VAJA 18. – POJAVI V ENORODOVNEM IN VEČRODOVNEM OPTIČNEM VLAKNU

Potrebni pripomočki:

Polarizirani HeNe laser, zbiralna leča, enorodovno ter večrodovno optično vlakno, zaslon,

Opis in potek vaje:

Ko je vaja sestavljena, vključimo izvor in poskušamo nastaviti mikrometerske vijake tako, da je sklop med lečo in vlaknom čim boljši. Slika na zaslonu je seveda odvisna od tega, katere rodove vzbudimo v vlaknu in v kakšni medsebojni fazi so rodovi. Različne rodove vzbudimo z majhnimi premiki leče.

HeNe laser proizvaja zelo ozko spektralno črto (1 MHz), faze posameznih rodov so točno

določene in na zaslonu lahko opazujemo interferenčne pojave.

Pri enorodovnem vlaknu, po katerem se širi majhno število rodov je slika, ki jo dobimo na

zaslonu, precej drugačna od tiste, ki jo dobimo s podobnim poskusom z mnogorodovnim

vlaknom.

Medsebojne faze rodov so močno odvisne od ukrivljenosti vlakna. Če vlakno premaknemo ali rahlo stisnemo, se faze posameznih rodov spremenijo in spremeni se tudi slika na zaslonu.

Na optičnem vlaknu brez sekundarne zaščite opazimo, da svetloba uhaja povsod tam, kjer je vlakno ukrivljeno. Svetloba uhaja predvsem na ostrih zavojih, kar je neposredna posledica matematične rešitve enačb razširjanja svetlobe po zakrivljenem vlaknu. Pri uporabi optičnega vlakna v praksi se zato vedno izogibljemo ostrim zavojem, ki prinašajo dodatno slabljenje zveze.

Rotacijsko simetrično optično vlakno ne ohranja polarizacije svetlobe, kar lahko hitro

preverimo s polarizatorjem, ki ga vstavimo med konec vlakna in laser oziroma zaslon. V

ukrivljenem vlaknu povzročijo mehanske sile pojav dvolomnosti v sicer amorfnem steklu. Ker je vlakno zmotano v svitek, je končni učinek dvolomnosti skoraj nepredvidljiv. Z dvema polarizatorjema na obeh koncih vlakna lahko le preverimo, da je učinek dvolomnosti različen za različne rodove v vlaknu.

Pri obeh vzorcih vlakna izmerimo še numerično aperturo (NA), ki je pomemben podatek

optičnega vlakna. Numerično aperturo izračunamo iz velikosti slike na zaslonu in

oddaljenosti prostega konca optičnega vlakna od zaslona. Numerična apertura se vedno

podaja kot sinus vpadnega kota svetlobe v praznem prostoru (lomni količnik enak enoti).

Vprašanja in naloge:

Kako je polarizirana svetloba na vhodu mnogorodovnega oziroma enorodovnega vlakna?

Kako je polarizirana svetloba na izhodu mnogorodovnega oziroma enorodovnega vlakna?

Izmeri numerično aperturo mnogorodovnega in enorodovnega vlakna in podaj njeno pomembnost!

Kdaj in zakaj je pomembna numerična apertura optičnega vlakna?

Opazuj priključen kolut optičnega vlaka v mraku ali temi. Kaj opaziš?

Meritve in odgovori:

1. Linearno

2. Svetloba ni polarizirana.

3. Enorodovno:

α= tan^-1 3,1 cm / 14,7 cm = 11,9°
N_A = sinα = 0,20

Mnogorodovno:

α = tan^-1 3,2 cm / 14,7 = 12,3°
N_A = 0,21

4. Pri spajanju vlaken. Ko sta premer sredice in numerična apertura izstopnega vlakna večja ali enaka premeru sredice in numerični aperturi vstopnega vlakna, so izgube spoja majhne.

5. Celoten kolut žari.