9201_Рауан_ИгнатовичЛР4
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра ЭПУ
ОТЧЕТ
по лабораторной работе №4
по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника»
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ СВЕТОВОД
-
Студенты гр. 9201
Игнатович Р.С.
Рауан М.
Преподаватель
Киселев А. С.
Санкт-Петербург
2022
Рис. 1. Структурная схема лабораторной установки
Обработка результатов эксперимента
Экспериментальные значения.
Таблица
1 –
Эксперементальные
значения
и
.
|
,
|
21,5 |
5 |
21,8 |
10 |
22,3 |
15 |
23,7 |
20 |
25,1 |
25 |
28,8 |
30 |
29,7 |
35 |
30,9 |
40 |
39,3 |
45 |
46,1 |
50 |
54,6 |
55 |
71,7 |
60 |
86,3 |
65 |
96,9 |
70 |
110,4 |
75 |
152 |
80 |
,
[мко. е.]
Таблица
2 –
Экспериментальные
значения
и
.
|
|
201 |
0 |
196 |
5 |
186 |
10 |
178 |
15 |
163 |
20 |
149 |
25 |
140 |
30 |
93,4 |
35 |
3 |
40 |
1,2 |
45 |
0,7 |
50 |
0,5 |
55 |
0,4 |
60 |
0,4 |
65 |
0,4 |
70 |
0,4 |
75 |
0,3 |
80 |
,
[мк. о. е.]
Таблица
3 – Экспериментальные
значения
и
при
|
|
0 |
0,1
|
0,3 |
1 |
2,9 |
5,1 |
9,2 |
9,5 |
4,8
|
|
25,5 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
19,5 |
18 |
[мк.
о. е.]
Продолжение таблицы 3.
1,1 |
0,1 |
0 |
17 |
16 |
15 |
Таблица
4 – Экспериментальные
значения
и
при
|
[мк. о. е.] |
0 |
0,1 |
1 |
4,3 |
3,6 |
3,8 |
5,5 |
6,7 |
4,2 |
|
14,5 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
Продолжение таблицы 4.
2,2 |
0,6 |
0,2 |
0 |
23 |
24 |
25 |
26 |
Таблица
5 – Экспериментальные
значения
и
при
|
[мк. о. е.] |
0 |
0,1 |
0,5 |
1,1 |
1,7 |
1,5 |
1,4 |
0,3 |
0,2 |
|
28,5 |
28 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
Продолжение таблицы 5.
0,4 |
0,8 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,4 |
0,8 |
0,1 |
0 |
20 |
19 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
Таблица 6 – Экспериментальные значения геометрических размеров световода.
|
|
|
Таблицы и графики расчетных зависимостей коэффициента отражения = Ротр / Рвх = f(θпад), коэффициента пропускания =Рвых/Рвх = = f(θпад), коэффициента потерь в световоде = 1 – – =f(θпад).
Таблица
7 –
Расчет коэффициентов
|
|
|
|
0,05375 |
0,5025 |
0,44375 |
2,988639339 |
0,0545 |
0,49 |
0,4555 |
3,0980392 |
0,05575 |
0,465 |
0,47925 |
3,325470471 |
0,05925 |
0,445 |
0,49575 |
3,51639989 |
0,06275 |
0,4075 |
0,52975 |
3,898723869 |
0,072 |
0,3725 |
0,5555 |
4,288737229 |
0,07425 |
0,35 |
0,57575 |
4,559319556 |
0,07725 |
0,2335 |
0,68925 |
6,317131151 |
0,09825 |
0,0075 |
0,89425 |
21,24938737 |
0,11525 |
0,003 |
0,88175 |
25,22878745 |
0,1365 |
0,00175 |
0,86175 |
27,56961951 |
0,17925 |
0,00125 |
0,8195 |
29,03089987 |
0,21575 |
0,001 |
0,78325 |
30 |
0,24225 |
0,001 |
0,75675 |
30 |
0,276 |
0,001 |
0,723 |
30 |
0,38 |
0,001 |
0,619 |
30 |
Пример расчета:
Рисунок
4 – График расчетной зависимости
коэффициента отражения
.
Рисунок
5 – График расчетной зависимости
коэффициента пропускания
.
Рисунок
6 – График расчетной зависимости
коэффициента пропускания
Рисунок
7 – График расчетной зависимости
коэффициента пропускания
Рисунок 8. График зависимости Iвых = f (z) для разных положений наклона светового пучка.
Картины распределения интенсивности в экстремумах дифракционных функции для двух значений расстояния L, а также картина распределения интенсивности излучения при установке дифракционной решетки за световодом.
Рисунок 9. Картина распределения интенсивности в экстремумах дифракционной функции для расстояния 30 см.
Рисунок 10. Картина распределения интенсивности в экстремумах дифракционной функции для расстояния 23 см.
Расчет средних значений диаметра отверстий d и шага D дифракционной структуры.
𝜃1=𝑥1/𝐿
𝜃2=𝑥2/𝐿
𝑑=𝜆/𝜃1
𝐷=𝜆/𝜃2
Для L = 23 см:
𝜃1=𝑥1/𝐿=4/230=0,017
𝜃2=𝑥2/𝐿=30/230=0,13
𝑑=𝜆/𝜃1=1,4/0,017=85,35 мкм
𝐷=𝜆/𝜃2=1,4/0,13=10,77 мкм
Вывод: В ходе лабораторной работы было исследовано прохождение лазерного излучения через многоволоконный световод. Построены зависимости входной и отраженной мощности от угла падения луча. При увеличении угла падения отраженная мощность растёт, а выходная мощность падает. Рассчитаны коэффициенты отражения (), пропускания () и потерь ( ) в световоде и построены зависимости данных коэффициентов от угла падения. Коэффициент отражения увеличивается при увеличением угла падения, коэффициент пропускания уменьшается с увеличением угла падения, коэффициент потерь резко увеличивается при значении угла падения 35 градусов, а затем плавно незначительно уменьшается. Построены зависимости для нормального и наклонного падения луча. При нормальном падении излучения на входной торец световода излучение без искажения передается на выход. При наклонном падении выходной поток концентрируется по краям. Произведен расчет средних значений диаметра отверстий d и шага D дифракционной структуры.