Лаба_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «КОЭ»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ СВЕТОВОД

Студенты гр. 5209		Хабибулин А.Р. Соловьев В.А. Мирзоалиев З.Э.
Преподаватель		Киселев А.С.

Санкт-Петербург

2018

Цель работы. Исследовать прохождение лазерного излучения через многоволоконный световод, оптические потери в световоде, трансформацию распределения излучения в сечении лазерного пучка после световода.

Описание лабораторной установки

Установка состоит из газоразрядного лазера, укрепленного на оптической скамье соосно с входным торцом световода (рис. 1). Поворотный столик П₁ обеспечивает изменение угла  издания лазерного пучка на входной торец световода. Мощность пучка, отраженного от входного торца световода Р_отр регистрируется фотоприемником ФП₁ и измерительным прибором ИП₁. При необходимости зарегистрировать полную мощность излучения лазера Р_вх фотоприемник ФП₁ устанавливается перед световодом. Мощность пучка, прошедшего световод Р_вых, регистри-руется тем же фотоприемником ФП₁, устанавливаемым вплотную к выходному торцу световода. Снятие радиального распределения интенсив-ности в поперечном сечении выходного пучка производится с помощью перемещаемого подвижкой П₂ фотоприемника ФП₂ с малым диаметром приемного окна.

Рис. 1. Структурная схема лабораторной установки

Оценка степени пространственной когерентности излучения производятся с помощью дифракционной структуры Д, устанавливаемой либо на пути прямого лазерного пучка перед световодом, либо – прошедшего световод.

Обработка результатов

Мощность излучения лазера Pвх=536

Таблица 1.

ϕ	Pотр,отн.ед	Pвых,отн.ед	α,дБ		τ	α
5	16	196	4,37	0,030	0,366	0,604
10	15,8	193	4,44	0,029	0,360	0,610
15	15,8	170	4,99	0,029	0,317	0,653
20	16,3	117,1	6,61	0,030	0,218	0,751
25	17,8	81,7	8,17	0,033	0,152	0,814
30	20,2	42,1	11,05	0,038	0,079	0,884
35	21,2	14	15,83	0,040	0,026	0,934
40	24	5,7	19,73	0,045	0,011	0,945
45	29,2	1,8	24,74	0,054	0,003	0,942
50	32,4	1,7	24,99	0,060	0,003	0,936
55	38,4	1,7	24,99	0,072	0,003	0,925
60	48,5	1,6	25,25	0,090	0,003	0,907
65	59	1,6	25,25	0,110	0,003	0,887
70	75,9	1,5	25,53	0,142	0,003	0,856
75	99,2	1,5	25,53	0,185	0,003	0,812
80	118,7	1,5	25,53	0,221	0,003	0,776

Пример расчета для α, τ при φ=20:

α = 10*lg(Pвх/Pвых)= 10*lg(536/117,1)= 6,61 дБ

τ= Pвых/Pвх=117,1/430=0,218

= Pотр/Pвх=16,3/536=0,03

α=1-τ-ρ=1-0,218-0,03=0,751

Рис. 2. Зависимость отраженной и входной мощности от угла падения луча.

Рис. 3. Зависимость коэффициента потерь от угла падения луча в дБ.

Рис. 4. Зависимость коэффициента потерь от угла падения луча.

Рис. 5. Зависимость коэффициента отражения от угла падения луча.

Рис. 6. Зависимость коэффициента пропускания от угла падения луча.

Построение зависимостей для нормального и наклонного падения луча.

Таблица 2

ϕ	0	ϕ	10	ϕ	20
Pвых	X,мм	Pвых	X,мм	Pвых	X,мм
0,5	40	0,8	37	0,9	35
5,6	41	1,5	40	1,1	37
8,4	43	1,7	43	0,9	40
6,1	44	1,5	46	0,9	44
2,7	45	2,8	47	1	47
0,6	46	1,7	48	0,9	50
0,2	47	0,2	50	1,1	52
				0,6	54

Рис. 7. Зависимость распределения интенсивности в поперечном сечении выходного пучка для нормального падения входного луча.

Рис. 8. Зависимость распределения интенсивности в поперечном сечении выходного пучка для наклонного падения входного луча φ=10.

Рис. 9. Зависимость распределения интенсивности в поперечном сечении выходного пучка для наклонного падения входного луча φ=30.

Вывод: В ходе лабораторной работы были исследованы: прохождение лазерного излучения через многоволоконный световод, оптические потери в световоде, трансформация распределения излучения в сечении лазерного пучка после световода.

Отраженная мощность увеличивается с возрастанием угла падения входного луча, а выходная мощность уменьшается.

При нормальном падении излучения на входной торец световода "входное" излучение без искажения передается на выход световода; при наклонном падении излучения на отдельное волокно выходной поток из него в значительной мере концентрируется по краям, формируя в итоге светящийся конус. При сложении излучения многих волокон выходной поток, начиная с определенного расстояния, будет иметь в поперечном сечении вид кольца с возрастающим в направлении распространения радиусом.

Таким образом, при нормальном падении лазерного пучка в выходном излучении качественно сохраняется вид радиального распределения интенсивности. Оно имеет вид светящегося круга со слабый кольцевым фоном. При наклонном падении яркий светящийся круг на выходе световода переходит в кольцо со слабым фоном.