Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
lab_rab_4_modelirovanie_opticheskikh_volnovodov...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2019
Размер:
1.32 Mб
Скачать
  1. Описание лабораторной установки

В данной работе для моделирования процессов в волоконном световоде используется диэлектрический волновод, состоящий из кварцевого сердечника диаметром 5 мм (относительная проницаемость 1 = 3,8), окруженного оболочкой из фторопласта диаметром 30 мм (относительная проницаемость 2 = 2,1). Таким образом, распределение показателей преломления соответствует структуре, изображенной на рис. 3.

Рис.5. Блок-схема измерительной установки

Блок-схема измерительной установки показана на рис. 5. Она состоит из генератора 1 сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне 3 см, на выходе которого включен волноводный рупорный излучатель 2. С рупором непосредственно соединен диэлектрический волновод 3, в котором возбуждается основная волна типа НЕ11. На противоположном от рупора конце диэлектрического волновода установлен металлический отражатель 4 (плоский экран), от которого волна отражается. Взаимодействие падающей и отраженной волн приводит к образованию вдоль диэлектрического волновода стоячих волн за счет явления интерференции. Для экспериментального наблюдения «узлов» и «пучностей» стоячей волны служит зонд 5, соединенный с индикаторным прибором 6, через кристаллический детектор 7, выделяющий низкочастотную составляющую сигнала. Зонд установлен на специальной платформе, которая может перемещаться в продольном и поперечном направлениях. В результате, можно исследовать структуру электрического поля вдоль диэлектрического волновода и в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

  1. Задание к лабораторной работе

а) Теоретический расчет. У волны ЕН11 продольная составляющая электрического поля Еr = 10 В/м на расстоянии r1 = 10 мм от оси диэлектрического волновода (коэффициент замедления равен m = 1.1). Определить напряженность электрического поля на расстоянии r2 (см. таблицу вариантов) при частоте генератора f (см. таблицу вариантов). Приближенное значение функции Макдональда порядка n = 1 можно рассчитать по формуле:

(5)

Сравнить расчетное значение изменения напряженности электрического поля с экспериментальным на указанном расстоянии.

Примечание: Характеристика детектора является квадратичной.

Таблица вариантов

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

частота

ГГц

8

8,5

9

9,5

10

9,5

9

8,5

8

8,5

9

9,5

10

9,5

9

r2, (мм)

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

№ варианта

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

частота

ГГц

8,5

8

8,5

9

9,5

10

9,5

9

8,5

8

r2, (мм)

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

б) Экспериментальная часть

а) ознакомиться с работой установки для моделирования волноводов оптического диапазона;

б) измерить распределение электрического поля диэлектрического волновода в продольном направлении на различных частотах, заданных преподавателем. Методом «вилки» определить длину волны в диэлектрическом волноводе.

в) измерить распределение электрического поля диэлектрического волновода в поперечном направлении на тех же частотах. При измерениях в поперечном направлении всегда устанавливать зонд в максимуме электрического поля;

г) обработать результаты измерений в форме таблиц и графиков, построить дисперсионную характеристику модели оптического волновода – зависимость коэффициента зануления от частоты.