МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет “Львівська політехніка” Кафедра “Телекомунікації”
Лабораторна робота № 3 Моделювання траєкторії світлових променів в ступінчастих і градієнтних волокнах. Мета роботи Вивчення та дослідження параметрів оптоволокна і оболонки на характер поширення світлових променів та числової апертури волокна. Теоретичні відомості За законами геометричної оптики, промінь поширюється в одному середовищі лінійно доти, доки не почне змінюватись показник заломлення середовища. В цьому випадку відбувається зміна траєкторії рух)' згідно закону Снелліуса:
(1) Де Q1, Q2 - кути падіння та заломлення відповідно, n1, n2- показники заломлення сусідніх середовищ. Кути Q1 і Q2 відраховуються від нормалі до заломлюючої поверхні (див. рис1).
Поширення світлових хвиль в градієнтному середовищі відбувасться не лінійно, це пов'язано з тим, що показник заломлення в градієнтному оптоволокні, змінюється відповідно відстані до вісі симетрії волокна (див. рис. 2).
Поширення світлових променів в градієнтному волокні має такі особливості: 1) траєкторія руху світлових променів нелінійні (наближені до синусоїди); градієнтне волокно має властивість фокусувати промені; промені, які підходять під малими кутами до границі середовищ можуть губитися. Щоб оцінити втратність оптоволокна використовують числову апертуру оптоволокна. Числова апертура оптоволокна це відношення кількості променів які поширюються по волокні до кількості променів які були втрачені, тобто вийшли за межі середовища поширення.
де
- число променів які залишилися в середовищі поширення,
- число втрачених променів. Хід роботи Запустити програму під назвою LAB.EXE. Програма працює в режимі діалогу. На екрані монітора з'явиться меню: Виберіть режим роботи: - градієнтне. -ступінчате. Натиснувши 1 або 0 на клавіатурі Ви можете вибрати режим розрахунку відповідно для градієнтного або ступінчатого волокна. Виконання роботи проводжу за допомогою програми LAB.EXE. Після запуску цієї програми можливі два вибору типу волокна, а саме градієнтне та ступінчасте. Також задаємо показники заломлення середовищ. Дані беру з таблиці: Тип волокна N1 N2 Показник квадр. волокна  ступінчате 1,47 1,46 ---  градієнтне 1,46 1,0 0,05   Вибираю ступінчате волокно: Кількість променів – 10, кут падіння – 600. Обрахую значення числової апертури: NA=9/1=9. При куті падіння 550 жоден промінь не виходить з серцевини: Градієнтне волокно: Кількість променів – 10, кут падіння – 450. Два промені з десяти вийшли за межі серцевини волокна. NA=8/2=4. При куту падіння 370 жоден з променів не виходить за межі серцевини волокна. Висновок: в ході виконання даної лабораторної роботи я дізнався про значення числової апертури оптичних волокон та про характер поширення променів по ступінчатих та градієнтних волокнах. Виконання даної лабораторної роботи я проводив за допомогою спеціальної програми, яка дає змогу задавати кількість променів на вході в серцевину волокна та визначити кути, при яких певна кількість променів виходить з серцевини оптичного волокна.