі сол күйге келтіру.

8.2  2, 3 платаларындағы саңылау арқылы жарық өткізгішті өткізу.

8.3 Жарық өткізгіштің FC коннекторын, оның бекітпелік бұрандасын бұрай отырып, жақтауға орнату (5-суретте көрсетілмеген).

9. Жарық өткізгіштің екінші коннекторын оптикалық тестермен қосу.

10. Сәуле көзінің бұрыштық орын ауыстыруын қамтамасыз ететін УВ және УГ және жарық өткізгіштің жақтауының көлденең орын ауыстыруын қамтамасыз ететін ЛП және ЛВ микрометрлік бұрандаларын ЮУ2-ға бұрай отырып, оптикалық тестердің беткі жағындағы цифрлық индикаторлың максималды көрсетуіне қол жеткізу. Осыдан кейін микрометрлік бұранданың күйін ауыстырмау.

11. Екі жарық өткізгіштің жақтауларының орталықтануын қамтамасыз ететін дәлдемелік құрылғыға ЮУ2 екі жарық өткізгішті орнату. Келесі операцияларды орындау.

11.1 ЛПР2 микрометрлік бұранданың көмегімен сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінді шеткі оң жаққа орнату.

11.2 Жарық өткізгіштің біреуін 2, 3 платаларындағы саңылау арқылы өткізу.

11.3 Жарық өткізгіштің FC коннекторын сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйіндегі (5-суретте көрсетілмеген) жақтауға коннектордың бекіту бұрандасын бұрай отырып орнату.

11.4 Жарық өткізгіштің екінші коннекторын БПИ2 беткі панеліндегі оптикалық тығынмен қосу.

11.5 Екінші жарық өткізгішті бұрыштық орын ауыстыруды жүзеге асыратын дәлдемелік құрылғының ЮУ2 түйінінде орнату Ол үшін келесі операцияларды орындау:

- ЛПР2 микрометрлік бұранда көмегімен сызықтық орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінді шеткі сол жаққа орнату.

- 9 фигуралы сомы көмегімен (8 суретте қара) цангілік бекітпені әлсірету және 7 жақтауын алу.

- жарық өткізгіштің FC коннекторын 7 жақтауына коннектордың бекіту бұрандасын бұрай отырып орнату.

- жақтауды цангілік бекітпеге қою және 9 фигуралы сомына бекіту.

11.6 Жарық өткізгіштің екінші коннекторын оптикалық тестердің кірісімен қосу.

12. Түйіннің бойлық орын ауыстыруын жүзеге асыратын ЛПР2 микрометрлік бұранда көмегімен зерттеліп отырған жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы арақашықтықты (2 – 3)мм ету.

13. Бойлық (көлденең және тік) орын ауыстыруды жүзеге асыратын ЛПП2, ЛВ2 және жарық өткізгіштің жақтауының бұрыштық орын ауыстыруын қамтамасыз ететін УВ2, УГ2 микрометрлік бұрандаларын бұрай отырып, оптикалық тестердің максималды көрсетуіне қол жеткізу. Өлшеуіштің экранында жарық өткізгіштің жақтауларын арасындағы ауа саңылауы арқылы енгізілетін ауыспалы әлсіреу мәні көрсетіледі. Бірінші дәлдемелеуден кейін оның мәні (-75)дБ айналысында жатады. Ауыспалы әлсіреу мәнін анықтағанда оптикалық тестердің инерциясын есепке алу керек. Әлсіреудің шынайы мәні оның экранында микрометрлік бұранданың біреуінің көмегімен жақтаулардың күйін реттеуді аяқтаған мезеттен 5 – 7 секундтан соң шығады.

14.  Жарық өткізгіштің жақтауларын арасындағы ауа саңылауы шамасын ЛПР2 микрометрлік бұранда көмегімен азайту. Осы кезде, жақтаулар бекітілген болғандықтан, оптикалық тестердің бетінде шығатын ауыспалы әлсіреудің мәні азая береді. Саңылауды азайтуды ауыспалы әлсіреу мәні 23,5дБ-ден аз болғанда, тоқтату керек.

15. Оптикалық тестердің шкаласы бойынша максималды көрсетуіне қол жеткізе отырып, ЛПП2, ЛВ2 және УВ2 микрометрлік бұрандаларды бұрай отырып, жарық өткізгіштің жақтауларының күйін түзету.

16. Ауыспалы әлсіреудің мәні 3-5 дБ-ке жеткенше осы іс-әрекеттерді қайталау. Жарық өткізгіштің жақтаулары жақындаған кезде жақтаулардың ығысуының ауыспалы әлсіреу шамасына әсер етуі одан сайын үлкен бола береді. 2дБ айналасындағы ауыспалы әлсіреудің шамасын тек қана тізбекті жуықтау әдісімен ұқыпты және баяу дәлдемелеу кезінде ғана алуға болады.

17. 3 – 5 дБ айналасында ауыспалы әлсіреуге қол жеткізгенде, жарық өткізгіштің жақтауларын қанағат етерліктей, ал үлгі делдемесін – аяқталған деп санауға болады. Осыдан кейін өлшеуге кірісуге болады. 

 

Өтпелі әлсіреудің λ=1,33 мкм толқын ұзындығында бойлық  және көлденең бағытта жарық өткізгіштің жақтауының ығысуна шамасына тәуелділігін зерттеу.

 

Өлшеулер жарық өткізгіштің екі түрі – көп модалы және бір модалы – үшін жүргізіледі. Барлық операциялар бір үлгілі, сондықтан өлшеу жүргізу әдістемесін сипаттау кезінде жарық өткізгіш түрі көрсетілмейді. Бірінші болып көп модалы жарық өткізгіш зерттеледі.

1. Үлгінің алдын ала дәлдемесін жүргізу.

2. Өтпелі әлсіреудің λ=1,33 мкм толқын ұзындығында бойлық бағытта жарық өткізгіштің жақтауының ығысуына шамасынан тәуелділігін өлшеу. Ол үшін келесі операцияларды орындау қажет.

2.1 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтық санағының мәнін микрометрлік бұранда (L₀) шкаласы бойынша белгілеу. Оны 1-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы бойлық арақашықтықтың нөлдік санағы ретінде қабылданады.

2.2  Оптикалық тестердің дисплейі бойынша өтпелі әлсіреудің W₀ мәнін белгілеу. Оны 1-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы бойлық арақашықтықтың нөлдік санағы ретінде қабылданады.

2.3 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықты микрометрлік бұранда ЛПР2 көмегімен оқытушы көрсеткен S қадамымен ұлғайту. Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықтың L микрометрлік бұранда ЛПР2 көмегімен анықталатын санақ мәндерін 7-кестеге енгізу.

2.4 Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы ауа саңылауымен енгізілетін өтпелі әлсіреудің мәнін 1-кестеге енгізу.

 

7 кесте - Өтпелі әлсіреудің λ=1,33 мкм толқын ұзындығында бойлық бағытта жарық өткізгіштің жақтауының ығысу шамасына тәуелділігі

L0 = W0 =

L (мкм)         W (дБ)         ∆z (мкм)         ∆W (дБ)

 

2.5  Өлшеулерді, оптикалық қуат W шамасы W₀-мен салыстырғанда 10 дБ-ге азаймағанша, жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы бойлық арақашықтықты микрометрлік бұранда ЛПР2 көмегімен S қадамымен ұлғайта отырып қайталау.

2.6  Жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы арақашықтық ∆z және өтпелі әлсіреу өсімін ∆W нөлдік санаққа қатысты есептеу: ∆z  = L - L₀ ; ∆W = W - W₀. Есептелген ∆z және ∆W мәндерін 7-кестеге енгізу.

2.7  ∆W (∆z) тәуелділігін тұрғызу.

3. Өтпелі әлсіреудің жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысуы шамасына тәуелділігі өлшеулерін жүргізу. Ол үшін келесі операцияларды орындау қажет.

3.1  Үлгінің алдын ала дәлдемесін жүргізу.

3.2 Жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысу санақтары мәнін микрометрлік бұранда ЛПП2 (L₀) шкаласы бойынша белгілеу. Оны 8-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы көлденең ығысудың нөлдік санағы ретінде қабылданады.

3.3  Оптикалық тестердің дисплейі бойынша өтпелі әлсіреудің W₀ мәнін белгілеу. Оны 8-кестеге енгізу. Ары қарай бұл мән жақтаулар арасындағы өтпелі әлсіреудің нөлдік санағы ретінде қабылданады

3.4 Жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысуын микрометрлік бұранда ЛПП2 көмегімен оқытушы көрсеткен S қадамымен ұлғайту. Микрометрлік бұранда ЛПП2 шкаласы бойынша анықталатын жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысу мәні L санақ мәндерін 8-кестеге енгізу.

3.5  Жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысуымен енгізілетін W өтпелі әлсіреу шамасын белгілеу және осы мәндерді 8-кестеге жазу.

 

8 кесте - Өтпелі әлсіреудің λ=1,33 мкм толқын ұзындығында жарық өткізгіштің жақтауының көлденең ығысуына тәуелділігі

 

L0 = W0 =

L (мкм)         W (дБ)         ∆х (мкм)         ∆W (дБ)

                   

3.6  Өлшеулерді, оптикалық қуат W шамасы W₀-мен салыстырғанда 10 дБ-ге азаймағанша, жарық өткізгіштің жақтаулары арасындағы көлденең ығысуды микрометрлік бұранда ЛПП2 көмегімен S қадамымен ұлғайта отырып қайталау.

3.7  Жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең ығысуы ∆x және өтпелі әлсіреу өсімін ∆W нөлдік санаққа қатысты есептеу: ∆x  = L - L₀ ; ∆W = W - W₀. Есептелген ∆x және ∆W мәндерін 8-кестеге енгізу.

3.8 ∆W (∆х) тәуелділігін тұрғызу.

4. Бір модалы жарық өткізгіш үшін 1-пункттен бастап, барлық өлшеулерді қайталау.

 

6.4 Жұмыс бойынша қорытындылар

 

 Бір модалы және көп модалы жарық өткізгіштің жақтауларының көлденең және бұрыштық ығысуымен енгізілетін өтпелі әлсіреуі осы ығысудың λ = 1,33 мкм толқын ұзындығы мәніне қатысты қалай өзгереді.

 

6.5 Бақылау сұрақтары

 

1.  Оптикалық талшықтың механикалық түйіспеуінен болатын жоғалулардың негізгі түрлерін атаңыз.

2.  Зерттеліп отырған ығысу түрлерінің қайсысында сигнал өшуі көбірек?

3.  Өткізілген тәжірибеде бір модалы талшықты көп модалы талшыққа ауыстырғанда, сигнал өшуі қалай өзгереді?

4.  NA сигналдың шығыс қуатына қалай әсер етеді?

5.  Көп модалы талшықты бір модалы талшыққа ауыстырғанда сигнал өшуі қалай өзгереді?

6.  Ауа саңылауының шамасының сигналдың шығыс қуатына әсері.

7.  Осьтік ығысудың сигналдың шығыс қуатына әсері.

8.  SM және ММ талшық арасындағы жоғалулар көрсеткіштерін салыстыру.

 

7 Зертханалық жұмыс №7. «Жарық өткізгіштің радиусынан болатын иілісімен енгізілетін өшудің меншікті коэффициентінің тәуелділігін зерттеу»

 

 

Жұмыс мақсаты:

– жарық өткізгіштің иілісі радиусынан болатын өшудің меншікті коэффициентінің тәуелділігін тәжірибе жүзінде анықтауды жүргізу:

– бір модалы жарық өткізгіш 9/125 мкм үшін;

– көп модалы жарық өткізгіш 62,5/125 мкм үшін.

Өлшеуді екі толқын ұзындығы λ=0.67 мкм және λ=1.3 мкм үшін жүргізу.

 

7.1 Алдын ала дайындалу

 

«Иілімдердегі өшу» тақырыбы бойынша теориялық материалдарды оқу [4,6].

 

Теориялық мәліметтер.

Жарық өткізгіш иілісінде жоғалуды өлшеу түйіні (ЖӨТ). Түйін үлгісі 13-суретте келтірілген. Жарық өткізгіш 1 ретінде FC –UPS типті коннекторы бар қорғаныс қабықшасы жоқ бір модалы жарық өткізгіш (буферлі жабыны сары түсті) немесе FC-РС типті коннекторы бар қорғаныс қабықшасы жоқ көп модалы жарық өткізгіш қолданылады, ол екі бекіткіште 2 бұранда көмегімен бекітіледі. Бекіткіштер арасындағы жарықөткізгіш кесіндісі скремблерлі қозғалмалы 4 және қозғалыссыз 5 тіреулер арасымен өткізіледі.

Бекіткіштер 2 бағыттаушылар 6 бойымен қозғалмалы тіреулердің қалпын өзгерту кезінде орын ауыстырады. Бекіткіштердің қайтармалы қозғалысы серіппе есебімен жүзеге асырылады. Бекіткіштер, бағыттаушылар және серіппелер қозғалмалы негіздерде 7 орнатылған.

Алты қозғалыссыз тіреулер 4 қозғалмайтын негізде 8 орнатылған. Онда бес қозғалмалы тіреу 5 орын ауыстыратын көлденең саңылау орнатылған. Қозғалмалы тіреулердің орын ауыстыруы микрометрлі бұранда 9 көмегімен жүзеге асырылады.

Бастапқы қалпында қозғалмалы тіреулер жарықөткізгіш бөлігі деформацияланбайтын қалыпқа келтірілуі тиіс. Бекіткіштермен 3 байланысты серіппе есебінен жарықөткізгішті азғантай ғана созу қамтамасыз етілуі тиіс.

Қозғалмалы тіреулерді жоғары қарай қозғалту жарықөткізгіштің иілісіне әкеледі. Иіліс радиусы тіреу радиусымен сәйкес келеді, ал иілген бөлік ұзындығы тіреу қозғалғанда өзгереді. Қозғалмалы тіреудің L орын ауыстыруы микрометрлі бұранда шкаласы бойынша белгіленеді. Тіреудің белгілі диаметрі D және тіреулер арасындағы қашықтық d=20 мм болғанда, иілген бөлік ұзындығы мына өрнекпен анықталады:

 

l = D·( arcsin((D/(L² +d²)^1/2 ) + arctg(L/d)).

 

                                                       13 сурет

 

Қозғалмалы тіреудің қайтармалы қозғалысы кезінде, жарық өткізгіш бекіткіштерге байланысты серіппенің созылуы есебінен бастапқы қалпына қайтып келеді.

ЖӨТ кешеніне әр алуан диаметрлі ауыспалы тіреулер жинағы кіреді – 5, 7, 9, 11, 13, 15 мм-, бұл осы диаметрлерде өлшеу жүргізуге мүмкіндік береді.

Тіреудің диаметрін өлшеу кезінде жарық өткізгіштің қалпы шеткі қозғалмайтын тіреулерге қатысты өзгереді. Жарық өткізгіш бағыттаушыға 6 параллель болғанда қалпы дұрыс болып саналады. Осы негізді 7 қамтамасыз ету үшін жарық өткізгіш және оны бекіту элементтерін бірге көлденең бағытта қозғалтады. Орын ауыстыру 10 бұрандасы арқылы жүзеге асады.

Барлық құрылым 11 платасына бекітіледі. Онда сондай-ақ 12 жақтау мен фотодиод орналасады. Оның ішкі диаметрі зерттелетін жарық өткізгіштің 1 коннектор жақтауы онымен түйісіп тұратындай етіп таңдалынған. Бұл кезде зерттелетін жарық өткізгіштен шығатын жарық ағыны фотодиодтың сезімтал бөлігіне толықтай түседі. Коннектор үшін жақтау – алмалы-салмалы. Ол жарық өткізгіштің шығыс бөлігін фотодиодпен қатар, телекамерамен түйістіру үшін қолданылады. Соңғы жағдайда, ол дәлдеме құрылғысына ЮУ2 салынады;

 

7.2 Зертханалық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар

7.2.1 Оқытушыдан құрылғылар кешенін алу: сәулелену көзі, коннекторлардың белгілі түрлерінің талшықты сым, «Топаз-3000» оптикалық қуатты өлшеуіш.

7.2.2 «Топаз-3000» құралын пассивті және активті құраушылардағы өшулерді өлшеу үшін дайындау.

7.2.3 13-суреттегі зертханалық қондырғының сұлбасын жинау.

 

7.3 Жұмыс орындау тәртібі

         

Ескерту! Бірмодалы және көпмодалы жарықтандырғыштарды зерттеу кезінде орындалатын алдын ала макетті сәйкестендіру операциясы бірдей. Сондықтан да сәйкестендіру тәртібін суреттеген кезде жарықтандырғыштың типі көрсетілмейді.

 

λ=0,67 мкм толқын ұзындығында өшуді өлшеу.

Өлшеуді жүргізудің алдында келесіні істеу қажет:

- ЮУ1-ге жақтауына ЛД1-ді орнату;

- оның қорентендіру сымын БПИ-ге қосу;

- бойлық бағытта жақтауда ЛД1-ді қозғалта отырып, оның сәулеленуі зерттеліп отырған жарық өткізгіштің жақтауының орнына түсуіне қол жеткізу тиіс.

1. Жарық өткізгіштің кіріс жақтауын сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын дәлдемелік құрылғының ЮУ1 түйініне бекіту. Ол үшін келесі операцияларды орындау:

1.1 Микрометрлік бұранда ЛПР1 көмегімен сызықты орын ауыстыруды жүзеге асыратын түйінді шеткі сол күйге келтіру.

1.2  2, 3 платаларындағы саңылау арқылы жарық өткізгішті өткізу.

1.3 Жарық өткізгіштің FC коннекторын, оның бекітпелік бұрандасын бұрай отырып, жақтауға 10 орнату.

2. Жарық өткізгіштің шығыс ФД фотодиод жақтауына бекіту (1,10 суреттерді қара). Ол үшін келесі операцияларды орындау:

2.1 Егер коннектордың 12 жақтауы дәлдемелік түйініне ЮУ2 орнатылған болса, бекітуші бұранданы ФВ2 бұрап, оны дәлдемелік құрылғының ЮУ2 бұрыштық орын ауыстыру түйінінен шығарып алу керек.

2.2 Шығыс коннекторымен жақтауды фотодиод 12 жақтауына кіргізу.

3. Зерттелетін жарық өткізгішті ЖӨТ-ке салу. Ол үшін келесі операцияларды орындау:

3.1 Таңдалып алынған диаметрлерін 6 платадағы қадалық істікке кигізу.

3.2 Қозғалмалы тіректерді 5 орын ауыстыратын микрометрлік бұрандаларды 9 бұрай отырып, оны шеткі күйіне келтіру.

3.3 Фиксатордың 2 винттерін 3 бұрау.

3.4 Зерттеліп отырған жарық өткізгішті қозғалатын және қозғалмайтын тіректер арасына салу. Қозғалатын тіректер жарық өткізгіш үстінен, ал қозғалмайтын тіректерді жарық өткізгіштің астына орналастыру керек. Осы кезде жарық өткізгіш пішіні өзгермеуі тиіс.

3.5 Зерттеліп отырған жарық өткізгішті сол бекітушінің кертпесіне салу (13 суретті қара) және оны бұрандамен 3 бекіту. Бұранданы 3 жарық өткізгіштің бекітілуін қамтамасыз ететін минималды күшпен бұрау керек.

3.6 Зерттеліп отырған жарық өткізгішті оң бекітушінің кертпесіне салу (13 суретті қара). Бекітпенің 2 серіппелері аз ғана созылатындай қылып, жарық өткізгішті тарту керек. Жарық өткізгішті бұрандамен 3 бекіту. Бұранданы 3 жарық өткізгіштің бекітілуін қамтамасыз ететін минималды күшпен бұрау керек.

3.7 Қозғалмалы тіректердің 5 орнын ауыстыратын микрометрлік бұранданы 9 бұрай отырып, зерттеліп отырған жарық өткізгішке тиетіндей етіп қою.

3.8 Орташа тіректің осы күйіне сәйкес келетін микрометрлік бұранда шкаласы бойынша бастапқы санақты L₀ белгілеу және оны 1-кестеге жазу.

4. БПИ электронды блоктың орналастыру λ = 1,3 мкм толқын ұзындығында шашырауды қамтамасыз етуші басқару органын бастапқы жағдайға орнату:

- ұстағыш потенциометрдің реттегішін БПИ2 беттік панелінде (3 суретті қара) толтыру тогын сағат тіліне қарсы бағытта шеткі жағына қою;

- толтыру тогын 50 мА жағдайына өзгерту аралығына кнопкалы ажыратып-қосқыш;

-БПИ блогының беттік панелінде «желі» тумблерін қосыңыз. Бұл кезде оның ілінген жарықшығарғышы жанады. Потенциометр көмегімен толтыру тогының реттегіші I_н= мА толтыру тогының максималды мәні орнатылады. Толтыру тогының бақылауы беттік панелдегі сандық индикатор бойынша жүзеге асады.

5. Дәлдеме құрылғысының ЮУ2-ның УВ1, УГ1, ЛВ1, ЛП1 микрометрлік бұрандаларын қолдана отырып, лазерлік диод ЛД және жарық өткізгіштің кіріс жағын жарық өткізгішке оптикалық сәулеленудің кірісін қамтамасыз ету қалпына сай орнату керек. Осы кезде «Фотоқабылдағыш» электрондық блогының «Оптикалық қуат» өлшеуіш құралының көрсеткіштерінің өсуі байқалады. Тіркелетін қуат деңгейі өсу кезінде фотоқабылдағышты, оының беткі жағындағы «сезімталдық» пернелі ауыстырғышы көмегімен өлшеудің қаттырақ шектеріне ауыстыру керек.

6.   Өлшеуіш құралдың максималды көрсетуін қамтамасыз ету үшін ЛД және жарық өткізгіштің кіріс жағының салыстырмалы қалпының ұқыпты дәлдемесін жүргізу қажет. Орнату элементтердің қалпын басқарудың барлық бес мүшесімен жүзеге асырылады. Шырқы бұзылмас жарық өткізгіштің шығыс жағындағы максималды қуатына сәйкес q₀ өлшеуіш құралдың көрсетуін жазып алу. Осы мәндерді 9-кестеге енгізу.

7. Қозғалмалы тіректердің қалпын өзгерте отырып, микрометрлі бұранданың шкаласы бойынша L_i санауын және оған сәйкес q_i мәндерін осциллограф бойынша белгілеу. Деректерді 9-кестеге жазып алу.

 

9 кесте - Жарық өткізгіштің иілген аймағындағы өшудің меншікті коэффициентін өлшеу:  D =      (мм) , L₀ =      (мм) , q₀ =     (от.ед)

 

Li(мм)
qi(от.ед)
L= Li- L0(мм)
li(мм)
γi(дБ/мм)

 

8. Өлшеулерді аяқтағанннан кейін қозғалмалы тіректерді бастапқы қалпына қайтару, бекіткіштердің 2 бұрандаларын 3 бұрау және жарық өткізгішті ЖӨТ-тен шығарып алу. Жарық өткізгіштің коннекторларын дәлдемелі құрылғы және фотодиодтың жаққтауларынан бұрап алу.

9. Иілістің басқа диаметрлері үшін өлшеулерді қайталау. Ол үшін тіреулерге сәйкес диаметрлердің төлкелерін кигізу және сипаттаманың 11, 12-пунктерін қайталау.

10.  Өлшеулер аяқталғаннан кейін келесі операцияларды орындау:

10.1  Бекітуші бұрандаларды 10 бұрау және жарық өткізгішті босату.

10.2  Жарық өткізгіштің шығыс коннекторын фотодиодтың жақтауынан бұрау.

10.3  Микрометрлі винт ЛПР1 көмегімен шеткі сол жаққа сызықты түрде қозғалатын дәлдемелі құрылғы ЮУ1 түйінінің орнын ауыстыру.

10.4  Коннектордың бекітуші бұрандасын бұрау арқылы жарық өткізгіштің кіріс жағының жақтаудан 10 FC коннекторын босату. Осыдан кейін оны сызықты қозғалатын дәлдемелі құрылғы ЮУ1 түйінінен шығарып алу.

11. Иілістегі жоғалуларды өлшеулерді қорғаныс қабықшасы жоқ көп модалы жарық өткізгіш үшін қайталау, 1 – 14 пунктерін қайталау.

12.  Өлшеулер аяқталғаннан кейін жарық өткізгіштің екі түрі үшін әр алуан диаметрлердің иілістерінде өшудің меншікті коэффициентін есептеуді жүргізу. Ол үшін иілген бөліктің l ұзындығын анықтау қажет.

11. сурет жарық өткізгіштің ұзындығын анықтау үшін қолданылатын өрнекті түсіндіреді. Екі шеңбер өзімен оң жақтағы қозғалмайтын және орталық қозғалатын тірекке жоғары жақтан қарауды көрсетеді. ВАВ¹ сәулесі осылардың арасында бекітілген жарық өткізгіштің иілмеген кесіндісіне сәйкес келеді және шеңберлерге В және В¹ нүктелерінде жанама болып табылады. Тіреулер центрлері арасындағы қөлденең қашықтық OS = d = 10 мм, Тіреулер центрлері арасындағы тік қашықтық O¹S = L өлшеу үрдісі кезінде анықталады. ВО = В¹О¹ = D/2 – тіреу радиусы.

Жарық өткізгіштің иілмелі бөлігінің ұзындығы шеңбердің ВС және В¹С¹ доғалары ұзындығымен анықталады (14-сурет). Олар бірдей екенін түсіну оңай, сондықтан барлық үш тіреумен анықталатын иілістің толық ұзындығы 4·ВС-ға тең.

Есептеулер үшін ВОС бұрышын анықтау қажет. Қарапайым тригонометриялық қатынастардан келесі шығады:

ВОС = ОGB = B¹AO¹ + O¹AG¹;

B¹AO¹ = arcsin((D/(L² +d²)^1/2 );

O¹AG¹ = arctg(L/d).

Ақырында, иілген бөліктің толық ұзындығы l келесідей анықталады:

l =8 D ( arcsin((D/(L² +d²)^1/2 ) + arctg(L/d)).

Барлық бұрыштар радиан түрінде болуы тиіс.

Бөлік ұзындығына l сәйкес келетін өшудің меншікті коэффициентінің шамасы γ келесі қатынаспен шешіледі:

γ_i = 10·Lg(q₀/ q_i)/l.

Өшудің меншікті коэффициентінің мәні барлық өлшеулердің нәтижелері бойынша γ_i мәндерін ортақтастыру жолымен табылады.

λ=1.3 мкм толқын ұзындығында өшуді өлшеу.

Бұл тәжірибеде оптикалық сәулелену көзі ретінде 1,3 мкм толқын ұзындығында жұмыс жасайтын ЛД2, ал фотоқабылдағыш ретінде – оптикалық тестер қолданылады.

Өлшеулерді жүргізу алдында келесі қажет:

– зерттелетін жарық өткізгіштің кіріс коннекторын λ=1,3 мкм толқын ұзындығы үшін «Сәулелендірушінің қоректендіру блогы» электронды блогының беткі жағындағы оптикалық розеткаға орнату;

– зерттелетін жарық өткізгіштің шығыс коннекторын оптиалық тестердегі оптикалық розеткаға орнату.

Қосымша дәлдемелі операцияларды жүргізудің қажеті жоқ.

Жоғарыда көрсетілген – пункттер 3 және 8 – әдістемесі бойынша жоғалулар өлшеуін жүргізу.

7.4 Жұмыстың қорытындылары

Радиусына байланысты жарық өткізгіштің иілуімен енгізілетін өшудің меншікті коэффициентінің тәуелділігін зерттеу.

 

7.5 Бақылау сұрақтары

 

1.  Кабельді жоғалулардың пайда болу себептерін түсіндіру.

2.  Макро және микроиілімдерге анықтама беру.

3.  Талшықтың иілу радиусын өзгерткенде оптикалық талшықтың өшуі қалай өзгереді?

4.  Иілім санына байланысты өшу қалай өзгереді?

5.  Иілу бұрышы максималды рұқсат етілген шамасы.

6.  Иілу бұрышына байланысты NA тәуелділігі.

7.  Иілудің максималды рұқсат етілген шамасы.

8.   SM және ММ кабеліндегі сигнал қуатын салыстыру.

Әдебиеттер тізімі

 

1.  Гроднев И.И., Верник С.М. Линии связи. – М.: Радио и связь, 2005. – 542 с.

2.  Ионов А.Д., Попов Б.В. Линии связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2003. – 168 с.: ил.

3.  Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и связь, 2000. – 468 с.: ил.

4.  Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2005. – 268 с.: ил.

5.  Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. – М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999. – 672 с.: ил.

6.  Елизарова  Е.Ю., Жунусов К.Х Конспект лекций. Направляющие системы связи,- АУЭС.: 2011 – 40 с.

Мазмұны

1	Зертханалық жұмыс №1. «Ажырайтын жалғағыштардың сипаттамаларын зерттеу»		4
2	Зертханалық жұмыс №2. «Аттенюатордың сипаттамаларын зерттеу»		9
3	Зертханалық жұмыс №3. «Оптикалық тестер көмегімен оптикалық байланыс желісінің ақауын іздеу үрдісін моделдеу»		13
4	Зертханалық жұмыс №4. «1х2 оптикалық тарамдағышының сипаттамаларын зерттеу»		17
5	Зертханалық жұмыс №5. «Оптикалық талшықты жарық өткізгіштің түйісу сипаттамаларын зерттеу»		20
6	Зертханалық жұмыс №6. «Талшықты жарық өткізгіштің жақтауларының тік және бұрыштық ығысуымен енгізілетін өшулерді зерттеу»		25
7	Зертханалық жұмыс №7. «Жарық өткізгіштің радиусынан болатын иілісімен енгізілетін өшудің меншікті коэффициентінің тәуелділігін зерттеу»		34
	Әдебиеттер тізімі		42

қосымша жоспар 2013 ж., реті   132.