O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARNI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

 

TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

 

TELEKOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARI FAKULTETI

 

 

 

 

                  “Telekommunikatsiya injiniringi” kafedrasi

 

 

 

OPTIK ALOQA TIZIMLARI

fanidan

laboratoriya ishlarini bajarish bo‘yicha

uslubiy qo‘llanma

“5350100 – Telekommunikatsiya texnologiyalari” yo‘nalishi

bo‘yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun

 

 

 

 

 

Toshkent  2016

Mualliflar: G.X. Mirazimova

                    N.Yu. Yunusov                      

                          

 

 

Optik aloqa tizimlari.

Laboratoriya ishlarini bajarish bo‘yicha uslubiy qo‘llanma.

TATU,  164 bet. Toshkent 2016.

 

 

 

 

 

         Uslubiy qo‘llanmaning maqsadi – talabalar tomonidan “Optik aloqa tizimlari” fanini o‘zlashtirish va o‘rganishdan iborat.

         Uslubiy qo‘llanmada laboratoriya ishlari bajariluvchi qurilmalarning tuzilishi va ishni bajarish jarayoni ketma-ketligi keltirilgan.

         Uslubiy qo‘llanmada har bir ishning maqsadi, mazmuni, laboratoriya ishini bajarish jarayoni, hisobot tarkibi, nazorat uchun savollar, nazariy qism, laboratoriya ishi bajariladigan qurilmaning umumiy tavsifi va adabiyotlar ro‘yxati keltirilgan.

         Uslubiy qo‘llanma TATU ilmiy-uslubiy kengashida ko‘rib chiqildi va tasdig‘i asosida nashrga tavsiya qilingan.

 

 

 

 

Toshkent axborot texnologiyalari universiteti. 2016.

 

So‘z boshi

 

         Ushbu laboratoriya ishlari to‘plami o‘zining bir qator o‘ziga xos xususiyatlari – o‘tkazish polasasining kengligi, halaqitga bardoshliligi, o‘lchamlarining ixchamligi, yengilligi, nisbatan arzonligi va boshqa afzalliklari tufayli telefoniya, kabel televideniyasi, havo va suv osti kemalarining bort aloqasini tashkil etishda, lokal va abonentga ulanish tarmoqlarida, texnologik jarayonlarni boshqarishda tobora keng qo‘llanish topayotgan tolali optik aloqa tizimlarining aktiv va passiv elementlarini tajriba yo‘li bilan o‘rganishga qaratilgan laboratoriya ishlarini bajarishga bag‘ishlangan.

         Unda umumiy hajmi 36 soatlik laboratoriya mashg‘ulotlari chog‘ida bajariladigan quyidagi laboratoriya ishlarining maqsad va vazifalari, ularni bajarishda qo‘llaniladigan  qurilmalarning tavsiflari, laboratoriya ishlarini bajarish bo‘yicha uslubiy ko‘rsatmalar keltirilgan:

1- laboratoriya ishi. Optik tolalar. Optik tolalarning turlari va xarakteristikalari. Optik tolalarning geometrik va fizik parametrlari. Optik tolalarning sonli aperturasini tajriba  yo‘li bilan aniqlash;

2- laboratoriya ishi. Yorug‘lik diodi va lazer diodining vatt-amper xarakteristikalarini qiyosiy o‘rganish;

          3- laboratoriya ishi. Fotoqabul qilgichning volt-amper va spektral xarakteristikalarini tadqiq etish;

4- laboratoriya ishi. Lazer diod nurlanishining impulsli modulyatsiya jarayonini tadqiq etish;

          5- laboratoriya ishi. Lazer diod nurlanishining analog modulyatsiya jarayonini tadqiq etish;

6- laboratoriya ishi. Optik aloka tizimlarining tuzilish prinsipini o‘rganish (STM-1 uzatish tizimi asosida);

7- laboratoriya ishi. Raqamli tolali-optik uzatish tizimlarining liniya kodlarini tadqiq etish;

8- laboratoriya ishi. Optik regeneratorlarni o‘rganish va tekshirish;

9- laboratoriya ishi. Optik kuchaytirgichlarning xarakteristika va parametrlarini tadqiq etish;

10- laboratoriya ishi. Real optik aloqa liniyasi qabul qilish punktida signal shaklini modellashtirish;

11- laboratoriya ishi. Ajraladigan optik ulagichlarning xarakteristikasini tadqiq etish;

12- laboratoriya ishi. Optik attenyuatorlarning xarakteristikasini tadqiq etish;

13- laboratoriya ishi. Optik tolaning bukilishi tufayli sodir bo‘ladigan so‘nish solishtirma koeffitsiyentining uning bukilish radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish.

Ushbu laboratoriya ishlarini bajarishda qo‘llaniladigan zamonaviy uskunalar, tadqiq etiladigan aktiv va passiv optik elementlar, optik aloqa tizimlari bilan tanishish, laboratoriya ishlarini bajarish va ularning natijalari bo‘yicha tegishli hisoblashlar va tahliliy ishlarni bajarish, talabalarga ajratilgan soatlar davomida  «Optik aloqa tizimlari» fani bo‘yicha yetarli darajadagi ko‘nikma va uquvlarni shakllantirish imkonini beradi. Har bir laboratoriya ishini bajarishdan avval keltirilgan qisqacha nazariy ma’lumotlar laboratoriya ishlarini samarali yakunlashga yordam beradi degan umiddamiz.

                                                                          

                  

 

Mualliflar    

 

 

 

 

 

 

1-Laboratoriya ishi

 

OPTIK TOLALAR. OPTIK TOLALARNING TURLARI VA XARAKTERISTIKALARI. OPTIK TOLALARNING

GEOMETRIK VA FIZIK PARAMETRLARI.

OPTIK TOLALARNING SONLI APERTURASINI TAJRIBA  YO‘LI BILAN ANIQLASH

 

1.     Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

Optik tolalarning turlari va xarakteristikalarini, optik tolalarning geometrik va fizik parametrlarini o‘rganish. Bir modali va ko‘p modali optik tolalarning sonli aperturalarini tajriba yo‘li bilan aniqlash.

 

2.     Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishiga tayyorlanayotganda quyidagi savollarni o‘rganish zarur:

- optik tolaning tuzilishi va uning geometrik parametrlarini o‘rganish;

- hisobot uchun nazariy qismning qisqacha mazmuni, qurilmaning tuzilishi va olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 44-79 sahifalari, [2]-adabiyotning 6-9, 21-45 sahifalari, [5]-adabiyotning 37-40 sahifalari, [6]-adabiyotning 51-52 sahifalari, [7]-adabiyotning 13-20 sahifalaridan foydalaning.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Diqqat! Har bir qo‘llashdan avval tolali shnurlar yordamida o‘lchovlarni olib borishda ularning kesimidan himoya qalpoqlarini yechish kerak. Tolali shnur yordamida ish tugagach, uning kesimiga yechilgan himoya qalpog‘ini albatta kiygizib qo‘yish kerak.

Ushbu laboratoriya ishida quyidagi elementlar qo‘llaniladi (1.11-rasm):

-         “nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” elektron bloki;

-         lazer diodi LD yoki yorug‘lik diodi YD;

-         yustirovka qurilmalari YuQ1 va YuQ2;

-         FS-UPS turdagi konnektorli, himoya qobig‘isiz (sariq rangli bufer qoplamali) bir modali optik tola;

-         FC-PC turdagi konnektorli ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) optik tola;

-         mikroob’yektivsiz telekamera;

-         oq-qora monitor;

-         qatorni ajratish bloki;

-         ostsillograf.

         Dastlabki ogohlantirish. Optik tolaning sonli aperturasini o‘lchashda telekamera mikroob’yektivi albatta yechilishi kerak.

Optik tolaning sonli aperturasi NA deganda optik tola ko‘ndalang kesimiga tushayotgan yorug‘lik nuri va optik tola o‘qi orasidagi burchak sinusining nurning o‘zak-qobiq chegarasidan to‘liq ichki qaytishiga mos keladigan qiymati tushuniladi. Uni tajriba yo‘li bilan aniqlash uchun optik tola kesimidan chiqayotgan nurlanishning tarqalish jarayoni tadqiq etiladi. Bunda yorug‘lik nurining optik toladagi to‘liq ichki qaytishi chog‘ida tolaning kirishidagi va chiqishidagi burchaklarning o‘zaro teng bo‘lishiga asoslaniladi. 1.1-rasmda qo‘zg‘atilgan optik tola kesimidan chiqayotgan natijaviy nurlarning yo‘li ko‘rsatilgan. Ular bilan optik tola o‘qi orasidagi q burchak NA sonli apertura qiymatini belgilaydi.

Optik tolaga kiritiladigan nurlanish manbai sifatida lazer diodi LD yoki yorug‘lik diodi YD ishlatilishi mumkin. Ikkala manba laboratoriya qurilmasining tarkibiga kiradi.

Optik tolaning chiqish kesimi telekameraning ko‘rish maydonida joylashadi va monitor ekranida uning tasviri hosil bo‘ladi. Televizion ostsillograf yordamida tasvir qatorini ajratish (laboratoriya ishi qurilmasining tavsifiga qarang), uning ko‘ndalang kesimida intensivlikning taqsimlanishini tahlil etish imkonini beradi.

 

 

 

 

 

1.1-rasm. Qo‘zg‘atilgan optik tola kesimidan chiqayotgan natijaviy nurlarning yo‘li

 

1.2-rasmda optik tola kesimi S va undan chiqayotgan nurlanish mujassamlashgan yorug‘lik konusini chegaralovchi 1-, 2-nurlar ko‘rsatilgan. Nurlar telekameraning PZS matritsasiga tushadi (M 1.2, a-rasm), uning yordamida televizion signal shakllanadi. 1.2, a-rasmda optik tola kesimidan F masofaga tarqaluvchi nurlanishga mos keluvchi yorug‘lik dog‘i t ning diametri va matritsaning T gorizontal o‘lchami belgilangan.

         M matritsaga yorug‘lik konusi proyeksiyasining tasviri monitor ekranida yorug‘ dog‘ ko‘rinishida kuzatiladi. Ostsillograf va qatorni ajratish bloki QAB yordamida televizion signalning qatorlaridan biri ajratilishi mumkin. Dog‘ o‘rtasiga to‘g‘ri keluvchi, qatorga muvofiq keluvchi ostsillogrammaning namunaviy ko‘rinishi 1.2, b va 1.2, v-rasmlarda ko‘rsatilgan.

1.2, b-rasm tadqiq etilayotgan optik tolaning lazer diodi LD yordamida qo‘zg‘algan holatiga muvofiq keladi. LD nurlanishining kogerentligi tufayli optik tola kesimida barcha mumkin bo‘lgan modalar (spekl) tomonidan hosil bo‘ladigan interferension tasvir kuzatiladi. Natijada yorug‘lik dog‘iga mos keluvchi ostsillogramma kuchli qiyib tashlangan. Bu o‘lchovni o‘tkazishga xalaqit qilishi mumkin.

1.2, v-rasm tadqiq etilayotgan optik tolaning yorug‘lik diodi YD yordamida qo‘zg‘algan holatiga mos keladi. Uning nurlanishi nokogerent va modalar orasida interferensiya mavjud emas.

 

v

b

a

1.2-rasm. Optik tola kesimi C va undan chiqayotgan nurlanish mujassamlashgan yorug’lik konusini chegaralovchi 1-2 nurlar (a) . Tadqiq qilayotgan optik toladan LD (b) va YD (v) dan uzatilayotgan optik nurlanishining ostsillogrammasini namunaviy ko’rinishi

 

 

 

Dog‘ning diametriga ostsillogrammada belgilangan t o‘lcham mos keladi. D matritsaning gorizontal o‘lchamiga ostsillogrammadagi qo‘shni qator impulslari orasidagi T masofa mos keladi. Maketda ishlatiladigan telekamera uchun D o‘lcham ma’lum (D=40 mm). Shuning uchun dog‘ning real o‘lchami D ostsillogramma bo‘yicha t va T kattaliklarni o‘lchash yo‘li bilan aniqlanishi mumkin:

 

d=t*D/T.

 

Sonli aperturaning qiymati, masofaning o‘lchangan qiymati bo‘yicha oddiy trigonometrik ifoda orqali hisoblanadi:

 

NA=sin(θ)=d/().

 

3.1. Ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) optik tola kirish kesimining joyini chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ1 tuguniga mahkamlanadi (1.15-rasm). Buning uchun quyidagilar bajariladi:

         3.1.1. Joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi mikrometrik vint ChB1 yordamida tugunning joyini chapga oxirgi holatga o‘zgartirish;

         3.1.2.  2 va 3-platalardagi tirqishlar orqali optik tolani o‘tkazish;

         3.1.3. Konnektorning qayd etish vintini burab, optik tolaning FS konnektorini opravka 10 ga mahkamlash.

         3.2. Joyni burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ2 (1.15-rasm) tuguniga optik tolaning chiqish kesimini mahkamlash. Buning uchun quyidagi ishlar bajariladi:

         3.2.1. Joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi mikrometrik vint ChB1 yordamida tugunning joyini chapga oxirigacha o‘zgartirish;

         3.2.2. FV2 qayd etuvchi vintni (1.15-rasm) burash va yechiladigan opravka 12 ni ajratish;

         3.2.3. 5, 6, 7-halqalardagi va 11-silindrdagi tirqishlar orqali optik tolani o‘tkazish;

3.2.4. Konnektorning qayd etuvchi vintini burab, opravka 12 dagi optik tolaning FC konnektorini mahkamlash;

3.2.5. Ehtiyotlik bilan optik tolaning keskin bukilishiga yo‘l qo‘ymasdan, opravka 12 ni o‘rnatiladigan joyiga qo‘yish va uni FV2 qayd etuvchi vint yordamida mahkamlash.

3.3. O‘rnatish uchun quyidagi ishlar bajariladi:

- NMETB ning old panelidagi (1.12-rasm) damlash tokini sozlovchi potensiometr ruchkasini soat strelkasiga teskari yo‘nalishda eng oxirgi holatga o‘rnating;

- damlash tokining o‘zgarish chegarasini almashlab ulash tugmachasini

50 mA holatiga o‘rnatish;

- bog‘lovchi kabel yordamida LD yoki YD ni (1.11-rasm) NMETB ga ulash. Ulash blok qismining old panelida joylashgan RS4TV  ajraladigan ulagich yordamida amalga oshiriladi;

- opravka 8 ga tanlangan optik manbani mahkamlash (1.15-rasm).

3.4. NMETB blokining old panelidagi “TARMOQ” tumblerini yoqish. Bunda u yonadi. Potensiometr yordamida LD damlash tokining I_d=20 mA qiymatini o‘rnatish. Damlash tokining nazorati old paneldagi strelkali asbob bo‘yicha amalga oshiriladi.

3.5. Monitorning old panelidagi tugmachali almashlab/ulagichni bosib, M monitor va TK telekameraning (1.11-rasm) ta’minotini yoqish. Bunda u qizib  bo‘lgandan so‘ng monitor ekrani kuchsiz yorishadi.

3.6. Optik tolaning chiqish kesimi telekameraning qarshisida joylashgan.  Ikkala element ikkinchi yustirovka qurilmasi YQ2 ga mahkamlangan (1.15-rasm). BV2 va BG2 mikrometrik vintlar yordamida telekameraga nisbatan optik tola kesimining burchak bo‘yicha holatini o‘zgartirib va ChK2 hamda ChV2 mikrometrik vintlar yordamida telekamera joyini ikki ko‘ndalang yo‘nalishlarda o‘zgartirib, monitor ekranida optik tola kesimining tasvirini hosil bo‘lishiga erishish mumkin.

3.7. Ushbu eksperimentda tadqiq  etilayotgan lazer diodi joyi burchak bo‘yicha o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ1 tugunida  joylashgan (1.15-rasm). Uning nurlanishini shu yustirovka qurilmasida (joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunda) joylashgan optik tolaning kirish kesimiga tushishiga erishish kerak. BV1 va BG1 mikrometrik vintlar yordamida OT kesimiga nisbatan LD ning burchak bo‘yicha holatini o‘zgartirib va ChK2 hamda ChV2 mikrometrik vintlar yordamida LD ga nisbatan optik tolaning kirish kesimli opravkaning joyini ikki ko‘ndalang yo‘nalishlarda o‘zgartirib, optik tola kesimining chiqishida yorug‘lik dog‘ining hosil bo‘lishiga erishish mumkin, bu dog‘ monitor ekranida kuzatiladi. Manbaning va optik tola kirish kesimining holatini sozlashni ketma–ket yaqinlashtirish usulida olib borib kuzatiladigan dog‘ning maksimal aniqligiga erishiladi.

Agarda monitor ekranida tasvirning o‘ta kontrastligi kuzatilsa, qutblantirgichni LD ga burib, quvvat sathini kamaytiriladi.

3.8. Ossillograf manbaini ulash. Uning boshqaruv elementlarini shunday holatga o‘rnatish kerakki, bunda uning ekranidagi ostsillogramma monitor ekranida kuzatiladigan video signalning qatorlaridan biriga mos kelsin.

3.9. ChB2 mikrometrik vintlar yordamida telekameraning joyini shunday holatga o‘zgartirish kerakki, monitorda kuzatiladigan yorishayotgan dog‘  ekranning taxminan yarmini egallasin.

3.10. Ossillografning razvertka rejimi boshqaruv elementlarini qo‘llab, uning ekranida 1.2-rasmga mos keluvchi ossilogrammaning hosil bo‘lishiga erishish. R razvertka davomiyligini (del/mksek) pog‘onali sozlovchi almashlab ulagichning holatini va T-kichik impulslar orasidagi masofani belgilab qo‘yish (1.2-rasm). O‘lchov ma’lumotlarini 1.1-jadvalga kiritish.

3.11. “↑” “↓” tugmalar yordamida monitor ekranidagi tasvir bo‘yicha ajratilgan qator joyini pastga yoki yuqoriga o‘zgartirish amalga oshiriladi va yorishayotgan dog‘ga mos keluvchi impulsning maksimal kengligiga erishiladi. Bu bilan yorug‘lik dog‘ining markaziga to‘g‘ri keluvchi qatorni ajratish ta’minlanadi. O‘lchov aniqligini oshirish uchun razvertka davomiyligini del/mksek pog‘onali sozlovchi almashlab ulagich yordamida razvertka davrini kamaytirish kerak. Uning yangi holati R₀ ni belgilab qo‘yish.

3.12. BV2 va BG2 mikrometrik vintlar yordamida telekameraga nisbatan optik tola kesimining burchakli holatini o‘zgartirib, monitor ekranidagi dog‘ o‘lchamini va ostsillogrammada unga mos keluvchi impuls o‘lchamini kamaytirishga harakat qilish. Bu bilan optik tola kesimi joylashgan yuza va ob’yektiv fokal yuzasining parallelligiga erishish ta’minlanadi. Shundan keyin ajratilgan qator holati korreksiyalanadi va 11-punktda ta’riflangan ishlar takrorlanadi.

 

1.1-jadval

Optik tolaning sonli aperturasini o‘lchash  

  

ti (del)	t0	t1		tn
Ri (del/mksek)	R0	R1		Rn
Ti (del)	T0	T1		Tn
Fi (mm)	F0	F1		Fn
di (mm)	d0	d1		dn
NA	NA0	NA1		NAn

 

3.13. ChK2 va ChV2 mikrometrik vintlar yordamida optik tola kesimiga nisbatan telekamera joyini ko‘ndalang yo‘nalishlarda o‘zgartirib, dog‘ o‘lchamini kamaytirishga harakat qilish. Bu bilan optik tola kesimining holatini optik o‘q O ga nisbatan (1.2-rasm) moslashtirish ta’minlash.

Shundan so‘ng 11-punktda qayd etilgan, ishlarni takrorlab, ajratilgan qator holatini korreksiyalash. Razvertka davomiyligini (del/mksek) -pog‘onali sozlovchi almashlab ulagichning oxirgi yakuniy holati R₀ ni va ostsillogrammada kuzatiladigan impulsning mos keluvchi kengligi t₀ va T₀ larni belgilab qo‘yish. O‘lchov ma’lumotlarini 1.1-jadvalga kiritish.

3.14. ChB2 mikrometrik vint shkalasi bo‘yicha F₀ masofa qiymatini belgilab qo‘yish. O‘lchov ma’lumotlarini 1.1 – jadvalga kiritish.

3.15. F = F_1,2...n masofalar va R = R_1,2...n uchun 11-14 punktlarda qayd etilgan o‘lchashlarni takrorlash. Bunda barcha otschetlar o‘lchashlarda F_1,2...n< F₀ bo‘lishiga e’tibor berish. O‘lchashlar soni n o‘qituvchi tomonidan ko‘rsatiladi. O‘lchov ma’lumotlarini 1.3-jadvalga kiritish.

3.16. 1.1-jadvalda keltirilgan ma’lumotlar bo‘yicha yorug‘lik dog‘ining o‘lchamini quyidagi miqdoriy munosabat bo‘yicha aniqlash:

 

d = t*D/T.

 

Hisoblangan qiymatlarni 1.1-jadvalga kiritish.

3.17. Quyidagi munosabat bo‘yicha apertura soni NA ning qiymatini aniqlash:

 

NA = sin (θ) = d/().

 

Sonli aperturaning o‘lchangan qiymati uning quyidagi o‘rtacha qiymati bo‘yicha aniqlanadi:

 

NA = (ΣNA_i)/(n).

 

3.18. Ko‘p modali optik tolani bir modaliga almashtirish. Buning uchun quyidagi amallarni bajarish:

3.18.1. Joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ1 tugunining joyini ChB1 mikrometrik vint (1.15-rasm) yordamida eng chap holatga o‘rnatish.

3.18.2. Konnektorning qayd etuvchi vintini burab, ko‘p modali optik tolaning kirish kesimini FS konnektorining opravkasi 10 dan ajratish. Shundan keyin uni joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ1 tugunidan chiqarib olish.

3.18.3. Bir modali optik tolani 2, 3-platalardagi tirqishlardan o‘tkazish.

3.18.4. Konnektorning qayd etuvchi vintini burab, optik tolaning FS konnektorini opravka 10 ga mahkamlash.

3.18.5. Joyni chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi mikrometrik vint ChB2 yordamida yustirovka qurilmasi YQ2 tugunining joyini chapga oxirgi holatga o‘rnatish.

3.18.6. Qayd etuvchi FV2 vintni (1.15-rasm) burab ochish va ko‘p modali optik tolali yechiladigan opravka 12 ni ajratish. Optik tolali opravkani yustirovka qurilmasidan chiqarib olish ehtiyotkorlik bilan uni keskin bukishlarga yo‘l qo‘ymasdan amalga oshirilishi kerak.

3.18.7. Konnektorning qayd etuvchi vintini qayta burab, ko‘p modali optik tolaning kirish kesimini FS konnektorining opravkasi 12 dan burab chiqarish. Shundan so‘ng uni joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi yustirovka qurilmasi YQ2 tugunidan chiqarib olish.

3.18.8. Bir modali optik tolani 5, 6, 7-halqalar va silindr 11 dagi tirqishlar  orqali o‘tkazish.

3.18.9. Konnektorning qayd etuvchi vintini burab, optik tolaning FS konnektorini opravka 12 ga mahkamlash.

3.18.10. Ehtiyotkorlik bilan - optik tolani keskin bukishlarga yo‘l qo‘ymasdan, opravka 12 ni joylashadigan o‘rniga qo‘yish va uni FV2 qayd etuvchi vint bilan mahkamlash.

3.19. Yuqorida ta’riflangan o‘lchash usullaridan foydalanib, bir modali optik tolaning sonli aperturasini o‘lchash.

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. O‘lchash natijalari va chizmalari.

4. Olingan natijalar tahlili va xulosa.

                                                  

5. Nazorat savollari

 

1.     Optik tolaning optik aloqa tizimidagi o‘rniga tavsif  bering.

2.     Optik tolaning tuzilishini tavsiflang?

3.     Optik tola qanday materiallardan tayyorlanadi?

4.     Tolali optik aloqa tizimida qo‘llaniladigan optik tolalarning qanday turlari mavjud?   Ularga tavsif bering.

5.     Tolali optik aloqa tizimlarida optik tolalarning qanday standartlaridan keng foydalaniladi?  Ularga tavsif bering.

6.     Ikki muhit chegarasidagi tekislikka tushgan  yorug‘lik nurining tushish va  sinish  burchaklari  orasidagi  bog‘lanishni  ifodalovchi Snellius qonuni qanday munosabat bilan aniqlanadi?

7.     Optik tolaning muhim parametrlaridan  biri -  sindirish  ko‘rsatkichining nisbiy farqi qanday munosabat bilan aniqlanadi?

8.     Yorug‘lik nurining to‘liq ichki qaytish burchagi uchun miqdoriy                                      munosabatni yozing va uni tavsiflang.

9.     Apertura burchagi va sonli apertura tushunchalariga ta’rif bering.

10.  Pog‘onali va gradientli sindirish  ko‘rsatkichlariga ega bo‘lgan  optik tolalar uchun apertura sonlari  qanday  miqdoriy munosabatlar  bilan  aniqlanadi?

 

6 - Nazariy qism

 

6.1.  Optik tola va uning tuzilishi

 

            Tolali optik aloqa tizimi (TOAT)da yorug‘lik to‘lqinlarining tarqalishini chegaralovchi va yorug‘lik energiyasi oqimini berilgan yo‘nalishda yo‘naltiruvchi, uzatish va qabul qilish traktlarini bog‘lab turuvchi muhit optik tola deb yuritiladi. Optik tolalarning xossalari qisman aloqa tizimining sifatini aniqlaydi. Shuning uchun TOATni loyihalashtirishda  optik tola (OT) larning tavsiflarini e’tiborga olish kerak. Kichik so‘nish koeffitsiyentiga ega bo‘lgan optik tolalar asosida optik signallarni uzoq masofalarga uzatishni ta’minlovchi optik kabellar yaratilgan.

Optik tolalar o‘zak va qobiqdan tarkib topadi (1.3-rasm). Ular qiymati bo‘yicha bir-biriga yaqin turli sindirish ko‘rsatkichlariga ega. O‘zak uzatuvchi, qobiq esa o‘zi va o‘zak orasida chegara hosil qiluvchi muhit sifatida ishlatiladi. Bu chegara yorug‘likni yo‘naltiruvchi fizik kanalni shakllantirib, u orqali uzatilgan signalning eltuvchisi - yorug‘lik nuri tarqaladi. 

 Yorug‘lik nurining faqat o‘zak bo‘ylab tarqalishini ta’minlash uchun

 

                                                n₁>n₂,                                                    (1.1)

 

shart bajarilishi kerak. Bu yerda mos ravishda

n₁-o‘zakning sindirish ko‘rsatkichi;

n₂-qobiqning sindirish ko‘rsatkichi.

 Р.М.Optik  yorug‘lik uzatgichlarining sindirish ko‘rsatkichi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

 

                                           ,                                            (1.2)

 

bu yyerda e va m - mos ravishda yorug‘lik uzatuvchi muhitning nisbiy dielektrik va magnit singdiruvchanliklari.

Ikkinchi tomondan, sindirish ko‘rsatkichi n, yorug‘likning vakuumdagi tezligi (s)ni uning uzatuvchi shaffof muhitdagi tezligi (s_m) ga nisbati orqali ifodalanadi:

 

                                                 n = s / s_m .                                                   (1.2`)

 

       Sindirish ko‘rsatkichining qiymati bilan farqlanuvchi turli xil moddalarda yorug‘lik turlicha tezlik bilan tarqaladi (1.2-jadval) [1].

1.3-rasmda OT ning tuzilishi tasvirlangan. OTni tayyorlash uchun asosiy material sifatida juda toza va shaffof kvars shishasi - kremniy ikki oksidi (SiO₂) ishlatiladi.

             

1.2-jadval

Turli xil materiallarning sindirish ko‘rsatkichlari

 

Materiallar nomi	Sindirish ko‘rsatkichlari, n	Yorug‘likning turli materiallardagi tezligi, Cm, km/sek.
Vakuum	1,0	300 000
Havo	1,0003	300 000
Suv	1,33	225 000
Kvars	1,46	205 000
Shisha	1,5	200 000
Olmos	2,5	120 000

 

O‘zak va qobiqning kerakli sindirish ko‘rsatkichlariga erishish uchun kvars shishasiga kiritmalar kiritiladi. Chunonchi: germaniy va fosfor sindirish ko‘rsatkichi qiymatini oshiradi, bor va ftor esa, aksincha uni kamaytiradi.

Tolaning qo‘shimcha qobiqlari himoya qobig‘i hisoblanadi. 1.3-rasmda tashqi plastik qoplama ko‘rsatilgan [2].

 

 

 

 

 

 

                                                                             

 

 

 

 

 

 

1.3-rasm. Optik tolaning tuzilishi

 

Tashqi plastik qoplama optik tolani uning xususiyatlariga ta’sir etuvchi mexanik va boshqa atrof muhit ta’sirlaridan himoya qiladi.

                              

6.2. Optik tola turlari va ularning tavsiflari.

Bir modali va ko‘p modali optik tolalar. Pog‘onali, gradientli va maxsus sindirish ko‘rsatgichli optik tolalar

 

O‘zagi diametrining u bo‘ylab tarqaluvchi to‘lqin uzunligiga nisbatiga ko‘ra optik tolalar bir modali va ko‘p modali bo‘lishi mumkin. Bir modali optik tolalarda ko‘pincha o‘zak diametri 7-10 mkm (1.4,a-rasm), ko‘p modali optik tolalarda esa, 50-62,5 mkm (1.4,b-rasm) bo‘ladi.

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

     1.4-rasm. Bir modali (a) va ko‘p modali (b) optik tolalarning

ko‘ndalang kesimi

 

Ikkala turdagi optik tolalarda qobiq diametri 125 mkm ni tashkil etadi. Amaliyotda bir modali va ko‘p modali optik tolalar diametrlarining boshqacha qiymatlari ham mavjud.  Bir modali optik toladan faqat bitta moda (optik eltuvchi) uzatiladi. Ko‘p modali optik toladan esa, bir vaqtning o‘zida apertura burchagi doirasida tolaga turli burchaklar ostida kiritiladigan bir necha yuzlab ruxsat etilgan modalarni uzatish mumkin. Barcha ruxsat etilgan modalar turli tarqalish yo‘nalishi va vaqtiga ega. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                    

1.5-rasm. Pog‘onali (a) va gradientli (b) ko‘p modali optik tolalarning    

tuzilishi va sindirish ko‘rsatkichining optik tola o‘zagi radiusi bo‘yicha taqsimoti

 

Ko‘p modali optik tolalar sindirish ko‘rsatkichining tola radiusi bo‘yicha taqsimotiga ko‘ra pog‘onali (1.5, a-rasm) va gradientli (1.5, b-rasm) tolalarga bo‘linadi [2].

Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar ikki muhit chegarasida sindirish ko‘rsatkichlarining keskin - pog‘ona ko‘rinishida n₁ dan n₂ gacha o‘zgarishi bilan harakterlanadi. Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tolalar o‘tkazish polosasini chegaralaydi, biroq gradientli sindirish ko‘rsatkichli optik tolalarga nisbatan arzon hisoblanadi.

Gradientli sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli tolalarga nisbatan ravon o‘zgaruvchi sindirish ko‘rsatkichiga egaligi va modalararo dispersiyaning kamligi tufayli yuqori texnik ko‘rsatkichlari bilan ajralib turadi. Chunki gradientli sindirish ko‘rsatkichli optik tolada modalarning tarqalish tezligi (dispersiyasi) bir-biridan juda ham kattaga farq qilmaydi. Dispersiya impulslarning kengayib ketishiga, uzatilayotgan signallarning buzilishiga olib keladi. Shuning uchun hozirda gradientli sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar keng tarqalgan.

Gradientli sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalarning asosiy kamchiligi tannarxining qimmatligi va ularni ishlab chiqarishning murakkabligidir.     

Ko‘p modali optik tolalarda modalararo dispersiya o‘tkazish polosasi va aloqa masofasini chegaralaydi. Shuning uchun ko‘p modali optik tolalar signallarni asosan lokal tarmoqlarda va nisbatan past tezlikli raqamli TOAT lar bo‘ylab uzatishda ishlatiladi. Bir modali optik tolalardan magistral aloqa tarmoqlarida foydalaniladi. Chunki bir modali optik tolalarda modalararo dispersiya yuzaga kelmaydi, shuning uchun signallar ko‘p modali rejimga qaraganda kam buzilish bilan uzatiladi.

Bir modali optik tolalar sindirish ko‘rsatkichining optik tola radiusi bo‘yicha taqsimotiga ko‘ra pog‘onali (to‘g‘riburchakli) va maxsus turdagi uch tishli W ko‘rinishdagi tolalarga bo‘linadi (1.6-rasm).

Sindirish ko‘rsatkichlari optik signalning so‘nishiga ta’sir etmasada, xromatik dispersiya ko‘rsatkichlarini o‘zgartiradi.

Ya’ni, bir modali optik tolalardan foydalanish optik tolaning o‘tkazish qobiliyatini oshiradi, lekin bu holda uzatuvchi qismda birmuncha qimmat bo‘lgan lazer diodlaridan foydalanish talab etiladi. 1.7-rasmda optik signallarning turli xil tolalar bo‘ylab tarqalish jarayoni tasvirlangan [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6-rasm. Bir modali optik tola sindirish ko‘rsatkichlarining radius bo‘yicha taqsimoti:

a) - pog‘onali sindirish ko‘rsatkichili bir modali standart SF optik tola;

b) - maxsus uch tishli - W ko‘rinishga ega sindirish ko‘rsatkichili,                                                                                                   dispersiyasi nolga siljigan bir modali optik tola

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7-rasm. Turli xil optik tolalarda sindirish ko‘rsatkichlarining radius bo‘yicha taqsimoti va ularda yorug‘lik nurining tarqalish jarayoni:

a) - ko‘p modali, pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tola;

b) - ko‘p modali,  gradient sindirish ko‘rsatkichli optik tola;

v) - bir modali,  pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tola

 

 

Bir modali optik tolalar dispersiya qiymatlari bo‘yicha quyidagi turlarga bo‘linadi:

1. Standart tola - SF (Standart Fiber). 

2. Siljigan dispersiyali tola - DSF (Dispersion-Shifted Fiber).

3. Nolga teng bo‘lmagan siljigan dispersiyali tola - NZDSF (Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber).

DSF, NZDSF optik tola turlari maxsus profil ko‘rinishidagi W sindirish ko‘rsatkichlariga ega.

 

6.3. Yorug‘likning optik tola bo‘ylab tarqalish qonuniyatlari

  yorug‘likning sinish jarayoni

 

Optika qonuniyatlari yorug‘lik nurining birjinsli muhitda to‘g‘ri chiziq bo‘yicha tarqalishiga, tola muhiti bilan o‘zaro ta’sirlashuviga va tolaning xossalariga, ya’ni uning barcha yo‘nalishlarda bir xil xususiyatga ega ekanligiga asoslangan. Bu qonuniyatlarga yorug‘likning qaytish/sinish qonunlari va ularga asoslangan hodisalar kiradi.

Yorug‘lik bir muhitdan boshqasiga o‘tganida uning tarqalish tezligi o‘zgaradi. To‘lqin nazariyasi nuqtai nazaridan bu harakat yo‘nalishining o‘zgarishiga olib keladi. Bu hodisa - yorug‘likning to‘g‘ri yo‘nalishdan og‘ishi - sinish deb ataladi.

Sinish hodisasini prizmaga tushgan yorug‘lik nuri misolida ko‘rib chiqamiz (1.8-rasm).

 

 

 

 

 

 

 

 

                        

1.8-rasm. Prizmada yorug‘likning sinishi

 

Prizmaga oq yorug‘lik tushirilganda, prizma bu yorug‘likni sindiradi va kamalakning turli ranglariga ajratadi. Qizil rang eng kuchli og‘adi va kichik tarqalish tezligiga ega. Sinish prizma kirishida bo‘lganidek, uning chiqishida ham xosil bo‘ladi [1].

Optik toladan signallarning uzatilish jarayonida ham yuqorida ko‘rib chiqilgan sinish hodisasi ro‘y beradi. Bu haqida quyida batafsilroq to‘xtalamiz.

 

Yorug‘likning to‘liq ichki qaytishi

 

Yorug‘lik nuri sindirish ko‘rsatkichi kichik muhitdan sindirish ko‘rsatkichi katta muhitga o‘tganida, ikki muhit chegarasida og‘adi va muayyan shart bajarilganida ikki muhit chegarasidan to‘liq qaytadi. Bu hodisa yorug‘likning to‘liq ichki qaytishi (TIQ) hodisasi deb ataladi. TIQ hodisasi optik signallarning  yorug‘lik uzatgichi bo‘ylab tarqalishining fizik asosi hisoblanadi. Uni amalga  oshirish uchun optik tola o‘zagining sindirish ko‘rsatkichi n₁ qobiqning sindirish ko‘rsatkichi n₂ dan katta bo‘lishi kerak.

O‘zak va qobiq tayyorlanadigan materiallarning sindirish ko‘rsatkichlari nisbatini maqbul tarzda tanlash orqali yorug‘lik nurining qobiq va o‘zak chegarasidan to‘liq ichki qaytishiga erishiladi va nurning faqat optik tola o‘zagi bo‘ylab zigzagsimon ko‘rinishida tarqalishi ta’minlanadi.

Masalan, sindirish ko‘rsatkichlari optik tola uchun xos bo‘lgan n₁=1,48,  n₂=1,46 qiymatlariga ega bo‘lsin. U holda yorug‘lik nurining to‘liq ichki qaytishiga mos kelgan kritik tushish burchagini quyidagi munosabat bilan aniqlash mumkin:  

 

Ө_kr = arc sin (1,46 / 1,48) = arc sin (0,9864) = 80,6⁰.

 

Sindirish ko‘rsatkichlari shunday nisbatga ega, kritik tushish burchagi Ө_kr=80,6⁰ ga teng yoki undan katta, masalan Ө₂=81⁰ bo‘lganida nur ikkinchi muhitga o‘tmay, boshlang‘ich muhitga to‘liq ichki qaytadi. Yorug‘lik signallarining optik tola bo‘ylab tarqalishi ana shu prinsipga asoslangan. 1.9-rasmda optik signallarning sindirish ko‘rsatkichlari va tushish burchagi ana shunday qiymatlarga ega bo‘lgan optik tola bo‘ylab tarqalish jarayonlari ko‘rsatilgan.

 

 

 

 

 

 

 

1.9-rasm. Optik tolada to‘liq ichki qaytish jarayoni 

 

Chizmadan ko‘rinadiki,  kritik burchakdan katta (Ө > Ө_kr) burchak ostida o‘zak-qobiq chegarasiga tushgan nurlar (nur 1) chegaradan to‘liq ichki qaytadi. Tushish va sinish burchaklari o‘zaro teng Ө₁ = Ө₂ bo‘lgani uchun, 1-nur takroriy qaytishlarga uchrab, o‘zak muhiti bo‘ylab zigzagsimon traektoriya bo‘yicha tarqaladi.

Ideal holda yorug‘likning sochilishi va nolinchi dispersiya bo‘lmaganda 1-nur o‘zak bo‘ylab istalgan masofaga tarqalishi mumkin [6].

Bu nur yo‘nalgan nur (moda) deyiladi.

2-nur Ө_kr burchak ostida tushib, sinadi va o‘zak-qobiq chegarasi bo‘ylab tarqaladi.

Ө < Ө_kr ostida tushgan 3-nur esa, sinadi va uning bir qismi qobiq chegarasiga tushib, qobiq bo‘ylab tarqalishida so‘nadi yoki qobiqdan tashqariga chiqib ketadi. Ular nurlanuvchi nurlar deyiladi.

 

 Sonli apertura 

 

Optik tolaga bir emas, bir necha yorug‘lik nurlarining dastasi kirish konusini hosil qilib tushadi va faqat kritik burchakdan katta burchak ostida tushgan nurlargina OT o‘zagi bo‘ylab tarqaladi. Nurlarning tola  o‘zagiga maksimal tushish konusining yarim burchagi apertura burchagi - q_a, sinq_a kattalik esa sonli apertura deb ataladi (1.10-rasm). Sonli apertura NA bilan belgilanadi (inglizchadan Numerical Aperture) va o‘zak, qobiq sindirish ko‘rsatkichlari orqali quyidagi munosabat bo‘yicha aniqlanadi:

 

 

yoki

                                                                                                                                                                 (1.3)       

 

 

 

 

 

 

 

1.10-rasm. Optik tolaning apertura burchagi

 

(1.3) munosabatda sonli aperturani hisoblashning adabiyotlarda uchrashi mumkin bo‘lgan ikki formulasi berilgan. Ular sonli aperturaga yaqin qiymatlarni beradi. Birinchi formula nazariy, ikkinchisi esa amaliy hisoblashlar uchun ishlatiladi. Bu yyerda o‘lchash usullariga bog‘liq holda k=0,98 yoki k=0,94.

Yuqoridagi 1.9-rasm uchun berilgan n₁=1,48, n₂=1,46 qiymatlar uchun, (1.3) formula bo‘yicha sonli aperturaning (nazariy qiymatlari) 0,242487 yoki 0,237637 (k=0,98) va (amaliy qiymati) 0,227938 (k=0,94) ga teng [6].

Sindirish ko‘rsatkichlarining nisbiy farqi ∆_n quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

                                                                          (1.4)

 

q≤q_a burchak ostida, ya’ni apertura burchagi doirasida tushgan nurlar (1.10-rasmdagi 1-nurga mos keladi) qobiq va o‘zak chegarasidan to‘liq ichki qaytib, optik tola o‘zagi bo‘ylab uzatiladi. q>q_a apertura burchagi doirasidan katta burchak ostida tushgan nurlar sinib, o‘zakdan qobiqqa o‘tadi. Bu nurlarning bir qismi qobiq bo‘ylab tarqalib, qobiqdan chiqib ketib qolgan qismi o‘zak bo‘ylab tarqalishi chog‘ida so‘nib boradi (1.10-rasmdagi mos ravishda 2 va 2¹ nurlar).

Apertura doirasiga mos keluvchi nurlar yo‘nalgan nurlar (1-nur), aperturadan tashqaridagi nurlar (2 va 2¹-nurlar) nurlanuvchi nurlar deb ataladi. Aperturadan tashqaridagi qobiq bo‘ylab tarqaladigan nurlar qobiq bo‘ylab uzatiluvchi nurlar deb ataladi [6].

1.3-jadvalda eng ko‘p tarqalgan optik tolalar parametrlarining odatiy qiymatlari keltirilgan  [8].  

                                     

 1.3-jadval

OT turi (kvars shishasi)	O‘zak diametri, mkm	NA	Tola o‘zagiga maksimal tushish burchagi, grad.	∆n
Ko‘p modali OT	50 – 200	0,25 – 0,5	20 – 30	0,005 – 0,02
Bir modali OT	5 – 12	0,12 – 0,25	5 - 8	0,002 – 0,01

 

NA optik tolaning muhim parametri hisoblanib, yorug‘lik nuri tolaga qanday kiritilishi va tarqalishini ko‘rsatadi.

NAning qiymati katta bo‘lgan OT yorug‘likni yaxshi qabul qiladi, kichik sonli aperturali optik tolalarga esa faqat tor yo‘nalishli yorug‘lik dastasini kiritish mumkin.

Yuqori o‘tkazish polosali OT kichik qiymatli NA ga ega. Shu sababli, ularda modalar soni kam, dispersiya qiymati kichik va ishchi o‘tkazish polosasi keng bo‘ladi.

NA katta qiymatga ega optik tolalarda yorug‘lik nurining mumkin bo‘lgan yo‘nalishlari, ya’ni modalar sonining ko‘pligi natijasida modalararo dispersiya yuqori bo‘ladi [1].

 

«Optik tolalarning xarakteristikalarini tadqiq etish» o‘quv laboratoriya qurilmasi

 

1. Qurilmaning umumiy tavsifi

 

Ushbu qurilma asosida quyidagi laboratoriya ishlarini bajarish mumkin:

1. Optik tolalarning sonli aperturasini tajriba yo‘li bilan aniqlash.

2. Optik tolaning bukilishi tufayli yuzaga keladigan so‘nish solishtirma koeffitsiyentining tola radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish.

Yuqorida qayd etilgan laboratoriya ishlarini bajarish quyidagi maqsadlarga erishish imkonini beradi:

-optik tolalarning sonli aperturasini tajriba yo‘li bilan aniqlash;

-optik tolalarning ruxsat etiladigan bukilish radiuslarini baholash va bukilish kiritadigan so‘nish koeffitsiyentini aniqlash.

 

2. Laboratoriya maketining tarkibi va uning funksional sxemasi

 

Laboratoriya maketining funksional sxemasi 1.11-rasmda keltirilgan. Uning tarkibiga quyidagi elementlar kiradi:

2.1. Optik nurlanish manbai - lazer diodi LD1, u λ = 0,67 mkm to‘lqin uzunligidagi nurlanishni ta’minlaydi. Nurlanish quvvati damlash toki I_d ga bog‘liq bo‘ladi va I_d = 40 mA da 5 mVt  qiymatga erishadi.

2.2. Optik nurlanish manbai - yorug‘lik diodi YD, u λ = 0,67 mkm to‘lqin uzunligidagi nurlanishni ta’minlaydi. Nurlanish quvvati damlash toki I_d ga bog‘liq bo‘ladi va I_d = 40 mA da 5 mVt  qiymatga erishadi.

LD1 korpusida mikroob’yektiv mavjud bo‘lib, u nurlanishni optik tolaning kesimiga fokuslash imkonini beradi. YD da mikroob’yektiv mavjud emas.  LD1 va YD bir xil diametrli kaprolonli korpuslarda joylashgan va ta’minot blokiga ulanish uchun RS4-TV ajraladigan ulagichli elektr shnurlar bilan ta’minlangan.

Qurilmada ular maxsus opravkada joylashgan, bu o‘lchash jarayonida ularni osonlik bilan almashtirishni amalga oshirish imkonini beradi.

2.3.       Optik nurlanish manbaining ta’minot bloki (NMTB λ=0,67 mkm). 1.12-rasmda blokning old paneli ko‘rsatilgan. Unga LD1 va YD  RS4-TV ajraladigan ulagichli ta’minot shnuri yordamida ulanadi. Ajraladigan ulagichning blokli qismi old panelda joylashgan va “OPTIK CHIQISH” deb belgilangan.

Blok quyidagi imkoniyatlarni ko‘zda tutadi:

- old panelda joylashgan potensiometr ruchkasi yordamida damlash tokini sozlash. Damlash tokining o‘zgarishi lazer diodining nurlanish quvvatini o‘zgartirish imkonini beradi;

- almashlab ulagich tugmasi yordamida damlash tokining o‘zgarish chegarasini  (5, 50 mA) almashlab ulash;

- “NURLANTIRGICH TOKI” raqamli indikatori yordamida damlash tokining mavjudligini qayd etish.

NMTB ta’minoti 220 V/50 Hz tarmoqdan amalga oshiriladi. Blokni yoqish old paneldagi qizil rangli  “TARMOQ” tumbleri orqali amalga oshiriladi.

2.4. Optik nurlanish manbaining ta’minot bloki (NMTB λ=1,3 mkm). Blok oldingi blokdagi bilan bir xil boshqaruv elementlaridan iborat. Farqi shundaki, RS4-TV elektr ajraladigan ulagich o‘rniga FS-SM optik rozetka o‘rnatilgan. Unga optik tolaning ajraladigan ulagichi bevosita ulanadi.

2.5. FD fotodiod, u λ=0,67 mkm to‘lqin uzunlikdagi nurlanishni qayd etish uchun mo‘ljallangan, shtativda silindrik korpusda joylashgan va foto qabul qilgich

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.11-rasm. Maketning funksional sxemasi

      

 1.12-rasm. Optik nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki

 

blokiga ulanish uchun RS4-TV ajraladigan ulagichli ta’minot shnuri bilan jihozlangan. Fotodiod korpusiga opravka o‘rnatilgan, unga tadqiq etilayotgan optik tola K konnektori mahkamlangan.

2.6. Foto qabul qilgich (FQQ), u λ=0,67 mkm to‘lqin uzunlikdagi nurlanishni qayd etish uchun mo‘ljallangan. 1.13-rasmda FQQ blokining old paneli ko‘rsatilgan. Unga RS4-TV ajraladigan ulagichli ta’minot shnuri yordamida FD ulanadi. Ajraladigan ulagichning blok qismi old panelda joylashgan va unga “OPTIK CHIQISH” deb yozilgan.

 

1.13-rasm. Foto qabul qilgich

 

Blok optik quvvatning o‘zgarish chegarasini almashlab ulash imkoniyatini ko‘zda tutadi. Buning uchun old panelda  “SEZGIRLIK” tugmachali almashlab ulagich mavjud. Old paneldagi  “0,001; 0,01; 0,1; 1” tugmachalarini bosish fototok kuchayish koeffitsiyentining o‘zgarishiga olib keladi.

Optik quvvat nazorati uchun FQQ old panelida “OPTIK QUVVAT, NISB. BIRL.” raqamli indikatori mavjud. FD ning fotosezgir maydoniga tushayotgan optik nurlanish, uning p-n o‘tishi orqali o‘tayotgan tok (fototok) ning o‘zgarishiga olib keladi. Fototok fotodiodning fotosezgir maydonidagi optik quvvat qiymatiga to‘g‘ri proporsional. Shuning uchun raqamli indikator ko‘rsatkichi bu quvvatga proporsional, lekin unga teng emas. Foto qabul qilgich yordamida o‘lchash nisbiy birliklarda amalga oshiriladi.

2.7. “TOPAZ 3000” optik testeri. U λ=1,3 mkm to‘lqin uzunlikdagi nurlanish parametrlarini qayd etish uchun mo‘ljallangan.

2.8. Ikkita optik tola OT1 va OT2 qirqimi:

- FS-URS turdagi konnektorli himoya qobig‘isiz bir modali optik tola (sariq rangli bufer qoplamasi bilan);

- FS-RS turdagi konnektorli ko‘p modali optik tola OT (olov rangdagi himoya qobig‘i bilan);

OT konnektorlari laboratoriya qurilmasining optik sxema elementlari bilan maxsus opravalar (K) yordamida ulanadi, maxsus opravalar yustirovka qurilmalariga mahkamlangan (ularning ta’rifi quyida keltiriladi).

2.9. Mikroob’yektivli telekamera (TK), tadqiq etiladigan OT kesimidan tushayotgan nurlanishni tahlil qilish uchun xizmat qiladi. Telekameraning ko‘rish maydonida tadqiq etilayotgan OTning bitta kesimi ko‘rinadi.

Telekamera quyidagi xarakteristikalarga ega:

- maksimal  ruxsat etish – 700 lin/mm;

- ob’yektivning fokus masofasi F=4,2 mm.

O‘lchovlarni olib borish (sonli aperturani o‘lchash, moda tarkibini tadqiq etish, manbaning kogerentlik darajasini o‘lchash) da telekamera ob’yektivi ishlatilmaydi.

2.10. Oq–qora monitor (OQM), uning ekranida telekamera orqali shakllangan tadqiq etilayotgan optik tola yoritilgan kesimining tasviri kuzatiladi.

2.11. Qatorni  ajratish bloki (QAB), uning yordamida telekamera orqali shakllangan tasvirning qatorini ajratish amalga oshiriladi. Bu signal tadqiq etilayotgan optik tolaning ko‘ndalang kesimida intensivlikning taqsimlanishiga mos keladi.

1.14-rasmda qatorni ajratish blokining old paneli ko‘rsatilgan. Unda «↑», «↓», «+»  simvollari bilan belgilangan uchta tugma mavjud. «↑», «↓» tugmalari yordamida monitor ekranidagi tasvir orqali ajratilgan qatorni pastga yoki yuqoriga siljitish amalga oshiriladi. «+» tugmasi ajratilgan qatorni tasvir o‘rtasiga o‘rnatadi. Ajratilgan  qatorning holati monitor ekrani orqali nazorat qilinadi - tasvirda u yorqin chiziq bilan belgilangan.

Old panelga ikkita (ko‘k va qizil) yorug‘lik diodi joylashgan, ular blokning elektr ta’minotga ulanganligini va uning kirishida video signal mavjudligini nazorat etish imkonini beradi. Ta’minotga ulash old paneldagi «ULASH» tumbleri orqali amalga oshiriladi.

 

 

1.14-rasm. Qatorni ajratish bloki

 

QAB monitorning video chiqishi va ostsillografning kirishi bilan mos keluvchi ajraladigan ulagichli kabel yordamida ulanadi. Ajraladigan ulagichlarning blok qismlari blokning orqa panelida joylashgan.

2.12. Monitorning elektr ta’minoti bloki (METB), monitorning 220V/50Hz o‘zgaruvchan elektr toki tarmog‘idan ta’minotini amalga oshiradi. Telekamera va QAB ning ta’minoti monitorda ishlab chiqiladigan kuchlanish orqali ta’minlanadi.

2.13. Ostsillograf (OSTS). Uning kirishiga QAB dan ajratilgan qatorga muvofiq keluvchi signal tushadi. Telekameraning kuzatish maydonida tadqiq etilayotgan optik tola kesimi yotganligi uchun, qatorni ajratish rejimida ostsillogramma o‘zida optik tolaning  ko‘ndalang kesimida intensivlikning taqsimlanishini aks ettiradi.

2.14. Ikkita yustirovka qurilmasi (YQ1, YQ2). Ular quyidagilarni ta’minlaydi:

- LD manbai va tadqiq  etilayotgan optik tola kesimining konnektori (K) uchun opravkani o‘zaro yustirofkalaydi (YQ1). Bu hol sozlash, o‘lchovlarni o‘tkazish qulayligini ta’minlab, tadqiq etiladigan optik tolaga kiritiladigan optik quvvat sathini o‘zgartirish imkonini beradi;

- tadqiq etilayotgan optik tola kesimi va telekameraning o‘zaro yustirovkalaydi (YQ2).

YQ1 va YQ2 ning soddalashgan (yuqoridan ko‘rinishiga  mos keluvchi) eskizi 1.15-rasmda keltirilgan. Bu qurilmalar, kerakli elementlar biriktirilgan opravka ko‘rinishi bilangina farqlanadi. Ularning boshqaruv qurilmalari bir xil.

         Asos 1 (1.15-rasm) yustirovka qurilmalarining asosi bo‘lib xizmat qiladi. Ularda ikki tugun joylashgan. Ularning biri o‘zaro perpendikulyar yo‘nalishda biriktirilgan elementli opravkaning joyini chiziqli ko‘ndalang (ChK), chiziqli bo‘ylama (ChB), chiziqli vertikal (ChV) o‘zgartirishni amalga oshirish imkonini beradi.

Ikkinchi tugun, ikki o‘zaro perpendikulyar yuzalarda biriktirilgan elementli opravkaning joyini burchakli - vertikal (BV) va gorizontal (BG) o‘zgartirishni amalga oshiradi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yuqorida ko‘rsatilgan 5 yo‘nalishdan biri bo‘yicha o‘zgartirishlarni  amalga oshiruvchi mikrometrik vintlar rezbalarining qadami bir xil bo‘lib, 0,5 mm ni tashkil etadi. Joyini chiziqli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugun tarkibiga uchta harakatlanuvchi (2, 3, 4) platalar kiradi, ular uch o‘zaro perpendikulyar yo‘nalishlarda - mos ravishda ChB 1, 2 mikrometrik vintlar orqali (chiziqli bo‘ylama yo‘nalishda), ChK 1, 2 (chiziqli ko‘ndalang yo‘nalishda), ChV 1, 2 (chiziqli vertikal yo‘nalishda) joylarini o‘zgartirishlari mumkin.

Joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugun tarkibiga uchta bir biriga kirgizilgan 5, 6, 7-halqalar kiradi. Tashqi 5-halqa asos 1 bilan juda mahkam bog‘langan. 6- va 7-halqalar shunday biriktirilganki, ularni gorizontal (6) va vertikal (7) o‘qlar atrofida burish taminlangan. Burish BG (joyini burchakli gorizontal o‘zgartirish) va BV (joyini burchakli vertikal o‘zgartirish) mikrometrik vintlar yordamida amalga oshiriladi.

YQ1 da joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunning ichki 7-halqasiga optik manba (LD yoki YD) li opravka 8 mahkamlangan. Shu tarzda bir manbadan keyin ikkinchisini ishlatish imkoniyati ko‘zda tutilgan. Eskizda ulovchi kabel ko‘rsatilgan, uning yordamida optik manba «Nurlanish manbaining  elektr ta’minoti bloki» ga ulanadi. Opravka 8 ga qutblantirgich 17 mahkamlangan. U opravkaga uning ichki yuzasidagi rezba bo‘ylab buraladi. Qutblantirgichning burilishi optik quvvat sathining o‘zgarishiga olib keladi.

YQ1 da joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunning 3-platasiga (1.15-rasm) opravka 10 mahkamlangan, unga tadqiq etilayotgan optik tolaning FC konnektori ulanadi.

3-, 4-platalarda va silindr 9 da tirqishlar mavjud, u orqali tadqiq etilayotgan optik tola o‘tadi (1.15-rasm).

 YQ2 yustirovka qurilmasida joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunning ichki 7-halqasiga markaziy tirqishli silindr 11 mahkamlangan. Unga joyidan olinadigan opravka 12 FV2 vint yordamida (1.15-rasm) mahkamlangan, unda tadqiq etilayotgan optik tolaning FC konnektori qayd etiladi.

Silindr 11 va joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunning qopqog‘idagi tirqish (eskizda ko‘rsatilmagan) orqali tadqiq etilayotgan optik tola o‘tadi.

YQ2 yustirovka qurilmasida joyini burchakli o‘zgartirishni amalga oshiruvchi tugunning 3-platasiga ichki tirqishli silindr 14 mahkamlangan. Unga telekamera 13 mahkamlangan. Silindr 14 ning tashqi yuzasida (M 40 x 0,5) rezba mavjud. Unga ob’yektiv 15 ga ega bo‘lgan opravka 16 buraladi. Telekamera ob’yektivi ishlatilgan holda rezba bo‘ylab opravka 16 ning joyini silindr 14 gacha o‘zgartirish, M monitor ekranida telekamera orqali shakllangan tasvirni sozlash imkonini beradi.

         Eskizda (1.15-rasm) telekamerani monitor bilan bog‘lovchi kabel ko‘rsatilgan.

YQ2 yustirovka qurilmasi telekamera mikroob’yektiviga nisbatan tadqiq etilayotgan optik tola kesimining holatini kerakli tarzda o‘zgartirish uchun xizmat qiladi.

2.15. Optik tola bukilishidagi yo‘qotishlarni o‘lchash tuguni (YO‘T). Tugun eskizi 1.16-rasmda keltirilgan. Himoya qobig‘isiz sariq rangli bufer qoplamali FC-UPC turdagi konnektorli bir modali yoki himoya qobig‘isiz FC-PC turidagi ko‘p modali optik tola 1 vint 3 yordamida fiksator 2 ga mahkamlanadi.

Fiksatorlar orasidagi optik tola qirqimi skremblerning harakatlanuvchi 4- va  harakatlanmaydigan 5-ustunlari orasidan o‘tkaziladi. Harakatlanuvchi 4-ustunlarning holati o‘zgartirilganida, fiksator 2 larning joyi yo‘naltiruvi 6 bo‘ylab o‘zgartiriladi. Fiksatorlarning qayta o‘z holatiga harakati prujinalar hisobiga amalga oshiriladi. Fiksatorlar, yo‘naltirgichlar va harakatlanuvchi prujinalar harakatlanuvchi 7-asoslarga mahkamlangan.

Harakatlanmaydigan 6 ta 5-ustunlar harakatlanmaydigan asos 8 ga mahkamlangan. Unda uzunasiga teshiklar o‘yilgan, ular orqali 5 ta harakatlanuvchi ustunlarning joylari o‘zgartiriladi.

Harakatlanuvchi ustunlarning joyini o‘zgartirish mikrometrik vint 9 yordamida amalga oshiriladi.

Boshlang‘ich holatda harakatlanuvchi ustunlar, optik tola uchastkasi deformatsiyalanmaydigan holatda bo‘lishi kerak. Bunda fiksator 3 bilan bog‘langan prujinalar yordamida optik tolani ozgina tortish ta’minlanishi kerak.

Harakatlanuvchi ustunlarning joyini yuqoriga o‘zgartirish optik tolaning bukilishiga olib keladi. Bukish radiusi ustun radiusi bilan mos keladi, bukilgan uchastka uzunligi esa, ustunlarning harakatidan o‘zgaradi. L-harakatlanuvchi ustun joyining o‘zgarishi mikrometrik vint 9 shkalasi bo‘yicha belgilanadi.

Ustunning ma’lum D diametri va ustunlar orasidagi d=20 mm masofa uchun bukilgan uchastka uzunligi quyidagi munosabat orqali aniqlanadi:

 

L=D • [arcsin(D/(L²+)d²)^1/2)+arctg(L/d)].

 

Harakatlanuvchi ustunlarning qayta o‘z holatiga harakatlanishida, fiksator bilan bog‘langan prujinalarni tortish hisobiga optik tola ham boshlang‘ich holatiga qaytadi.

YO‘T majmuasiga turli 5, 7, 9, 11, 13, 15 mm diametrli almashinuvchi ustunlar to‘plami kiradi, ular bu diametrlarda yo‘qotishlarni o‘lchashni o‘tkazishga imkon beradi.

Ustunlarning diametri o‘zgartirilganida, optik tolaning oxirgi harakatlanmaydigan ustunlarga nisbatan joylashuvi o‘zgaradi. Optik tola 6-yo‘naltirgichga parallel joylashgan bo‘lsa, uning joylashuvi to‘g‘ri hisoblanadi. Buni ta’minlash uchun 7-asosning joyi optik tola va uning mahkamlash elementlari bilan birgalikda ko‘ndalang yo‘nalishda o‘zgartiriladi. Joyni o‘zgartirish 10 vintlar yordamida amalga oshiriladi.

Butun konstruksiya 11 plataga mahkamlanadi. Unda shuningdek fotodiodli 12 opravka joylashadi. Uning diametri shu tarzda tanlanadiki, tadqiq etilayotgan OT1 konnektorining opravkasi u bilan ulansin.

Bunda tadqiq etilayotgan OT kesimidan chiqayotgan yorug‘lik oqimi fotodiodning fotosezgir maydoniga to‘liq tushadi. Konnektor uchun opravka – yechiladigan. U optik tola chiqish kesimining fotodiod bilan, shuningdek telekamera bilan ulanishi uchun ishlatiladi. Oxirgi holda u YQ2 da o‘rnatilgan.

 

 

 

ФҚқ

ЮҚ1

FQq

YQ1

1.16-rasm. Optik tola bukilishidagi yo‘qotishlarni o‘lchash tuguni

           

 

        

2-laboratoriya ishi

 

YORUG‘LIK DIODI VA LAZER DIODINING VATT-AMPER XARAKTERISTIKALARINI QIYOSIY O‘RGANISH

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1. Lazer diodining vatt-amper tavsifini tajriba yo‘li bilan o‘lchash.

1.2. Lazer diodining bo‘sag‘a toki va optik nurlanish generatsiyasining boshlanishiga mos keluvchi  damlash tokini tajriba yo‘li bilan aniqlash.

1.3. Yorug‘lik diodining vatt-amper tavsifini tajriba yo‘li bilan o‘lchash.

1.4. Yorug‘lik diodi va lazer diodining vatt-amper tavsiflarini qiyosiy tahlil etish.

 

2.    Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishiga tayyorlanayotganda quyidagi savollarni o‘rganish zarur:

- tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan optik nurlanish manbalarining turlari va ularning ishlash prinsipini o‘rganish;

- hisobot uchun nazariy qismning qisqacha mazmuni, qurilmaning tuzilishi va olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 82-89, 113-114 sahifalari, [2]-adabiyotning 57-74 sahifalari,  [5]-adabiyotning 92-115 sahifalari, [6]-adabiyotning 143-176 sahifalari,  [7]-adabiyotning 123-148 sahifalari, [9]-adabiyotning 122-123 sahifalaridan foydalaning.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Ushbu berilgan laboratoriya ishida quyidagi elementlardan foydalaniladi (2.6-rasm):

-      Yorug‘lik manbaining elektr ta’minoti bloki;

-      ”Foto qabul qilgich” elektron bloki;

-      Lazer diodi LD1;

-      Yorug‘lik diodi YD;

-      Qutblantirgichlar Q.

Optik manbadan nurlanayotgan quvvatni manbaning p-n o‘tishi orqali oqayotgan tokka (damlash toki I_d) bog‘liqligi vatt-amper tavsifi deyiladi.

3.1. Yarim o‘tkazgichli lazer diodi LD1 ni ulash uchun:

- nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki (NMETB) paneli yuzasidagi damlash tokini sozlovchi potensiometr ruchkasini soat strelkasiga teskari yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘yiladi;

- tugmali o‘zgartirgich yordamida damlash tokini o‘zgartirish oralig‘i

50 mA holatga o‘tkaziladi;

- LD ulanuvchi kabel yordamida NMETB ga ulanadi (2.6-rasm). Ulanish panelning yuza sirtida joylashgan blok qismi RS 4 TV ajratgich yordamida amalga oshiriladi.

3.2. NMETB yuzasidagi “TARMOQ” tumbleri yoqiladi. Shunda uning chirog‘i yonadi.

3.3. LD1 mos holda yorug‘lik manbaining elektr ta’minoti blokiga ulanadi.

3.4. FD1 mos holda foto qabul qilgich blokiga ulanadi.

3.5. Yorug‘lik manbaining elektr ta’minoti blokidagi damlash tokini o‘zgartiruvchi potensiometr yordamida damlash tokining I_d qiymati 25 mA ga qo‘yiladi. 

3.6. LD1 va FD1 orasida joylashgan qutblantirgichni burash orqali o‘lchovchi qurilmadagi optik quvvat qiymati “1” ga qo‘yiladi.

3.7. Optik manbaning vatt-amper tavsifini o‘lchashni olib borish. O‘lchash jarayoni LD1 va YD uchun bir xil, shuning uchun quyida manba turi ko‘rsatilmaydi.

3.7.1. Damlash toki I_d ni o‘zgartiruvchi potensiometr ruchkasi soat strelkasiga teskari yo‘nalishda oxirgi holatga buralib, 0 qiymatga qo‘yiladi.

3.7.2. Optik quvvatni o‘lchash oralig‘ini tanlash tugmasini 1 holatga (maksimal sezgirlik holatiga) qo‘yiladi.

3.7.3. Damlash tokining qiymatini 0 dan 3 mA gacha o‘zgartirib, nisbiy birlikda optik quvvat qiymatlari o‘lchanadi. I_d ning qiymatini generatsiya boshlanishiga mos holda belgilanadi. Damlash tokining qadamini o‘zgartirish o‘qituvchi ko‘rsatmasiga binoan bajariladi. O‘lchash natijasida olingan qiymatlar 3.1-jadvalga yoziladi.

3.7.4. Damlash tokini I_d o‘zgartiruvchi potensiometr ruchkasi soat strelkasiga teskari yo‘nalishda oxirgi holatga buraladi. Shundan so‘ng damlash tokini o‘zgartirish oralig‘ini (0-15) mA tugma yordamida o‘zgartirib, optik quvvat o‘lchanadi va olingan qiymatlar 2.1-jadvalga yoziladi. O‘lchash ishlari “Optik quvvat nisb. birl.” o‘lchov qurilmasining ko‘rsatkichi “1” qiymatni ko‘rsatguncha olib boriladi.

2.1-jadval

Optik nurlanish manbaining vatt-amper xarakteristikasi

In, mA
R, nisb.birl.
Ud, V

 

3.8. Yorug‘lik diodining vatt-amper xarakteristikasini o‘lchash. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring.

3.8.1. ”Damlash tokini aniq, qo‘pol sozlash” potensiometr ruchkasini soat strelkasiga teskari yo‘nalishda oxirgi holatga o‘rnating.

3.8.2. YD yorug‘lik manbaini elektr ta’minoti blokiga ulang.

3.8.3. FD2 ni foto qabul qilgich blokiga ulang.

3.8.4. YD ning vatt-amper xarakteristikasini o‘lchash ishlari ushbu ko‘rsatmaning 2 qismiga mos holda olib boriladi.

3.9. O‘lchash natijalariga ishlov berish:

3.9.1. O‘lchash natijalari bo‘yicha YD va LD uchun nisbiy birlikdagi optik quvvat R ning damlash tokiga I_d bog‘liqligini tuzing.

3.9.2. Tuzilgan bog‘lanish bo‘yicha quyidagilarni:

- YD va LD larida yorug‘likning generatsiyasi boshlanishiga mos kelgan damlash toklarining qiymatlari;

- Yorug‘lik diodi va lazer diodi vatt-amper xarakteristikalarining bukilishiga mos kelgan bo‘sag‘aviy tokining I_b1 qiymatlari;

- YD va LD1 vatt-amper xarakteristikalarining sifat jihatdan farqini aniqlang.

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. O‘lchash natijalari va xarakteristikalari.

4. Olingan natijalar tahlili va xulosa.

                                                  

5. Nazorat savollari

 

1.     Optik signallarni generatsiyalovchi nurlanish manbalariga qanday talablar qo‘yiladi?

2.     Optik aloqa tizimida yorug‘lik manbalarining qanday turlaridan    foydalaniladi? Ular qanday materiallardan tayyorlanadi?

3.  Yorug‘lik diodi va uning ish prinsipini tavsiflang.

4.  Yorug‘lik diodining vatt-amper xarakteristikasini tavsiflang.

5.     Yorug‘lik diodining afzalliklari va kamchiliklari nimada?

6.     Yarim o‘tkazgichli yorug‘lik diodi va lazer diodining ish prinsiplari va xarakteristikalari bir-biridan qanday farqlanadi?

7.     LD ning qanday turlari mavjud, ular qanday xususiyatlarga ega?

8.     Lazer diodining vatt-amper xarakteristikasiga tavsif bering.

9.     Optik signallarni to‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirishda bir modali lazer diodlarining qaysi turlaridan foydalaniladi?

10.            Optik signalni uzatuvchi modul (OUzM) ning tuzilishi va bloklari vazifasini tushuntiring.

 

6-Nazariy qism

 

 6.1. Optik nurlanish manbalariga qo‘yiladigan talablar

 

OA tizimlari nurlanish manbalariga quyidagi umumiy talablar qo‘yiladi:

          -Yorug‘lik manbai optik kabelning ko‘ndalang kesimiga muvofiq o‘lchamlarga ega bo‘lishi kerak;

          -signalni uzoq masofaga uzatish uchun yorug‘lik manbai yetarli darajada katta quvvatga ega bo‘lishi kerak;

          -nurlanish quvvatining yorug‘lik manbaidan chiqishidagi yo‘qotishlarni imkon qadar kamaytirish uchun yorug‘lik manbai optik zichligi bo‘yicha optik tola bilan muvofiqlashgan bo‘lishi, boshqacha qilib aytganda, uning sindirish ko‘rsatkichi   optik tolaning sindirish ko‘rsatkichiga yaqin bo‘lishi kerak;

          -yorug‘lik manbaining nurlanishi optik tolaning shaffoflik «darcha» laridan biriga mos kelishi kerak. Hozirgi kunda qo‘llanishda bo‘lgan optik tolalarda yorug‘likning tarqalish jarayonida yutilishi va boshqa turdagi yo‘qotishlar juda kam sodir bo‘ladigan uchta ana shunday «darcha» mavjud:  λ=850 nm; λ=1300 nm; λ=1550 nm;

          -axborotlarni talab etilgan tezliklarda uzatishni ta’minlash uchun yorug‘lik manbai yetarli darajada katta modulyatsiya chastotalarida ishlay olishi kerak;

          -haroratning o‘zgarishlari yorug‘lik manbai ishiga imkon qadar kam ta’sir qilishi kerak;

          -yorug‘lik manbaining tannarxi nisbatan arzon bo‘lishi kerak;

          -xizmat muddati yetarli darajada katta bo‘lishi kerak.

          Bugungi kunda tolali optik uzatish tizimlarida bu talablar majmuiga javob beradigan yorug‘lik manbalarining ikki turidan – yarim o‘tkazgichli yorug‘lik diodlari va injyeksion lazer diodlaridan foydalaniladi.

 

6.2. Optik signalni generatsiyalovchi kogerent va nokogerent nurlanish manbalarining ishlash prinsipi

 

Kvant mexanikasidan ma’lumki, elektronlar tomonidan egallangan energiyaning qiymati diskret hususiyatga ega. Energetik holatlarning diskretligi elektron u yoki bu energetik sathda joylashgan deb gapirishga asos bo‘ladi. Yarim o‘tkazgichlarda (2.1-rasm) elektronlarning konsentratsiyasi nisbatan yuqori va shuning uchun ko‘plab energetik sathlar energetik soha tashkil qilgan holda zich joylashgan bo‘ladi.

Bunday sohalarning ikki turi mavjud: o‘tkazuvchanlik sohasining eng quyi energetik sathi bu sohaning tubi deb ataladi va uni E_s ko‘rinishida, valent energetik sohaning eng yuqori energetik sathi bu sohaning shipi deb ataladi va E_v ko‘rinishida belgilanadi. Bu energetik sohalar orasida  E_m.e.s. energiyali man etilgan soha hosil bo‘ladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1-rasm. Yarim o‘tkazgichlarning energetik sohalari

 

Valent elektronlar sohasi bazaviy (minimal) energetik sathga mos keladi deb hisoblanadi. Issiqlik muvozanati sharoitida deyarli barcha elektronlar aynan shu energetik sohada joylashadi, ya’ni elektronlar yarim o‘tkazgich kristall panjarasining aniq joylarida joylashadi va saqlanib qoladi. Agar elektronlarga tashqaridan energiya berilsa, nima yuz beradi degan savol paydo bo‘ladi. Agar yarim o‘tkazgichning p-n o‘tishiga to‘g‘ri yo‘nalishdagi siljituvchi kuchlanish berilsa, unda mazkur o‘tish orqali elektr toki o‘ta boshlaydi. Bunda tashqaridan beriladigan energiya miqdori yetarli bo‘lsa, past energetik sathda joylashgan ba’zi elektronlar qo‘shimcha energiya hisobiga yuqori sathlarga o‘tadi, ya’ni valent energetik sohadagi elektronlarning bir qismi o‘tkazuvchanlik energetik sohasiga o‘tadi. Bu hol yarim o‘tkazgich hajmida ko‘chib yura oladigan erkin elektronlarning paydo bo‘lishiga olib keladi. Bunda valent energetik sohasining elektronlardan bo‘shagan joylarida musbat zaryadlangan kovaklar paydo bo‘ladi. Kovaklar va erkin elektronlar yarim o‘tkazgichda tok tashuvchilar hisoblanadi. Yarim o‘tkazgichdagi erkin elektronlar kristall panjara tugunlari yoki boshqa elektronlar bilan to‘qnashib, valent elektronlar sohasiga «qaytib tushadi» va natijada «elektron-kovak» juftligi yo‘qoladi [2].

Agar valent elektronlar sohasiga «qaytib tushish» to‘qnashuvsiz yuz bersa, unday holatlarda elektronlar tomonidan yo‘qotilgan energiya foton ko‘rinishda ajralib chiqadi. Nurlanishning bunday jarayoni spontan nurlanish deb nomlanadi.

Bu nurlanishning n chastotasi E_s – E_v energetik sathlarning farqi, ya’ni man etilgan energetik soha kengligining qiymati bilan aniqlanadi:

                    

n=c/λ=E_q/h ,                                              (2.1)

 

bu yerda  c-yorug‘likning vakuumdagi tezligi,  c=3x10⁸ m/sek;

λ-to‘lqin uzunligi, mkm;          

E_q-man etilgan energetik soha kengligi;

h- Plank doimiysi, h=6,626x10^-34   Dj.sek.

 

Yuqoridagi munosabat Borning chastota sharti deyiladi. Yorug‘likning jadalligi (intensivligi) rekombinatsiyalanadigan (to‘qnashuv jarayonida yo‘qoladigan) «elektron-kovak» juftliklari soniga bog‘liq.

Spontan optik nurlanish har qanday elektronning bir energetik sathdan boshqasiga o‘tishidan paydo bo‘ladi. Biroq elektronlarning o‘tish vaqtlari bir-biriga mos kelmaganligi uchun energiyalari bir-biridan biroz farq qiladigan amplituda, fazalari va chastotalari har xil bo‘lgan optik to‘lqinlar hosil bo‘ladi. Bundan tashqari E_m.e.s. energiyasining kichik tebranishlari ham nurlanishning chastota bo‘yicha yoyilib ketishiga ta’sir qiladi.

Spektr kengligi nurlanish manbaining monoxromatikligini tavsiflovchi parametr sifatida ishlatiladi. Spontan nurlanish kam monoxromatiklikka ega bo‘lgani uchun  u nokogerent yorug‘lik deb ataladi. Yorug‘lik diodi (YD) ana shunday spontan nurlanishli nokogerent manba hisoblanadi.

Yuqorida ko‘rib o‘tilganlardan farqli ravishda sinfaz optik to‘lqinlarni nurlantiruvchi manbalar yorug‘likning kogerent manbalari deb ataladi. Ularning ishi asosini hajmiy rezonator orasiga joylashgan yarim o‘tkazgichning spontan nurlanishi tashkil etadi. Fabri-Pero turidagi rezonatorlar keng tarqalgan bo‘lib, u Z o‘qiga perpendikulyar o‘rnatilgan ikkita ko‘zgudan iborat (2.2, a-rasm). Ko‘zgu musbat teskari aloqa vazifasini bajaradi. Ushbu konstruksiya nurlarning Z o‘qi bo‘ylab tarqalishiga to‘sqinlik qiladi. Shu tarzda ko‘ndalang modalar soni kamayadi [2].

2.2, b-rasmda Z o‘qi bo‘ylab elektr maydonning taqsimlanishi ko‘rsatilgan. Elektr maydoni kuchlanganligining Z o‘qi bilan kesishishlari soni N₂ ni juda ko‘p deb hisoblaymiz.

Shu tarzda rezonatorda X, Y, Z o‘qlarining ikkala tomoniga yo‘nalgan, turli modalar qancha bo‘lmasin, stabil sharoit (rezonans sharti) faqat yuqorida aytib o‘tilgan elektromagnetizm qonunlarini qanoatlantiruvchi yorug‘lik uchun o‘rnatiladi va bu yorug‘lik  N_x –, N_y – va N_z – tartibli modalar ko‘rinishida qolishni davom ettiradi.

Rezonatorning mavjudligi sinfaz optik to‘lqinlar yuzaga kelishi uchun sharoit yaratadi. Natijada nurlanish spektri diskret yoki kogerent bo‘ladi.

Kvant mexanikasi qonunlariga ko‘ra, musbat teskari aloqaga ega rezonatorlarning bunday tuzilishida nafaqat spontan nurlanish, balki induksiyalangan (majburiy) nurlanish deb nom olgan jarayon ham yuz beradi. Induksiyalangan nurlanishning mohiyati shundaki, agar o‘tkazuvchanlik zonasida joylashgan elektronga (2.1) munosabat bilan aniqlanadigan ν chastotaga taxminan teng bo‘lgan ν_o chastotali yorug‘lik tushsa, ν_o chastotali va tushayotgan yorug‘lik yo‘nalishidagi nurlanish paydo bo‘ladi. Shunday qilib, spontan nurlanishga induksiyalangan nurlanish qo‘shiladi.

         Agar bunday tuzilishda umumiy yo‘qotishlar kuchayishlarga qaraganda kamroq bo‘lsa, unda majburiy nurlanish generatsiyasining yuzaga kelishi bilan tavsiflanuvchi lazer effekti hosil bo‘ladi. Musbat teskari aloqani ta’minlovchi ko‘zgularni olib tashlash bilan generatsiya to‘xtaydi, lekin spontan nurlanish avvalgidek davom etishi mumkin. Induksiyalangan (majburiy) nurlanish prinsipi lazer diodlarining ish asosini tashkil etadi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2-rasm. Fabri-Pero rezonatorining umumiy tuzilishi (a) va Z o‘qi  bo‘ylab elektr maydonining taqsimlanishi (b)

 

         Majburiy yoki induksiyalangan nurlanish nurlanadigan bo‘ylama modalar sonini kamaytiradi. Lazer nurlanishining quvvati va chastotasi spontan nurlanish spektrining shakliga bog‘liq bo‘ladi. 2.3-rasmda bo‘ylama modalarning spontan (a), kogerent (b) nurlanishlari spektrlari va lazer generatsiyasi spektri ko‘rsatilgan [2].

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3-rasm. Lazer tebranishlarining spektri: a) - spontan nurlanish spektri; b) - kogerent nurlanish spektri; v) - lazer generatsiyasi spektri

 

         Lazyerda tebranishlarning qo‘zg‘alish darajasini aks ettiruvchi spontan nurlanish spektrini bu tebranishlarni kuchayish xarakteristikasi (kuchayish spektri) deb hisoblash mumkin [5].

         Lazyerda tebranishlarni hosil qilish uchun rezonatordagi yo‘qotishlarni kompensatsiyalash va optik nurlanishni kuchaytirish tashqi manba energiyasi hisobiga amalga oshiriladi.

 

6.3. Yorug‘lik diodlari va ularning turlari

 

         Yuqorida qayd etilganidek, yorug‘lik diodi nokogerent optik nurlanish manbai hisoblanadi. Bunday manbalarning asosi sifatida to‘g‘ri o‘tishli yarim o‘tkazgichlardan (GaAs va boshqalardan) foydalaniladi. Bunday yarim o‘tkazgichlarda o‘tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar kristall panjara tugunlari bilan to‘qnashmaydi, ya’ni energiya miqdorini saqlab qolgan holda valent elektronlar zonasiga o‘tadi va kovaklar bilan qaytadan bog‘lanadi. Bunday o‘tishda spontan nurlanish vujudga keladi.

         Ikki yoki undan ortiq elementlardan tashkil topgan GaAs va boshqa birikmalar asosidagi yarim o‘tkazgichlar ko‘pincha to‘g‘ri o‘tishli yarim o‘tkazgichlar hisoblanadi va ulardan tayyorlangan p-n o‘tishlar yorug‘likni oson nurlantiradi. Agar Mendeleyev jadvalining 3-4 guruh elementlari (aralashmali yarim o‘tkazgichlar) dan foydalanilsa, komponentalarning o‘zaro nisbatiga mos holda man etilgan zona_. energiyasi E_m.e.s o‘zgaradi. Shu tariqa turli to‘lqin uzunliklarini nurlantiruvchi yorug‘lik manbalarini yaratish imkoni tug‘iladi. Komponentlarning o‘zaro nisbatini o‘zgarishidan sindirish koeffitsiyenti ham o‘zgaradi. 2.2-jadvalda turli xil kimyoviy birikmalar asosida olingan yarim o‘tkazgichli yorug‘lik manbalarining bir necha turi va ularning optik nurlanish diapazoni ko‘rsatilgan. 

         Ko‘rsatib o‘tilgan birikmalar λ<1 mkm to‘lqin uzunlikli yorug‘likni nurlantiradi.

         Agar InP asosida to‘rt valentli kimyoviy birikma, masalan ln_xGa_1-xAs_yP_1-y tayyorlansa, x va u qismlari nisbatiga bog‘liq holda nurlanish to‘lqin uzunligi 1,0 dan 1,6 mkm oralig‘ida o‘zgaradi [2].

         YD lar uchta “shaffoflik darcha”lari - 850, 1310 va 1550 nm da ishlatish uchun ishlab chiqariladi. Biroq, ular ko‘proq 850 va 1310 nm li to‘lqin uzunliklarida qo‘llaniladi. YD larni ishlab chiqarish lazer diodlariga qaraganda arzonga tushadi.

Tuzilishininig nisbatan soddaligi, yuqori ishonchliligi va nurlanish tavsiflarining haroratga kuchsiz bog‘liqligi YD larning afzalligi hisoblanadi. Biroq nurlanish spektrining kengligi (60 nm gacha), nurlanuvchi chastota oralig‘ining kengligi (100-200 MGs) va tezkor emasligi sababli YD laridan asosan axborotlarni past tezlikli optik aloqa tizimlarida yaqin masofaga uzatish maqsadlarida foydalaniladi.

Lazer diodlari (LD) odatda uzoq masofali va yuqori tezlikli (155 Mbit/s dan yuqori) optik tizimlarida qo‘llaniladi.

 

 

   2.2-jadval

Turli kimyoviy birikmalar asosidagi yarim o‘tkazgichli yorug‘lik manbalarining nurlanish sohalari

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4. Lazer diodlarining tavsiflari

 

Lazer diodlari nurlanish quvvati va uning tashqi injeksiya tokiga bog‘liqligi, nurlanish spektri, nurlanishning yo‘nalganlik  diagrammasi   va xizmat muddati bilan tavsiflanadi. Lazer diodi yorug‘lik diodiga nisbatan tashqi injeksiya tokining katta qiymatlarida ishlaydi. Tashqi injeksiya toki I_i oshib, chegaraviy I_ch qiymatga etgach, ya’ni majburiy nurlanish quvvati tuzilishdagi yo‘qotishlarga teng yoki katta bo‘lganida lazer effekti yuzaga keladi. Bu nurlanish yuqori darajada kogerent bo‘lgani uchun, LD nurlanish spektrining kengligi YD nikiga nisbatan tor bo‘ladi. LD nurlanish spektrining kengligi 1-2 nm. Nurlanish quvvatining tashqi injeksiya tokiga bog‘liqligi LD ning vatt-amper xarakteristikasi orqali tavsiflanadi. 2.4-rasmda LD va YD larining vatt-amper xarakteristikalari ko‘rsatilgan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4-rasm.  Vatt-amper xarakteristikalari: 1 - lazer diodi uchun;

2 - yorug‘lik diodi uchun

 

Kichik tok qiymatlarida LD da kuchsiz spontan nurlanish yuzaga keladi, u nisbatan past samarali yorug‘lik diodi sifatida ishlaydi. Yuqorida aytib o‘tilgandek, tok qiymati chegaraviy tok I_ch qiymatidan oshganida nurlanish quvvati P_nur keskin ortib, kogerent majburiy nurlanish hosil bo‘ladi. LD ning nurlanish quvvati 1-100 mVt oraliqda yotadi.

Rasmdan ko‘rinadiki, LD ning vatt–amper tavsifi nochiziqli ko‘rinishga ega [3]. Shu sababdan, vatt–amper tavsifini chiziqlashtirishning maxsus choralarini qo‘llamasdan, lazerning nurlanish quvvatini analog signal ta’sirida modulyatsiyalashdan amaliy jihatdan foydalanilmaydi.

Odatda injeksiya toki va mos ravishda lazerning chiqish optik quvvatini modulyatsiyalash jarayonidan foydalaniladi. Shuni alohida ta’kidlash joizki, lazer chegaralangan cho‘qqi quvvatli nurlanish manbai hisoblanadi. Bu damlash tokining katta qiymatlarida quvvatning kamayib borishi bilan bog‘liq. LD ga xos yana bir muhim xususiyat shundaki, atrof muhitning harorati o‘zgarsa, vatt–amper xarakteristikasi tokning katta qiymatlari tomon suriladi (2.5– rasm) [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5-rasm. Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasining haroratga

bog‘liq ravishda o‘zgarishi

 

Bu hol chegaraviy tok va chiqish nurlanish quvvati qiymatlarining  o‘zgarishiga olib keladi. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun kompensatsiyalashning elektr sxemalaridan, shuningdek, mikrosovutgich ishini boshqaruvchi termokompensatsiyalovchi sxemalardan foydalaniladi.

Magistral TOA liniyalarida signallar asosan 1,3 va 1,55 mkm to‘lqin uzunliklarida uzatiladi. 1,55 mkm to‘lqin uzunligida so‘nish qiymatlari kichik bo‘lgani uchun retranslyasiyasiz uzun uchastkalarda (L=100 km) ana shu to‘lqin uzunlikdagi optik uzatish manbalaridan foydalanish samaralidir. Magistral aloqa liniyalari kabellari bir modali tolalardan iborat bo‘lgani uchun ham LD dan foydalanish kerak. Chunki LD nurlanishining yo‘nalganlik diagrammasi YD dagiga qaraganda tor. Bu hol nurlanishni tolaga kiritishni osonlashtiradi [6].

 

 

«Yorug‘lik diodi va lazer diodining vatt-amper xarakteristikalarini qiyosiy o‘rganish» o‘quv laboratoriya qurilmasi

 

1. Qurilmaning umumiy tavsifi

 

Ushbu qurilma asosida quyidagi laboratoriya ishini bajarish mumkin:

         Yorug‘lik diodi (YD) va lazer diodi (LD) ning vatt-amper tavsiflarini o‘rganish.

         Laboratoriya ishini bajarish quyidagilarni o‘rganish imkonini beradi:

         -yarim o‘tkazgichli yorug‘lik manbai nurlanish quvvatining damlash toki (p-n o‘tish orqali oquvchi tok) ga bog‘liqligini o‘rganish. Quyida bu bog‘lanish vatt-amper tavsifi deb yuritiladi;

         -YD va LD vatt-amper tavsiflarini qiyosiy tadqiq etish.

 

 

      2. Laboratoriya qurilmasi funksional sxemalarining tuzilishi

 

         Laboratoriya qurilmasi tarkibiga quyidagilar kiradi (2.6-rasm).

2.1. Uchta yarim o‘tkazgichli Yorug‘lik manbai: ikkita lazer diodi LD1, LD2 lar va yorug‘lik diodi YD. Bu manbalar λ=0.67 mkm to‘lqin uzunligi diapazonidagi nurlanishni ta’minlaydi.

         Ikkita fotodiod FD1 va FD2 lar λ=0.67 mkm to‘lqin uzunligi diapazonidagi optik nurlanishni qayd etadi. 

    Manbalar va fotodiodlar qurilma optik sxemasining elementlariga mahkamlangan maxsus qobiqlarda joylashtirilgan.

         LD1 va YD larning nurlanishi mos holda FD1 va FD2 lar tomonidan qayd etiladi. Optik nurlanish manbai va unga mos keluvchi fotodiod orasida o‘z o‘qi atrofida aylana oladigan qutblantirgich Q lar joylashtirilgan. Shu ta’riqa nurlanish manbai qutblanish koeffitsiyentini aniqlash imkoni ta’minlanadi.

    LD2 yustirovka qurilmasi YU1 ga mahkamlangan va uning qismida burchakli siljish (BS) amalga oshiriladi.

         2.2. Optik nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki (NMETB). U LD1, LD2, YD manbalarini qo‘zg‘atish uchun qo‘llaniladi. 2.7-rasmda qurilmaning yuza sirti ko‘rsatilgan. LD unga RS4-TV ajraladigan ta’minot shnuri yordamida ulanadi. Ajratgichning blok qismi panelning yuza sirtida joylashgan va u ”OPTIK CHIQISH” deb belgilangan.

     Blok quyidagi imkoniyatlarni ko‘zda tutadi:

-panelning yuzasiga chiqarilgan potensiometr ruchkasi yordamida damlash toki qiymatini va shu tariqa LD nurlanish quvvatini o‘zgartirish;

-tugmali o‘zgartirgich yordamida damlash tokining o‘zgarish chegaralari (5, 50 mA)ni o‘zgartirish;

-“NURLANTIRGICh TOKI” raqamli indikatori yordamida damlash tokini qayd etish.

Nurlanish manbaining elektr ta’minoti 220V/50Hz tarmoqdan amalga oshiriladi.

2.3. Foto qabul qilgich qurilmasi (FQq), u λ=0.67 mkm to‘lqin uzunligidagi nurlanishni qayd etadi. 2.8-rasmda FQq blokining yuza sirti ko‘rsatilgan. Fotodiod unga  RS4-TV ajratgichli ta’minot shnuri bilan ulangan. Ajratgichning blok qismi panelning yuza sirtiga joylashtirilgan va u “KIRISh” deb belgilangan. Blok optik quvvatni o‘lchash chegaralarini o‘zgartirish imkonini ko‘zda tutadi. Buning uchun panelning yuzasidagi “SEZGIRLIK” tugmali o‘zgartirgichidan foydalanish mumkin. Panelning yuza qismidagi “0.001; 0.01; 0.1; 1” tugmalarni bosish fototok kuchayish koeffitsiyentini o‘zgartirish imkonini beradi.

Foto qabul qilgich panelining yuza sirtida optik quvvatni nazorat qilish uchun raqamli indikator “OPTIK QUVVAT, NISB. BIRL.” mavjud. Fotodiodning fotosezgir maydoniga tushuvchi optik nurlanish, uning p-n o‘tishi orqali oquvchi tokning (fototok) o‘zgarishiga olib keladi. Fototok fotodiodning fotosezgir maydonidagi optik quvvat qiymatiga to‘g‘ri proporsionaldir. Shu sababdan raqamli indikator ko‘rsatkichlari bu quvvatga teng emas, balki proporsionaldir. Foto qabul qilgich yordamida o‘lchash nisbiy birliklarda amalga oshiriladi.

Qurilma tarkibiga ikkita tolali yorug‘lik uzatgichi (TYoU) kiradi. Ularning vazifasini bir modali (sariq rangli himoya qobig‘ili) va ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) ulovchi tolali shnurlar bajaradi. Ikkala shnur SFC (bir modali) va FC (ko‘p modali) turidagi konnektorlar bilan ta’minlangan.

 

         Yorug‘lik uzatgichi (YoU) laboratoriya qurilmasi optik sxemasi elementlari bilan yustirovka qurilmasining bo‘g‘imlariga mahkamlangan maxsus qobiqlar yordamida ulanadi.

         2.4. Mikroob’yektivli telekamera (TK), undan tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichi ko‘ndalang kesimidagi nurlanishni tahlil qilish uchun foydalaniladi. Telekameraning kuzatish maydonida tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichining bitta ko‘ndalang kesimi kuzatiladi.

Telekamera quyidagi tavsiflarga ega:

- maksimal ruxsat etish - 700 lin/mm;

-ob’yektivning fokus masofasi F=4,2 mm.

O‘lchash ishlari (sonli aperturani o‘lchash, moda tarkibini tadqiq etish, manbaning kogerentlik darajasini o‘lchash) olib borilayotganida telekameraning ob’yektivi qo‘llanilmaydi.

2.5. Oq-qora monitor (OQM), uning ekranida telekamerada shakllangan tasvir kuzatiladi. Ushbu qurilmada – bu, o‘rganilayotgan yorug‘lik uzatgichining nurlanayotgan uchi tasviridir.

         2.6. Qatorni ajratish bloki (QAB), uning yordamida telekamerada shakllangan tasvirni qatorlarga ajratish amalga oshiriladi. Bu hol signal tadqiq qilinayotgan yorug‘lik uzatgichining ko‘ndalang kesimida jadallikning taqsimlanishiga mos keladi.

3.9-rasmda qatorni ajratish blokining yuza sirti ko‘rsatilgan. Unda shartli tarzda «↑», «↓», «+» simvollar bilan belgilangan uchta tugma mavjud. «↑», «↓» tugmalari yordamida monitor ekranidagi tasvir bo‘yicha ajratilgan qatorni yuqoriga va pastga harakatlantirish amalga oshiriladi. «+» tugma ajratilgan qatorni tasvir o‘rtasiga o‘rnatadi. Ajratilgan qatorning holati monitor ekrani bo‘yicha nazorat qilinadi – tasvirda u yorqin chiziq bilan belgilangan.

Panelning yuza sirtida elektr ta’minoti blokining yoqilishini va uning kirishida videosignal borligini nazorat qilish imkonini beruvchi ikkita (qizil va ko‘k) yorug‘lik diodi joylashgan. Ta’minotni yoqish panel sirtining yuzasidagi “ULASh” tumbleri yordamida amalga oshiriladi.

QAB, u ossillograf kirishi va monitorning video chiqishi bilan mos keluvchi ajratish kabellari yordamida ulanadi. Blokning orqa panelida ajratgichlarning blok qismi joylashgan.

2.7. Monitorning elektr ta’minoti bloki (METB), u o‘zgaruvchan tok 220V/50Hz tarmog‘idan monitor ta’minotini ta’minlaydi. Telekamera va QAB ta’minoti monitorda ishlab chiqarilgan kuchlanishlar yordamida amalga oshiriladi.

2.8. Ostsillograf (OSTS), uning kirishiga QAB dan ajratilgan qatorga mos keluvchi signal beriladi. Telekameraning ko‘rish maydonida o‘rganilayotgan yorug‘lik uzatgichi uchining burchagi topiladi, qatorni ajratish rejimida ostsillogramma uning ko‘ndalang kesimida jadallikning taqsimlanishini aks ettiradi.

         2.9. Ikkita yustirovka qurilmasi (YQ 1, YQ 2). Qurilma tarkibiga ikkita yustirovka qurilmalari (YQ1, YQ2) ham kiradi. Ular quyidagilarni:

         -LD2 manbai va o‘rganilayotgan yorug‘lik uzatgichi uchining o‘zaro yustirovkasi (YQ1) ni ta’minlaydi. Berilgan sozlagich o‘lchash o‘tkazishning qulayligini ta’minlashi uchun o‘rganilayotgan yorug‘lik uzatgichiga kiritiladigan optik quvvat sathini o‘zgartirish imkonini beradi;       

         -telekameralar va o‘rganilayotgan yorug‘lik uzatgichi uchining o‘zaro yustirovkasi (YuU2) ni ta’minlaydi.

         3.10-rasmda YQ1 va YQ2 larning yuqoridan ko‘rinishiga mos keladigan soddalashtirilgan tuzilishi keltirilgan. Bu qurilmalar faqat zarur elementlar mahkamlangan qobiqning ko‘rinishi bilan farq qiladi. Ularning boshqaruv qurilmalari bir xil.

         1-taglik asos yustirovka qurilmalarining asosini tashkil etadi (2.10-rasm). Ularda ikkita tugun joylashgan. Ulardan biri elementlar bilan mahkamlangan qobiqning uchta perpendikulyar yo‘nalish bo‘yicha chiziqli siljishi - chiziqli ko‘ndalang (ChK), chiziqli bo‘ylama (ChB), chiziqli vertikal (ChV) siljishini amalga oshirish uchun xizmat qiladi.

         Ikkinchi tugun ikkita o‘zaro perpendikulyar tekislikda mahkamlangan qobiqning burchakli - vertikal (BV) va gorizontal (BG) siljishini amalga oshiradi.

         Yuqorida ko‘rsatilgan yo‘nalishlarning birida siljishni amalga oshiruvchi mikrometrik vintlarning rezba qadamlari bir xil bo‘lib, ular 0.5 mm ni tashkil etadi.

         Chiziqli siljishni amalga oshiruvchi tugun tarkibiga uchta harakatchan platalar (2, 3, 4) kiradi, ular mikrometrli vintlar yordamida uch o‘zaro perpendikulyar yo‘nalishda -   ChB 1, 2 (chiziqli bo‘ylama yo‘nalishda), ChK 1, 2 (chiziqli ko‘ndalang yo‘nalishda), ChV 1, 2 (chiziqli vertikal yo‘nalishda) siljiydi. 

         Burchakli siljishni amalga oshiruvchi tugun tarkibiga uchta bir-biriga joylashtirilgan halqalar 5, 6, 7 kiradi. Tashqi halqa taglik 1 bilan mahkam bog‘langan. 6 va 7 halqalar shunday mahkamlanganki, ularning gorizontal (6) yoki vertikal (7) o‘q atrofida aylanishi ta’minlanadi. Aylantirish BG (burchakli gorizontal siljitgich) va BV (burchakli vertikal siljitgich) mikrometrik vintlar yordamida amalga oshiriladi.

         Yustirovka qurilmasi YQ1 da burchakli siljishni amalga oshiruvchi tugunning ichki halqasi 7 da lazer diodi LD2 li qobiq 8 mahkamlangan. Chizmada “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”  blokini LD2 ga ulovchi kabel ko‘rsatilgan.

Yustirovka qurilmasi YQ1 da (3.6, 3.10-rasmlar) chiziqli siljishni amalga oshiruvchi 3 tugun platasida tadqiq qilinayotgan tolali yorug‘lik uzatgichning konnektori FC qayd etiladigan yechib olinadigan 10 qobiq mahkamlangan.

3 va 4 platalarda tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichi o‘tkaziladigan tirqish mavjud (2.10-rasm).

YQ1 yustirovka qurilmasi tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichiga lazer diodi LD2 dan kiritilayotgan optik quvvat sathini sozlash uchun xizmat qiladi.

YQ2 yustirovka qurilmasida burchakli siljishni amalga oshiruvchi tugunning ichki halqasi 7 ga markaziy tirqishli silindr 11 mahkamlangan. Unda QEV2 qayd etiluvchi vint yordamida yechib olinadigan qobiq 12 mahkamlangan, ya’ni tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichining FC konnektori qayd etiladi.

Tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichi burchakli siljishni amalga oshiruvchi (chizmada ko‘rsatilmagan) tugunning qopqog‘idagi tirqish va silindr 11 orqali o‘tadi.   

YQ2 yustirovka qurilmasida chiziqli siljishni amalga oshiruvchi 3 tugun platasida (3.6, 3.10-rasmlar) ichki tirqishli silindr 14 joylashgan. Unga telekamera 13 mahkamlangan. Silindr 14 ning tashqi sirtiga (M 40 x 0,75) rezba o‘yilgan. U bo‘yicha  qobiq 16 ob’ekt 15 bilan birlashtiriladi. 16 qobiqni 14 silindrning rezbasi bo‘yicha siljitish telekamera yordamida shakllangan tasvirni monitor M ekranida sozlash imkoniyatini beradi (2.6-rasm).

2.10-rasmda telekamerani monitor bilan ulovchi kabel ko‘rsatilgan. YQ2 yustirovka qurilmasi tadqiq qilinayotgan yorug‘lik uzatgichi uchining holatini telekameraning mikroob’yektiviga nisbatan to‘g‘rilash uchun xizmat qiladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    3-laboratoriya ishi

 

FOTOQABUL QILGICHNING VOLT-AMPER VA SPEKTRAL XARAKTERISTIKALARINI TADQIQ ETISH

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1. Optik quvvat o‘lchagichi (optik tester) dan foydalanish bo‘yicha amaliy ko‘nikmalar hosil   kilish;

1.2. Optik quvvat o‘lchagichi yordamida lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini o‘lchash;

1.3. Fotodioddan oqib o‘tayotgan tokning uning sezgir yuzasiga tushayotgan quvvat sathiga bog‘likligini tadqiq etish;

1.4. Fotodioddan oqib o‘tadigan  tok va uning chiqqichlariga qo‘yilgan siljitish kuchlanishi orasidagi bog‘lanishni tadqiq etish;

1.5. Fotodiod spektral sezgirligi va siljitish kuchlanishi orasidagi bog‘lanishni tadqiq  etish.

        

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishini bajarishga tayyorlanayotganda quyidagi ishlarni amalga oshirish zarur:

hisobat uchun laboratoriya ishi  mavzusiga oid nazariy qismning mazmunini:

-TOAT larda qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalariga qo‘yiladigan talablar, lazer diodining tuzilishi, ish mexanizmi, harakteris-tikalari va parametrlari, qo‘llanish xususiyatlarini;

- TOAT larda qo‘llaniladigan foto qabul qilgichlarga qo‘yiladigan talablar, ularning turlari, fotodiodning tuzilishi, ish mexanizmi, xarakteristikalari va parametrlari, afzallik va kamchiliklarini o‘rganish;

-laboratoriya ishini bajarishga mo‘ljallangan uskunaning tuzilishi va olingan natijalarni qayd etish  jadvali  keltirilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 128-156 sahifalari, [2]-adabiyotning 75-83 sahifalari,  [5]-adabiyotning 121-138 sahifalari, [6]-adabiyotning 176-180 sahifalari,  [7]-adabiyotning 149-163 sahifalari, [9]-adabiyotning 141-146 sahifalaridagi ma’lumotlarni o‘rganish.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

3.1. Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini optik quvvat o‘lchagichi yordamida o‘lchash.

3.1.1. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki boshqarish organlarini boshlang‘ich qiymatga qo‘ying:

- tok qiymatini boshqaruvchi “I₀”,  “I₁”  potensiometrlarning buragichini soat strelkasiga qarshiyo‘nalishda eng oxirgi holatga qo‘ying;

-“MODULYATSIYA”, “DISPERSIYA”, “SHOVQIN”  tugmachali almashlab ulagichini bosilmagan holga qo‘ying;

-“TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda uning indikatori yongan holatga o‘tadi.

- “KUCHLANISH MANBAINI TANLASH“ tugmachasini lazer diodining λ=1,3 mkm yoki λ=1,5 mkm to‘lqin uzunligidagi  nurlanuvchi holatga o‘tkazish. Bunda tegishli rozetka ustidagi nazorat uchun qo‘llaniladigan yorug‘lik diodi yonadi.  Boshqarish qurilmasining ushbu holatida elektron blok tanlangan chiqishda uzluksiz modulyatsiyalanmagan yorug‘lik nurlanishini ta’minlaydi. Uning quvvati “I₀”  potensiometri yordamida boshqariladi.

3.1.2. FC turidagi konnektorli bir modali shnur (sariq rangli himoya qobig‘ili) yordamida  “OPTIK NURLANISH MANBAI” elektron blokining chiqishini “ТОРAZ-33” optik tester kirishi bilan ulang (1-rasm).

3.1.3. “ТОРAZ-33” optik testeri tavsifidan  foydalanib, uni tanlangan to‘lqin uzunligidagi optik nurlanish quvvatini absolyut qiymatlarda (mVt larda) o‘lchash rejimiga ulang.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1-rasm.Optik signal manbai chiqishini optik tola yordamida

ТОРAZ-33” optik tester kirishi bilan ulash sxemasi

 

3.1.4. “OPTIK NURLANISH MANBAI”  elektron bloki  panelining yuza sirtidagi potensiometr yordamida “I₀” toki qiymatini o‘zgartirib, lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini o‘lchashni amalga oshiring. Nurlanish quvvati qiymati  P_C ni  “ТОРAZ-33”  asbobi yordamida  absolyut birliklarda aniqlang.“I₀” tok qiymatini “OPTIK NURLANISH MANBAI” elektron bloki panelining yuza sirtiga joylashgan raqamli indikator yordamida aniqlang. O‘lchashlarni “I₀” qiymatini     0< “I₀” <25 mA oraliqda o‘qituvchi ko‘rsatgan qadam bilan o‘zgartirgan holda o‘tkazing. O‘lchashlar natijalarini 1-jadvalning  1-qatoriga kiriting. O‘lchashlar tugaganidan so‘ng “ТОРAZ-33” asbobini o‘chiring.

3.1.5. Tajriba natijalari bo‘yicha lazer diodining vatt-amper xarakteristikasi – nurlanish quvvati   P₀ (mVt) va lazer diodidan oqib o‘tadigan  I₀ (mA) tok orasidagi bog‘lanish grafigini tuzing. Xarakteristikada bo‘sag‘a toki I_bo‘s. (mA) ning  qiymatini aniqlang. Bu qiymat keyingi tadqiqotlarni bajarish uchun kerak bo‘ladi.

                    

 

 

 

 

                                                                                                     3.1-jadval              

Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini o‘lchash natijalari

 

I0, mA	0	5	7	10	15	20	25	30
P, mVt

 

 

3.2. Fotodioddan oqib o‘tadigan tok qiymatining uning sezgir yuzasiga tushayotgan optik quvvat sathiga bog‘likligini tadqiq etish

 

          3.2.1. ”FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki boshqarish organlarini boshlangich holatga qo‘ying:

- “SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH”  buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

-  “NOLNI QO‘YISH” tugmachali almashlab ulagichni bosib qo‘ying;

-  “SEZGIRLIK” tugmachali almashlab ulagichni  1 holatga o‘tkazing;

-  “TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda tegishli indikator yonadi.

3.3.2.  “OPTIK NURLANISH MANBAI” elektron bloki  panelining yuza sirtidagi I₀ toki qiymatini boshqaruvchi potensiometr buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda  oxirgi holatga qo‘ying. Bunda lazer diodi nurlanmaydi.

3.3.3. “ТОРAZ-33” asbobi kirishidagi optik shnur konnektorini ajrating va uni ”FOTO QABUL QILGICH” elektron blokining optik kirishi bilan ulang (3.2-rasm).

3.3.4. ”FOTO QABUL QILGICH”  elektron bloki paneli yuza sirtidagi siljish kuchlanishi potensiometrlari yordamida o‘qituvchi ko‘rsatmasiga muvofiq siljish kuchlanishi U_silj ning kerakli qiymatini qo‘ying.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2-rasm. Optik nurlanish manbai optik chiqishini foto qabul qilgich

optik kirishini ulash sxemasi

 

3.3.5. Foto qabul qilgichni kalibrovkalang. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

-“FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki panelining yuza sirtidagi “NOLGA QO‘YISH”  almashlab ulagich tugmasini bosib qo‘ying;

-“NOLGA QO‘YISH” potensiometri buragichi yordamida optik quvvatni nisbiy birliklarda  o‘lchovchi asbobning ko‘rsatkichini nolga qo‘ying;

-“FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki panelining yuza sirtidagi kalibrovka almashlab ulagich tugmachasini bosilgan holatdan boshlangich holatga o‘tkazing.

3.3.6. Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini “FOTO QABUL QILGICH”  elektron bloki paneli yuza sirtida joylashgan optik quvvatni nisbiy birliklarda qayd etuvchi asbob yordamida o‘lchashlarni bajaring. O‘lchash natijalari “FOTO QABUL QILGICH”  elektron bloki paneli yuza sirtidagi strelkali asbob ko‘rsatkichlari P (nisbiy birliklarda) va damlash toki  I₀ orasidagi bog‘lanishga mos keladi.

I₀ tok qiymatlarini 3.1-jadvalga muvofiq shunday tanlab olish kerakki, optik quvvatning  1- bandda o‘lchangan absolyut qiymatlari va ushbu bandda o‘lchangan nisbiy qiymatlari o‘rtasida muvofiqlikni ta’minlash imkoniyati bo‘lsin. Olingan natijalarga ishlov berish qulay bo‘lishi uchun 2.2-jadvalning 3-qatoriga 1-jadvaldan optik quvvatning  P₀ ning absolyut birliklarda (mVt larda) o‘lchangan qiymatlarini kiriting.

                                                 

                                                      3.2-jadval

Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki yordamida fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishining  U_silj = 10 V  qiymatida o‘lchash natijalari

I0, mA	0	2	5	10	15	20	25	30
P, nisb.birl.

3.3.7.  “FOTO QABUL QILGICH”  elektron bloki paneli yuza sirtidagi asbobdan  fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishini qiymatini o‘zgartirib va optik quvvatni nisbiy birliklarda qayd qiluvchi qurilma sifatida foydalanib, lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini o‘lchashlarni qaytaring. Bunda U_silj ning qiymatlarini o‘qituvchining ko‘rsatmasiga muvofiq  tanlab oling.

3.3.8.  3.2-jadvalda keltirilgan o‘lchashlar natijalari bo‘yicha U_silj   kuchlanishining berilgan qiymatlarida  optik quvvatning  nisbiy birliklarda o‘lchangan qiymatlari va bu quvvatning absolyut qiymatlari orasidagi bog‘lanish grafigini tuzing. Bu grafik tegishli kuchlanish U_silj da foto qabul qilgichning o‘lchash asbobisifatida graziurovkalash imkonini beradi.                                      

P(P_abs)  bog‘lanishdan fotodiod tomonidan qayd etilgan optik quvvatning  undan oqib o‘tadigan tok qiymatiga mosligi haqida xulosa qilish lozim. Ideal holda bu kattaliklar orasida to‘gri proporsionallik kuzatilishi kerak.

3.3.9.  “FOTO QABUL QILGICH”   elektron blokining Pnisb.birl. qiymatlarini qayd etuvchi o‘lchash asbobining ko‘rsatkichlari foto qabul qilgichning sezgir yuzasiga tushayotgan optik quvvat tufayli hosil bo‘lgan fototok I_f va qorong‘ilik toki I_q larning yig‘indisiga proporsional:

 

                              (I_f  + I_q) (A)= K (A) Pnisb.birl.                             (3.1)

 

Proporsionallik koeffitsiyenti K(A) ni Pnisb.birl. ning I₀=0  qiymatga mos kelgan qiymati bo‘yicha aniqlanishi lozim. Bunda lazer diodi nurlanmay-di: I_f=0. Maketda foydalanilayotgan fotodiodga tegishli qorong‘ilik tokining qiymati  I_q=10^{-9 A}.  

K (A) koeffitsiyentining qiymati :

 

K (A)=Iq (A)/ Pnisb.birl. I₀=0   (mA)                      (3.2)

 

 3.3.10.  Siljish  kuchlanish U_silj ning har bir qiymati uchun fotodiod spektral sezgirligi qiymatini hisoblab chiqing. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

- optik quvvatning nisbiy birliklardagi va absolyut birliklardagi o‘lchash kattaliklari orasidagi boglanishlarning  siljish  kuchlanishi U_silj ning har biri uchun chiziqli bo‘laklarni aniqlang;

- chiziqli bo‘laklar chegaralarini va ularga mos kelgan  nurlanish quvvatlari P_{nisb.birl.max}, P_abc.max (Vt) va P_{nisb.birl. min.}, P_abc.min (Vt) larni aniqlang.   Optik quvvatning absolyut qiymatlari Vatt larda ifodalanishi kerak;

- fotodiod spektral sezgirligi qiymatini quyidagi miqdoriy munosabat bo‘yicha aniqlang:

 

S(A/Vt)=K(A)(P_{nisb.birl.max} - P_{nisb.birl.min})/(P_abc.max  - P_abc.min)          (3.3)

 

Spektral sezgirlik S ning hisoblab chiqilgan qiymati va unga mos siljish kuchlanishi Usilj ning qiymatini  3.3-jadvalga kiriting.

 

 

                                                                                                      3.3-jadval

Fotodiodning sezgirligi va unga qo‘yilgan siljish kuchlanishi orasidagi bog‘lanish

 

Usilj,V	5	10	15	20
S, A/Vt

 

3.3.11. 2.3- jadval ma’lumotlari bo‘yicha  foto qabul qilgich spektral sezgirligi va fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishi orasidagi bog‘lanish grafigini tuzing.

3.3.12. O‘lchashlarni o‘tkazgandan so‘ng:

-“FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirtida joylashtirilgan  “SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH”  potensiometri buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

-I₀ tok qiymatini aniqlash uchun boshqaruvchi potensiometr buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

- har ikkala elektron blokida “Tarmoq” tumblerlarini o‘chirib qo‘ying.

 

4. Hisobotning mazmuni

 

4.1. Laboratoriya ishi maketining prinsipial sxemasi chizmasini keltiring.

4.2. Bajarilgan laboratoriya ishining har bir bosqichi uchun bosqichning

nomi va natijalarini  (jadvallar va grafiklar ko‘rinishida) keltiring;

4.3. Olingan natijalar haqidagi qisqacha xulosalarni keltiring.

 

5.Nazorat savollari

 

1. TOAT larda qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalariga qanday talablar qo‘yiladi?

2. TOAT larda yorug‘lik manbalarining qanday turlaridan foydalani-ladi?

3. Lazer diodiga yorug‘lik manbai sifatida ta’rif bering.

4. Lazer diodining ish prinsipi kvant mexanikasining qanday jarayonlaridan foydalanishga asoslangan?

5. Ikki yoqlama geteroo‘tishli lazer diodining ish prinsipini tushuntiring. 

6. Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasining o‘ziga xos jixatlarini tavsiflang.

7. Bir modali va ko‘p modali lazer diodlarining spektral harakteris-tikalarini tavsiflang.

8. Lazer diodining turlarini tavsiflang.

9. Bir modali va ko‘p modali lazer diodlaridan qanday TOAT larda foydalaniladi?

10. TOAT larda qo‘llaniladigan foto qabul qilgichlarga qanday talablar qo‘yiladi?

11. TOAT larda foto qabul qilgichlarning qanday turlaridan foydalaniladi?

12. Fotodiodning tuzilishi va ish mexanizmini tushuntiring.

13. Fotodiod qanday xarakteristikalar va parametrlar bilan tavsifla-nadi?

14. p-i-n fotodiodning afzallik va kamchiliklarini tavsiflang.

15. p-i-n fotodioddan qanday TOAT larda foydalaniladi?

 

6. Tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalari va foto qabul qilgichlar haqida qisqacha nazariy ma’lumotlar

 

Tolali optik aloqa tizimlarining ish prinsipi asosini tashkil etgan fizik jarayonlarni ro‘yobga chiqarish bir qator tarkibiy elementlardan foydalanishni taqazo etadi.

Ulardan ayrimlari xabarni ifodalovchi kirish signali ustida ikkilamchi o‘zgartirishlarni amalga oshirish, optik traktdagi yorug‘lik oqimini modulyatsiyalash va zarur hollarda kuchaytirish uchun xizmat qilsa, boshqalari yorug‘lik oqimini uzatish, tarmoqlash, almashlab ulash, kommutatsiyalash, muayyan yo‘nalishlarga yo‘naltirish, uni to‘lqin uzunliklari bo‘yicha zichlash va ajratish uchun xizmat qiladi.

Tashqi manba energiyasi hisobiga signal ustida u yoki bu turdagi o‘zgarishlarni amalga oshiruvchi birinchi xil elementlarni - aktiv elementlar, energiya iste’mol qilmaydigan yoki uni signalning o‘zgarishlariga sarfla-maydigan ikkinchi xil elementlarni esa passiv elementlar deb yuritiladi. Quyida  biz ushbu laboratoriya ishi mavzusiga  tegishli aktiv elementlar - yorug‘lik manbai (lazer diodlari) va foto qabul qilgichlar (fotodiod va p-i-n fotodiod)ga oid nazariy ma’lumotlar  haqida qisqacha to‘xtalamiz.

 

 

 

6.1. TOAT larda qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalari

 

Yorug‘lik manbai TOAT uzatuvchi optoelektron modulning asosiy va ajralmas elementi bo‘lib, u elektr signalini yorug‘lik signaliga o‘zgartirib beradi. Tolali optik aloqa tizimlarida yorug‘lik manbai sifatida yarim o‘tkazgichli yorug‘lik diodi yoki lazer diodi ishlatiladi. Bunda yorug‘lik diodidan nomonxromatik va nokogerent nurlanish manbai, lazer diodlaridan esa, monoxromatik va kogerent nurlanish manbai sifatida foydalaniladi. Tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalariga quyidagi talablar qo‘yiladi:

- yorug‘lik manbai optik kabelning ko‘ndalang kesimiga muvofiq o‘lchamlarga ega bo‘lishi kerak;

- signalni uzoq masofaga uzatish uchun yorug‘lik manbai yetarli darajada katta quvvatga ega bo‘lishi kerak;

-nurlanish quvvatining yorug‘lik manbaidan chiqishidagi yo‘qotishlarni imkon qadar kamaytirish uchununing sindirish ko‘rsatkichi   optik tolaning sindirish ko‘rsatkichiga yaqin bo‘lishi kerak;

- yorug‘lik manbaining nurlanishi optik tolaning shaffoflik «darcha» laridan biriga mos kelishi kerak. Hozirgi kunda qo‘llanishda bo‘lgan optik tolalarda yorug‘likning tarqalish jarayonida yutilishi va boshqa turdagi yo‘qotishlar juda kam sodir bo‘ladigan uchta ana shunday «darcha» mavjud. Ularning markazlari quyidagi to‘lqin uzunliklariga mos keladi:   λ=850 nm; λ=1300 nm; λ=1550 nm;

-yorug‘lik manbai katta tezkorlika ega bo‘lishi, uning xizmat muddati yetarli darajada katta bo‘lishi va  tannarxi nisbatan arzon bo‘lishi kerak;      

Bugungi kunda tolali optik uzatish tizimlarida bu talablar majmuiga javob beradigan yorug‘lik manbalarining ikki turi mavjud.:

– yarim o‘tkazgichli yorug‘lik diodlari;

- injyeksion lazer diodlari.

Bunda yorug‘lik diodidan nomonxromatik va nokogerent nurlanish manbai, lazer diodlaridan esa, monoxromatik va kogerent nurlanish manbai sifatida foydalaniladi.

Biz bu o‘rinda magistral, mintaqaviy va mahalliy tolali optik tarmoqlarda keng qo‘llaniladigan lazer diodlarining asosiy xarakteristikalari ustida qisqacha to‘xtalib o‘tamiz.

Vatt-amper va spektral xarakteristikalari lazer diodlaridan TOAT larda foydalanish nuqtai nazaridan  asosiy xarakteristikalar hisoblanadi (3.3- va 3.4-rasmlar).

Nurlanish quvvati P va lazyerdan oqib o‘tadigan tok orasidagi bog‘lanish lazerning vatt-amper xarakteristikasi deb ataladi.

Bu xarakteristikada lazer diodining turli xil ish rejimlariga mos kelgan uchta bo‘lak yaxshi aks etgan. Kichik og‘ish burchagiga mos kelgan I-bo‘lak lyuminessensiya rejimiga, o‘zgaruvchan og‘ishga ega bo‘lgan II bo‘lak esa, o‘talyuminessensiya rejimiga mos keladi. Lazyerdan o‘tadigan tokning bo‘sag‘a qiymati I_bo‘s dan boshlanadigan va taxminan o‘zgarmas og‘ish burchagiga ega bo‘lgan III-bo‘lak esa, kogerent nurlanish rejimini aks ettiradi.

     

3.3-rasm. Yarim o‘tkazgichli injyeksion lazer diodining vatt-amper

xarakteristikasi

 

Lazer diodiga xos muhim xususiyatlardan biri shundaki, atrof muhit haroratining o‘zgarishi vatt – amper xarakteristikasi ko‘rinishining o‘zgarishiga olib keladi.

Nurlanish quvvatining spektral zichligi va nurlanish to‘lqin uzunligi (chastotasi) orasidagi bog‘lanish  lazerning spektral xarakteristikasi deb ataladi.

3.4-rasm galliy arsenidili injyeksion lazerning spektral xarakteristikasi haqida tasavvur beradi. Bu rasmda 1-egri chiziq bo‘sag‘a toki I_bo‘s dan kichik toklardagi (2,5A), 2-egri chiziq esa, bo‘sag‘a tokiIbo‘sdan katta toklardagi (10A) nurlanish spektrini ifodalaydi. Bo‘sag‘a tokidan kichik injeksiya toklarida spektral xarakteristikaning kengligi 0,1 mkm dan ortiq, bo‘sag‘a tokidan katta toklarda esa spektral xarakteristikaning kengligi (1-1.5)*10^-3 mkm gacha kamayadi. Shunga qaramasdan, yarimo‘tkazgichli lazerdiodlarining monoxromatikligi boshqa qattiq jismli lazerlarnikiga nisbatan ancha kam. Bu hol yarimo‘tkazgichlarda energetik sohalarga tegishli sathlarning sezilarli darajada “yoyilganligi” bilan izohlanadi.

 

3.4-rasm. Galliy arsenidili injyeksion lazerning spektral xarakteristikasi

 

3.5-rasmda Fabri –Pero rezonatorili ko‘p modali lazer diodi (a) va bir modali lazer diodining (b) spektral xarakteristikalari keltirilgan.

3.5, a-rasmdagi katta amplitudali moda–bu to‘lqin uzunligining asosiy modasi, kichik amplitudali modalar esa, yon modalar hisoblanadi. Yon modalar orasi taxminan 1 nm ga teng. Lazer nurlanishining modulyatsiyasi jarayonida nafaqat asosiy moda, shuningdek yon modalar ham modulyatsiyalanadi. Bunday lazerlarda optik nurlanishning to‘liq spektr yarim kengligi 4-5 nm ga teng [5].

Nurlanish spektrning kengligi dispersiyaning ortishiga olib keladi. Fabri-Pero rezonatorili, ko‘p modali lazerlar yuqori texnik tavsiflarga ega emas. Biroq tuzilishi sodda bo‘lgani uchun, narx-samaradorlik nuqtai nazaridan, bunday lazerlar juda yuqori tezliklar talab etilmaydigan optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladi.

Bir modali lazer diodlarida spektral kenglik 0,1-0,4 nm ni tashkil etadi. Bu turdagi lazer diodlaridan katta tezlikli magistral,  mintaqaviy, mahalliy TOAT larda foydalaniladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5-rasm. Lazer diodlarning nurlanish spektrlari: a) - ko‘p modali lazer diodining nurlanish spektri; b) - bir modali lazer diodining nurlanish spektri

 

3.6–rasmda lazer diodi  nurlanishining yo‘nalganlik diagrammasi ko‘rsatilgan. Undan ko‘rinib turibdiki, lazer nurlanishining diagrammasi nosimmetrik ko‘rinishga ega.  Quvvatning yarim sathida o‘lchanganda uning kengligi o‘tishga parallel yuzada  200 dan kichik va perpendikulyar yuzada 400 dan katta (3.6,a–rasm).

3.6,b–rasmda o‘zaro perpendikulyar  yo‘nalishlarda nurlanish quvvatining burchakka bog‘liqligi ko‘rsatilgan.  Yo‘nalganlik diagrammasi ellips asosli konus ko‘rinishiga ega. Generatsiyalanadigan nurlanishning yetarli katta yoyilganligi, uni kichik sonli aperaturali optik tolaga samarali kiritishga to‘sqinlik qiladi. Buning uchun maxsus moslashtiruvchi qurilmalarni qo‘llash talab etiladi.

Magistral tolali optik aloqa liniyalarida asosan signallar 1,3 va 1,55 mkm to‘lqin uzunliklarida uzatiladi. 1,55 mkm to‘lqin uzunligida so‘nish qiymatlari kichik bo‘lgani uchun retranslyasiyasiz (L=100km) uzun uchastkalarda ana shu to‘lqin uzunlikdagi optik uzatish manbalaridan foydalanish samaralidir. Magistral aloqa liniyalari kabellari bir modali tolalardan iborat bo‘lgani uchun ham lazer diodidan foydalanish kerak. Zero, lazer diodining yo‘nalganlik diagrammasi yorug‘lik diodlarnikiga qararaganda tor va bu nurlanishni tolaga kiritishni osonlashtiradi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6-rasm. Lazer diodi nurlanishining yo‘nalganlik diagrammasi:

a) parallel va perpendikulyar yuzalardagi nurlanish kengligi; b) o‘zaro perpendikulyar yo‘nalishlarda nurlanish quvvatining burchakka bog‘liqligi

 

 

Lazer diodining  turlari

 

Lazer diodlari, yuqorida qayd eilganidek, tolali optik aloqa tizimlarining uzatuvchi optoelektron modullarida yorug‘lik manbai vazifasinin o‘taydi. Lazer diodlarining quyidagi to‘rt xili ayniqsa keng tarqalgan:

- ko‘p modali yoki Fabri-Pero rezonatorli lazerlar va quyidagi turdagi

bir modali lazerlar:

- bir modali taqsimlangan teskari aloqali  lazerlar;

- taqsimlangan Bregg aks etishli lazerlar;

- tashqi rezonatorli lazerlar.

Ular haqida batafsilroq malumotlarni [1, 2, 5, 6, 7, 9] dan olish mumkin.

 

3.2. TOAT larda qo‘llaniladigan foto qabul qilgichlar

 

Foto qabul qilgich qabul qiluvchi optoelektron modulning asosiy va ajralmas qismi hisoblanadi, aynan shu element yordamida bu modul kirishidagi yorug‘lik signallari elektr signallariga aylantirib beriladi.

Tolali optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan foto qabul qilgichlarga quyidagi talablar qo‘yiladi:

- foto qabul qilgichning fotosezgir yuzasi optik tolalarning ko‘ndalang kesim o‘lchamlariga yaqin o‘lchamlarga ega bo‘lishi;

- foto qabul qilgich, yorug‘lik manbai va optik kabel bilan spektral jihatdan mos kelishi;

- foto qabul qilgich yetarli darajada katta fotosezgirlikka ega bo‘lishi;

- axborotni talab etilgan tezliklarda qabul qilishini ta’minlash uchun foto qabul qilgich katta tezkorlikka (10^-9¸10^-10 s) ega bo‘lishi kerak.

Hozirgi vaqtda tolali optik aloqa tizimlarida bu talablar majmuiga javob beradigan foto qabul qilgichlar sifatida kremniy, germaniy va boshqa tor energetik sohali yarim o‘tkazgichlardan tayyorlangan fotodiod, p-i-n fotodiodi, ko‘chkili fotoddan foydalaniladi.

Foto qabul qilgichlar ularni yorug‘lik oqimining berilgan qiymatlarida elektr zanjiri elementi sifatida tavsiflovchi volt-amper xarakteristikasidan tashqari, kuchlanishning berilgan qiymatlarida ulardan oqib o‘tadigan tok kuchi va ularning sirtiga tushayotgan yorug‘lik oqimi orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi energetik xarakteristika, fototok va yorug‘lik oqimi tarkibidagi fotonlar energiyasi yoki to‘lqin uzunligi orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi spektral xarakteristika bilan tavsiflanadi.

Quyidagilar foto qabul qilgichlarning asosiy parametrlari hisoblanadi:

-  foto qabul qilgichning solishtirma integral sezgirligi. Bu parametr foto qabul qilgichning nomonoxromatik y yorug‘lik oqimiga sezgirligini ifodalaydi va kuchlanishning 1 B ga teng qiymatida foto qabul qilgichdan oqib o‘tayotgan tok kuchining Yorug‘lik oqimiga nisbatini ko‘rsatadi:

 

                                                           (3.4)

 

bu yerda: I- foto qabul qilgichdan yorug‘lik ta’sirida oqib o‘tadigan tok kuchi;

U-foto qabul qilgich chiqqichlari orasidagi kuchlanish; F- yorug‘lik oqimi;

- foto qabul qilgichning solishtirma spektral sezgirligi. Bu parametr foto qabul qilgichning monoxromatik yorug‘lik oqimiga nisbatan sezgirligini ifodalaydi. U

 

                                                                         (3.5)      

 

munosabat bilan aniqlanadi;

- foto qabul qilgichning qorong‘ilik qarshiligi. Bu parametr foto qabul qilgichning kuchlanish yoki tok kuchi bo‘yicha berilgan ish rejimida yorug‘lik oqimining F=0 qiymatiga mos kelgan qarshiligini ifodalaydi, R_q;

- foto qabul qilgichning chegaraviy chastotasi. Bu parametr foto qabul qilgichning sezgirligi sinusoidal qonuniyat bilan o‘zgaruvchi oqim ta’sirida o‘zgarmas oqim ta’siridagiga nisbatan  marta kamayishiga mos kelgan chastotani ko‘rsatadi;

- foto qabul qilgichning temperaturaviy koeffitsiyenti. Bu parametr foto qabul qilgich sirtiga tushayotgan yorug‘lik oqimining berilgan qiymatida

fototokning harorati K ga o‘zgarishiga mos kelgan nisbiy o‘zgarishini ifodalaydi;

 

                                                                                        (3.6)

 

kuchlanishning ishchi qiymatlari;

ruxsat etilgan eng katta sochilish quvvati.

 

Fotodiod, uning tuzilishi,  xarakteristikalari va                                                         parametrlari

 

Ish prinsipi teskari yo‘nalishda ulangan  p-n o‘tishdan oqib o‘tadigan tok kuchini yorug‘lik ta’sirida boshqarishga asoslangan yarim o‘tkazgichli diodlar fotodiodlar deb ataladi. 3.7-rasmda fotodiodning tuzilishi, shartli belgilanishi va qo‘llanish sxemasi keltirilgan.

Germaniy yoki kremniy yarim o‘tkazgichidan yassi qatlamli yoki qotishmali texnologiya bo‘yicha tayyorlangan asbob yuza sirti shisha qatlam bilan qoplangan metall qobiqga joylashtiriladi.

 

3.7-rasm. Fotodiodning shartli belgilanishi (a), tuzilishi (b) va

qo‘llanish sxemasi (v)

 

3.8, a- rasmda fotodiodning yorug‘lik oqimining turli qiymatlariga mos kelgan volt – amper xarakteristikalari oilasi keltirilgan.

Bu xarakteristikalarning ko‘rinishi bipolyar tranzistorning chiqish xarakteristikalari oilasini eslatadi. yorug‘lik oqimi tushmagan (F=0) boshlang‘ich holda fotodioddan teskari  yo‘nalishdagi odatiy to‘yinish toki oqib o‘tadi. Uni fotodiodning qorong‘ulik toki deb ataladi.

Yorug‘lik oqimining ta’sirida dioddan oqib o‘tadigan tok ortadi va xarakteristika yuqoriga – tokning katta qiymatlari tomon siljiydi.

Yorug‘lik oqimi qanchalik katta bo‘lsa, fototok ham shunchalik katta bo‘ladi. yorug‘lik oqimining turli qiymatlariga tegishli xarakteristikalar teskari yo‘nalishda qo‘yilgan kuchlanish qiymatlarining keng oralig‘ida deyarli o‘zgarmay qoladi. Faqat kuchlanishning bir muncha katta qiymatlaridagina fototokning biroz ortishi kuzatiladi. Kuchlanishning muayyan U_tesk qiymatida esa, elektr teshilishi hodisasi sababli fototokning keskin ortishi yuz beradi (xarakteristikalarning uzlukli bo‘laklariga qarang).

Shunday qilib, ishchi rejimda (xarakteristikalarning uzluksiz bo‘laklarida) fotodioddan ikki tashkil etuvchidan iborat to‘liq t.ok oqib o‘tadi:  

                                         

                                          I_t  =    I_q   +   I_f,                                         (3.7)

 

bu yerda      I_q  - qorong‘ilik toki; I_f  - fototok.

3.8, b-rasmda fotodiodning teskari yo‘nalishda qo‘yilgan kuchlanishning berilgan qiymatlarida undan oqib o‘tuvchi tok kuchi va yorug‘lik oqimi orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi energetik xarakteristikalari aks ettirilgan. Bu xarakteristikalar to‘g‘ri chiziqli ko‘rinishga ega va ularning holati kuchlanishning qiymatlariga deyarli bog‘liq emas.

 

 

3.8-rasm. Fotodiodning volt-amper xarakteristikalari (a) va

energetik xarakteristikalari (b) oilasi

 

Fotodiodlarning integral sezgirligi bir necha o‘ndan bir A/Vt larni tashkil etadi. Bu parametrning qiymati yorug‘lik nurining to‘lqin uzunligiga bog‘liq va turli yarim o‘tkazgichlar uchun to‘lqin uzunligining muayyan qiymatlarida eng katta qiymatga erishadi (3.9, a-rasm).

 

3.9–rasm. Fotodiodning spektral (a) va chastotaviy (b) xarakteristikalari

 

Fotodiodlar katta tezkorlikka ega bo‘lgan foto qabul qilgichlardan hisoblanadi. Ular bir necha yuz megagerslargacha chastotalarda ishlaydi.  Fotodiodga qo‘yiladigan kuchlanishning qiymatlari 10-30 V oraliqda yotadi. Qorong‘ilik tokining qiymati germaniyli fotodiodlar uchun 10-20 mkA dan, kremniyli fotodiodlar uchun esa 1-2 mkA dan oshmaydi.  Ulardan yorug‘lik ta’sirida oqib o‘tadigan tokning qiymati bir necha yuz mikroamperlarni tashkil etadi.

 

p-i-n fotodiodi

 

Bu turdagi fotodiodning o‘ziga hos hususiyati shundaki, unda  p+ va n+ sohalar xususiy yarim o‘tkazgichli i qatlam bilan ajratilgan (3.10-rasm).

Undagi p+ va n+  belgilashlar bu sohalar kiritmalar bilan yuqori darajada boyitilganini ko‘rsatadi. d qalinlikka ega bo‘lgan i-qatlamga oz miqdordagi donor yoki akseptor kiritmalari diffuziya qilingan.

Undagi p+ va n+  belgilashlar bu sohalar kiritmalar bilan yuqori darajada boyitilganini ko‘rsatadi. d qalinlikka ega bo‘lgan i-qatlamga oz miqdordagi donor yoki akseptor kiritmalari diffuziya qilingan.

Fotodiodga teskari yo‘nalishdagi U_tesk kuchlanish qo‘yilganida i-sohada L_hzs qalinlikdagi hajmiy zaryad qatlami shakllanadi va ichki elektr maydoni hosil bo‘ladi. Ishchi rejimda U_tesk  kuchlanish hajmiy zaryad i qatlamni butkul qoplaydigan, ya’ni L_hzs=d  bo‘ladigan qilib tanlab olinadi.

Fotodiod energiyasi yarim o‘tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligiga qaraganda katta (hν>ΔW_mes) fotonlar bilan yoritilganida har bir yutilgan fotonlar hisobiga bir juft eektron va kovak hosil bo‘ladi. Yorug‘lik tomonidan hajmiy zaryad sohasida hosil qilingan zaryad tashuvchilar ichki elektr maydon tufayli ajralib, qarama-qarshi tomon harakat qiladilar va tok hosil qiladilar.

 

 

 

3.10-rasm. p-i-n fotodiodining tuzilishi (a) va elektr maydon

kuchlanganligining uning sohalari bo‘yicha taqsimoti

 

          Yuqori tezkorlik, xarakteristikalari va parametrlarining barqa-rorligi, past shovqin sathi p-i-n fotodiodining afzalligi, sezgirligining 0,5 – 0,8 A/Vt bilan cheklanganligi uning kamchiligi hisoblanadi.

        

4-laboratoriya ishi

 

“LAZER DIOD NURLANISHINING IMPULSLI MODULYATSIYA JARAYONINI TADQIQ ETISH”

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1 Lazer diodi intensivligining modulyatsiyasi jarayonini vatt-amper  xarakteristikasidagi ishchi nuqta holatining optik signal shakliga  ta’sirini tadqiq etish.

1.2. Lazer diodi intensivligi modulyatsiya koeffitsiyentining vatt-amper xarakteristikasidagi ishchi nuqta holatiga bog‘liqligini tadqiq etish

1.3. Lazer diodi intensivligi modulyatsiya koeffitsiyentining fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishiga bog‘liqligini tadqiq etish.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishini bajarishga tayyorlanayotganda quyidagi ishlarni amalga oshirish zarur:

- hisobat uchun laboratoriya ishi  mavzusiga oid nazariy qismning mazmunini - TOAT larda yorug‘lik nurlanishi optik eltuvchisini modulyatsiyalash jarayonining mohiyati,  to‘g‘ridan-to‘g‘ri (bevosita), tashqi va ichki modulyatsiyalash usullari, lazer diodi intesivligini raqamli elektr signali ta’sirida modulyatsiyalash jarayoniga   oid ma’lumotlarni o‘rganish;

- laboratoriya ishini bajarishga mo‘ljallangan uskunaning tuzilishini             o‘rganish  va olingan natijalarni qayd etish   jadvali  keltirilgan             sahifani tayyorlash;

 - [1]- adabiyotning 182- 207  sahifalari, [2]- adabiyotning 84-94  sahifalari, [6]- adabiyotning 173, 231-238 sahifalari, [7]- adabiyotning 164-178  sahifalari, [8]- adabiyotning 72 sahifalaridagi ma’lumotlarni o‘rganish.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

            3.1 “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki boshqarishi organlarini boshlang‘ich holatiga qo‘ying:

- “I₀”,”I₁” toklarini boshqaruvchi potensiallar buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

- “DISPERSIYA”, ”SHOVQIN” tugunli almashlab ulagich tugmachasini bosilmagan holatga qo‘ying;

- Impulsli modulyatsiya ”MODULYATSIYA” almashlab ulagichi tugmachasini bosib qo‘ying:

-   ”MODULYATSIYA”, “DISPERSIYA”, ”SHOVQIN” potensiometrlarining buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishida oxirgi holatga qo‘ying.

- “TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda tegishli indikator yongan    holatga  o‘tadi.

- “MANBANI TANLASH” tugmali almashlab ulagichini lazer diodi 1.3 mkm yoki 1.5 mkm to‘lqin uzunlikda nurlanadigan qilib ulangan holatga qo‘ying. Bunda tegishli optik rozetka ustidagi nazorat maqsadida o‘rnatilgan yoruglik diodi yonadi.

3.2. “Foto qabul qilgich” elektron bloki boshqarish organlarini boshlang‘ich holatga qo‘ying:

- “SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH” potensiometri buragichni soat  strelkasiga qarshi yo‘nalishida oxirgi holatga qo‘ying;

- “NOLGA QO‘YING” almashlab ulagich tugamachasini bosilmagan holatga qo‘ying;

- “SEZGIRLIK” almashlab ulagich tugmachasini 1 holatga qo‘ying;

 - “TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda tegishli yorug‘lik diodi yongan holatga o‘tadi.

 - “SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH” potensiometri buragichi yordamida panel yuza sirtida uning o‘qituvchi qo‘rsatmasiga tegishli qiymatini qo‘ying.

3.3. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki ishchi optik chiqishini bir modali optik tolali shnur (sariq rangli himoya qobig‘ili) yordamida  “FOTO QABUL QILGICH” elektron blokining optik kirishi bilan ulang.

3.4.  Laboratoriya maketi tarkibiga kiruvchi koaksial kabelar yordamida quyidagi ulashlarni bajaring:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi     “OSTSILLOGRAF SINXRONIZATSIYASI” uyachasini ostsillografning kirish kanali bilan ulang.

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi «KTZ»uyachasini ostsillografning birinchi kirish kanaliga ulang;

- “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirti “CHIQISH» uyachasini ostsillografning ikkinchi kirish kanali bilan ulang.

3.5. Ostsillografni manbaga ulang, ikkala kanal kirishlarini signalning o‘zgarmas tashkil etuvchisini kuzatishni ta’minlovchi ochiq kirish (=)  holatiga qo‘ying. Qizigandan keyin ostsillograf ekranida ikkita kanalga tegishli ikkita gorizontal razvertka (yoyish) chizigi paydo bo‘ladi. Zaruriyat tug‘ilganida tasvir chizig‘ining yorqinligini, fokuslanishni va tasvirning vertikal va gorizontal yo‘nalishlarda markazlashuvini to‘g‘rilang.

3.6.  Avvalgi laboratoriya ishida lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini tadqiq etish bo‘yicha olingan natijalardan foydalanib, “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₀ potensiometri  yordamida I₀ okining qiymatini bo‘sag‘a toki I₀=I_bo‘s ga teng qilib qo‘ying.

3.7. “MODULYATSIYA” (impulsli modulyatsiya) indeksli potensiometrning yuqorigi buragichini o‘rta holatga qo‘ying. “Optik signal manbai” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₁” potensiometr    buragichini  burash yo‘li bilan I₁ toki qyimatini asta-sekin oshiring. Bunda lazer diodidan oqib o‘tadigan damlash toki va u tomonidan nurlanadigan optik quvvat impulsli elektr signali bilan modulyatsiyalangan bo‘ladi. I₁ tokining qiymati bu signal amplitudasini belgilaydi. Ostsillograf razvertkasi (yoyma davri, kuchaytirish, tasvirni gorizontal va vertikal yo‘nalishlar  bo‘yicha markazlashtirish) ni boshqarish organidan foydalanib, ostsillograf birinchi kanalida modulyatsiya signalining mo‘tadil tasvirini oling.

3.8. Ostsillograf – ikkinchi kanalning “V/bo‘l” almashlab ulagachini 0.5   holatiga qo‘ying. I₁ tok qiymatini boshqaruvchi “I₁” potensiometri yordamida (uni soat strelkasi yo‘nalishida aylantirib va shu tariqa uning qiymatini oshirib) “I₁” ning foto qabul qilgich chiqishida signal paydo bo‘lishini taminlaydigan qiymatini qo‘ying. So‘ngra I₁ tok qiymatini va modulyatsiyalovchi signal amplitudasini oshirib (buning uchun modulyatsiyalovchi signal potensiometri buragichini soat strel kasi bo‘yicha aylantirib) qabul qilinadigan optik signal amplitudasining imkon qadar katta qiymatiga erishing.

Zarurat tuzilganida ostsillograf ikkinchi kanali “V/del” almashlab ulagichi holatini o‘zgartiring. Ostsillogramma taxminan 4.1-rasmda keltirilgan ko‘rinishiga ega bo‘ladi.

 

3.9. Keyingi o‘lchashlarni olib borishning qulayligi uchun ostsillograf 1-kanalidagi signalning vertikal holatini boshqarish orqali uni ekrandan tashqariga siljiting. Ekranda foto qabul qilgich elektron bloki chiqishidan tushayotgan 2-kanal signali kuzatiladi.

3.10. Ostsillograf ekranida fotodioddan oqib o‘tayotgan tokning nol  qiymatiga mos kelgan hisob chizigini hosil qiling. Buning uchun quyidagilarni bajaring:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI”  elektron bloki yuza sirtidagi I1 tokni boshqaruvchi potensiometr buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘naltirishda oxirgi holatga qo‘yish. Bunda modulyatsiyalovchi signal amplitudasi nolga teng bo‘ladi - modulyatsiya bo‘lmaydi;

- “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirtidagi almashlab ulagich tugmasini bosib - “nolga qo‘ying”. Bunda fototok kuchaytirgichi yerga ulanadi, bu fotodiod tokining nol qiymatiga mos keladi;

- ostsillograf ekranida to‘g‘ri chiziq paydo bo‘ladi. 2-kanal signalining  vertikal holati ( ) ni boshqarish yo‘li bilan ostsillograf ekranida o‘tkazilgan graduirlovchi to‘rning quyi chizig‘iga mos kelgan holatga suring (4.2-rasmdagi quyuq chiziq).

- “NOLGA QO‘YISH” almashlab ulagich tugmachasini bosing. Bunda ostsillografning 2 - kanali siljiydi (4.2-rasm). Ushbu holda yuqorida qaydetilgan tiziqning holati fotodiodning qorong‘ilik toki bilan belgilanadi (modulyatsiya signali yo‘q va I₀ tokining qiymati lazer diodining bo‘sag‘a toki I_bo‘s. ga teng qilib olingan).

 

3.11 “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₁” potensiometr buragichini soat strelkasi bo‘yicha signalning maksimal amplitudasiga erishilgunicha aylantirish orqali “I₁” tok qiymatini asta-sekin oshiring. Qiymatnig nazorati ostsillograf ekrani bo‘yicha olib boriladi.

3.12. Lazer diodi nurlanishining impulsli signal ta’siridagi modulyatsiya chuqurligi va I₀ tok orasidagi bog‘lanishni tadqiq etish.

Buning uchun quyidagi amallarni bajarish lozim:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi modulyatsiyalovchi tok amplitudasini  boshqaruvchi “I₁” potensiometr yordamida uning I₁=20 mA qiymatini qo‘ying,

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi I₀ toki boshqaruvchi potensiometri yordamida bu tokning qiymatini qo‘ying;

 - ostsillograf ekranida kuzatilgan ostsillogramma bo‘yicha P_min va P_max qiymatlarni aniqlang (4.3-rasm). Bu qiymatlar fotodiod bilan qayd etilgan signalning minimal va maksimal sathlariga mos keladi;

- o‘lchashlar natijalarini 4.1-jadvalga kiriting.

- o‘lchashlarni I₀ tokning o‘qituvchi qo‘rsatgan barcha qiymatlari uchun davom etdiring.

                

                                                                                       4.1-jadval            

                            Modulyatsiya koeffitsiyentining I₀ tokka bog‘liqligi

I0 (mA)
Pmin (mm)
Pmax (mm)
m

 

3.13. 4.1-jadvalning eksperimental natijalari bo‘yicha modulyatsiya koeffitsiyentini quyidagi miqdorni munosobat bilan aniqlang:

 

                                 M = (P_max-P_min)/(P_max+P_min).                             (4.1)

 

 

                                                                                                

3.14. 4.1-jadval ma’lumotlariga ko‘ra modulyatsiya koeffitsiyenti m va I tokorasidagi bog‘lanish grafigini chizing.                                                                       

3.15. Lazer nurlanishini impulsli signal tasiridagi modulyatsiya chuqurligi va fotodiodga quyilgan siljish kuchlanishi U_siljish orasidagi bog‘lanishni tadqiq eting. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₀” potensiometri yordamida I₀ tokning lazer diodi bo‘sag‘a toki I_bo‘s. ga teng qiymatiga erishing;

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtida-demodulyatsiyalovchi tok amplitudasini boshqaruvchi “I₁” potensiometr yordamida modulyatsiyalovchi tok amplitudasining I₁= 20 mA  qiymatiga erishing;

- “FOTO QABUL QILGICH“ elektron bloki paneli yuza sirtidagi “SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH” potensiometri buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

- ostsillograf ekranida kuzatilayotgan ostsillogramma bo‘yicha  P_min va P_max kattaliklarni aniqlang (4.3-rasm). Bu kattalik fotodiod qayd etgan signalning minimal va maksimal sathlariga mos keladi.

- o‘lchashlar natijalarini 4.2-jadvalga kiriting;

- siljish kuchlanishi U_silj. ni mumkin bo‘lgan minimal qiymatdan (“qo‘pol”, ”aniq”) potensiometri buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda burib oxirgiholatga qo‘ygan holda 5V gacha o‘qituvchi ko‘rsatgan qadam bilan P_min. va P_maks. kattaliklar qiymatlarini o‘lchashlarni bajaring. O‘lchashlar natijalarini 5-jadvalga kiriting.

3.14. 4.2-jadvaldagi eksperiment natijalari bo‘yicha 3.13 bandda keltirilgan miqdoriy munosabatdan foydalangan holda modulyatsiya koeffitsiyentini aniqlang.

3.15. 4.2-jadval natijalarida foydalanib,modulyatsiya koeffitsiyenti va fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishi orasidagi bog‘lanish grafigini tuzing.

 

 

 

 

                                                                                                4.2-jadval

Modulyatsiya koeffitsiyenti m va siljish kuchlanishi U_silj

orasidagi bog‘lanish

Usilj (V)
Pmin (mm)
Pmaks (mm)
m

 

3.16. I₀ va I₁ kattaliklarning qiymatlarini o‘qituvchining qo‘rsatmasiga ko‘ra qo‘ying. 1-kanal signali vertikal holatini boshqarish orqali modulyatsiya signalini ekranga chiqaring. Bunda ikkinchi kanal signali holatini boshqarish organlari nolli hisoblash sathining holati o‘zgarmasdan qolishi uchun boshlang‘ich holatda qolishi kerak. 1-kanal bo‘yicha kuzatilayotgan modulyatsiyalovchi signal va ikkinchi kanal bo‘yicha kuzatilayotgan foto qabul qilgich tomonidan qabul qilingan signalning ostsillogrammalarini chizing. Ostsillogrammada nolinchi sath holatini belgilang.

3.17. Koaksial kabelni “KTZ” uyachasidan “KT2” uyachasiga qayta ulang. Bunda ekranda ostsillograf ekranida lazer diodi bo‘yicha kuzatilayotgan damlash toki ostsillogrammani chizing.

3.18. O‘lchashlar o‘tkazib bo‘lingandan so‘ng ikkala elektron bloklari panellari yuza sirtlaridagi barcha potensiometrlar buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatda qo‘ying.

 - ikkala elektron bloklarida «TARMOQ» tumblerlarini uzib qo‘ying.

 

4. Hisobot mazmuni

 

4.1. Laboratoriya maketining tarkibiy sxemasini keltiring.

4.2. Hisoblashlar va o‘lchash natijalarini tavsiflang

4.3. Damlash toki ostsillogrammasini chizing

4.4. Olingan natijalar bo‘yicha xulosalarni tavsiflang.

 

5. Nazorat savollari

 

1. Yorug‘lik nurlanishi optik eltuvchisini modulyatsiyalash jarayoniga ta’rif  bering.

2. Optik eltuvchini yorug‘lik to‘lqinining qaysi parametrlari bo‘yicha

    modulyatsiyalash mumkin?

3. Optik eltuvchini modulyatsiyalashning qanday usullari mavjud?

4. Optik eltuvchini to‘g‘ri, tashqi va ichki modulyatsiyalash jarayonlariga    

    tafsif bering.

5. Yorug‘lik diodi va lazer diodi intesivligini analog elektr signali

    ta’sirida modulyatsiyalash jarayonini tavsiflang.

6. Yorug‘lik diodi va lazer diodi intesivligini raqamli elektr signali

    ta’sirida modulyatsiyalash jarayonini tavsiflang.

7. Tashqi va ichki optik modulyatsilashda qaysi fizik hodisalardan foydalaniladi?

 

 

5-laboratoriya ishi

 

“LAZER DIOD NURLANISHINING ANALOG MODULYATSIYA JARAYONINI TADQIQ ETISH”

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1. Lazer diodi nurlanishi intensivligini analog modulyatsiya jarayonini va vatt-amper xarakteristikasidagi ishchi nuqta holatining optik signal shakliga ta’sirini tadqiq etish.

1.2. Lazer diodi nurlanishi intensivligi va modulyatsiya koeffitsiyentining vatt-amper xarakteristikasidagi ishchi nuqta holati orasidagi bog‘lanishni tadqiq etish.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishini bajarishga tayyorlanayotganda quyidagi ishlarni amalga oshirish zarur:

- hisobat uchun laboratoriya ishi  mavzusiga oid nazariy qismning mazmunini - yorug‘lik nurlanishi optik eltuvchisini modulyatsiyalash jarayonining mohiyati, optik eltuvchini to‘g‘ridan-to‘g‘ri (bevosita), tashqi va ichki modulyatsiyalash usullari,  lazer diodi intesivligini analog elektr signali ta’sirida modulyatsiyalash jarayoniga  oid ma’lumotlarni o‘rganish;

- laboratoriya ishini bajarishga mo‘ljallangan uskunaning tuzilishini             o‘rganish va olingan natijalarni qayd etish jadvali sahifasini  tayyorlash;

 - [1]- adabiyotning 182- 207  sahifalari, [2]- adabiyotning 84-94  sahifalari, [6]- adabiyotning 173, 231-238 sahifalari, [7]- adabiyotning 164-178  sahifalari, [8]- adabiyotning 72 sahifalaridagi ma’lumotlarni o‘rganish.

 

          3. Laboratoriya ishni bajarish tartibi

 

3.1. O‘qituvchi ko‘rsatmasiga muvofiq “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki optik chiqishini “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki optik kirishi bilan bir modali optik tola (sariq rangli  himoya qobig‘ili) yoki ko‘p modali optik tola (jigarrang rangli himoya qobig‘ili) shnur yordamida ulang.

3.2. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining boshqarish organlarini boshlang‘ich holatga qo‘ying:

- «I₀», «I₁»toklarni boshqaruvchi potensiometrlar buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying;

- “DISPERSIYA”, ”SHOVQIN” tugunli almashlab ulagich tugmachasini bosilmagan holatga qo‘ying;

- Impulsli modulyatsiya “MODULYATSIYA” almashlab ulagichi tugmachasini bosilmagan holga qo‘ying.

-Analog modulyatsiya “MODULYATSIYA” almashlab ulagichi tugmachasini bosilgan holga qo‘ying

 - “MODULYATSIYA”, ”DISPERSIYA”, ”SHOVQIN” potensiometrlarining  buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishida oxirgi holatga qo‘ying.

- “TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda tegishli indikator yongan    holatga  o‘tadi.

- “YORUG‘LIK MANBAINI TANLASH” almashlab ulagich tugmachasini tanlangan 1,3 mkm yoki 1,5 mkm to‘lqin uzunligida nurlanuvchi lazer diodini  ulaydigan holatga qo‘ying. Bunda tegishli optik rozetka ustidagi nazorat yorug‘lik diodi yonadi.

 - “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki boshqarish organlarini boshlang‘ich holatga qo‘ying:

- “SILJISH  KUCHLANISHINI BOSHQARISH” potensiometri  buragichni soat  strelkasiga qarshi yo‘nalishida oxirgi holatga qo‘ying;

- “NOLGA QO‘YISH” almashlab ulagich tugamachasini bosilmagan holatga qo‘ying;

- “SEZGIRLIK” almashlab ulagich tugmachasini 1- holatga qo‘ying;

- “TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda tegishli yorug‘lik diodi yongan holatga o‘tadi.

 - “SILJISH NURLANISHINI  BOSHQARISH” potensiometri buragichi yordamida panel yuza sirtida  o‘qituvchi ko‘rsatmasiga ko‘ra panel yuza sirtidagi asbob bo‘yicha kuchlanishning berilgan qiymatini qo‘ying.

 3.4. Laboratoriya maketi tarkibiga kiruvchi koaksial kabelar yordamida quyidagi ulashlarni bajaring:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “KT3”  uyachasini ostsillografning 1-kanali kirishi  bilan ulang.

- “OPTIK SIGNAL MANBAI“ elektron bloki paneli yuza sirtidagi «OSTSILLOGRAF SINXRONIZATSIYASI” uyachasini ostsillograf sinxronizatsiyasi kanali kirishi bilan ulang;

- “FOTO QABUL QILGICH“ elektron bloki paneli yuza sirtidagi “KUCHAYTIRISH CHIQISHI” uyachasini ostsillografning ikkinchi kirish kanali bilan ulang.

3.5. Ostsillografni manbaga ulang. Ikkala kanal kirishlarini signalning o‘zgarmas tashkil etuvchisini kuzatishni ta’minlovchi ochiq kirish (=) holatiga qo‘ying. Qizigandan keyin ostsillograf ekranida uning ikkita kanaliga tegishli ikkita gorizontal razvertka (yoyish) chizig‘i paydo bo‘ladi. Zaruriyat tug‘ilganida tasvirlar chizig‘ining yorqinligini, fokuslanishini va tasvirning vertikal va gorizontal yo‘nalishlarda markazlashuvini o‘zgartirish orqali to‘g‘rilang.

3.6. ”OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₀”tokini boshqaruvchi potensiometr yordamida I₀ tokining 10 mA qiymatini  qo‘ying.

3.7. Ostsillograf ekranida uning ikkinchi kanalidagi signal uchun nol sanoq chizig‘ini qo‘ying. Bu chiziq fotodiod tokining nol qiymatiga mos keladi. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining paneli yuza sirtidagi “MODULYATSIYA” potensiometri buragichining soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatda turganini tekshiring. Bunda modulyatsiyalovchi signal amplitudasi nolga teng – modulyatsiya mavjud emas;

- “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki panelining yuza sirtidagi “NOLGA QO‘YISH” almashlab ulagich tugmachasini bosilgan holatga qo‘ying, ya’ni, foto qabul qilgichni kalibrlashni ulang). Bunda fototok kuchaytirgichi yerga ulanadi va  bu fotodiod tokining nol qiymatiga mos keladi;

- ostsillograf ekranida to‘g‘ri chiziq paydo bo‘ladi. 2-kanal signalining  vertikal ( )  holatni boshqarish yo‘li bilan uni ostsillograf ekranida o‘tkazilgan graduirlovchi to‘rning quyi chizig‘iga mos kelgan holatga suring. Ekrandagi sanoq boshlanadigan chiziq holatini xotirada saqlash lozim. Foto qabul qilgichni kalibrlashni ulovchi “NOLGA QO‘YISH” almashlab ulagich tugmachasini bosilgan holatga o‘tkazing. Bunda ostsillograf ikkinchi kanalidagi signalga tegishli to‘g‘ri chiziq yuqoriga siljiydi. Bu holda sanoq boshlanadigan chiziqning holati fotodiodning qorong‘ilik toki va lazer diodi nurlanishining o‘zgarmas sathi bilan aniqlanadi. Bu sath lazer diodidan oqib o‘tadigan tokning I₀ = 10 qiymatiga mos keladi.

3.8. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining paneli yuza sirtidagi “MODULYATSIYA” (ikkinchi qatorda joylashgan analog modulyatsiya indeksli) potensiometr buragichini soat strelkasi bo‘yicha burab ostsillografning birinchi va ikkinchi kanallarida sinusoidal signallar paydo  bo‘lishiga erishing. Potensiometr buragichini oxirigacha burab analog signal amplitudasining maksimal qiymatini qo‘ying. Birinchi kanalda modulyatsiyalovchi signal, ikkinchi kanalda foto qabul qilgich chiqishidagi signal kuzatiladi. Signallar ostsillogrammalarini chizib oling. Ikkinchi kanaldagi foto qabul qilgich chiqishidagi signal uchun albatta nol sathini belgilang.

3.9. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining paneli yuza sirtidagi I₀  tokni boshqaruvchi potensiometr yordamida bu tokning qiymatini kamaytirib, foto qabul qilgich chiqishidagi signalning buzilishi paydo bo‘lishiga erishing. Foto qabul qilgich chiqishidagi signal uchun nol sathini belgilangan holda signallar ostsillogrammani chizib oling.

3.10. Keyingi o‘lchashlarning qulayligi uchun birinchi kanal signalining vertikal ( ) holatini boshqarish yo‘li bilan bu signalni ekrandan tashqariga siljiting. Bunda “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki chiqishida ikkinchi kanal signali kuzatiladi.

3.11. Lazer diodi nurlanish intensivligining analog signal ta’siridagi modulyatsiyasi chuqurligining I0toki kattaligiga bog‘liqligini tadqiq eting. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

 - “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining paneli yuza sirtidagi I₀  tokni boshqaruvchi potensiometr yordamida bu tokning joriy qiymatini qo‘ying.;

- “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokining paneli yuza sirtidagi “MODULYATSIYA” potensiometri buragichini burab modulyatsiyalovchi signal amplitudasini foto qabul qilgich chiqishidagi signal shaklini buzilmaydigan qilib to‘g‘rilang.

- ekranda kuzatiladigan ostsillogramma bo‘yicha fotodiod tomonidan qayd qilingan signalning minimal va maksimal  sathlariga mos kelgan P_min va P_max qiymatlarini o‘lchang.

- o‘lchashlar natijalarini 5- jadvalga kiriting;

- o‘lchashlarning I₀  tokning o‘qituvchi tomonidan ko‘rsatilgan barcha qiymatlari uchun qaytaring.

 

 

 

 

                                                                                                 

 5.1- jadval

Modulyatsiya koeffitsiyenti m ning I₀  tokning qiymatiga bog‘liqligi

 

I0 (mA)
Rmin (mm)
Rmaks (mm)
m

 

3.12. 5.1- jadvalda keltirilgan tajriba ma’lumotlari  bo‘yicha quyidagi miqdoriy munosabat orqali modulyatsiya koeffitsiyentini hisoblang:

 

                                         m=(P_max-P_min)/(P_max+P_min).                                 (5.1)

 

5.1- jadval natijalari bo‘yicha modulyatsiya m ning I₀ tokning qiymatiga bog‘liqligi grafigini chizing.

 

                                          4. Hisobot mazmuni

 

4.1. Laboratoriya maketining tarkibiy sxemasini keltiring.

4.2. Hisoblashlar va o‘lchash natijalarini tavsiflang

4.3. Damlash toki ostsillogrammasini chizing

4.4. Olingan natijalar bo‘yicha xulosalarni tavsiflang.

 

5. Nazorat savollari

 

1. Yorug‘lik nurlanishi optik eltuvchisini modulyatsiyalash jarayoniga ta’rif  bering.

2. Optik eltuvchini yorug‘lik to‘lqinining qaysi parametrlari bo‘yicha     modulyatsiyalash mumkin?

3. Optik eltuvchini modulyatsiyalashning qanday usullari mavjud?

4. Optik eltuvchini to‘g‘ridan-to‘g‘ri (bevosita), tashqi va ichki modulyatsiyalash jarayonlariga tafsif bering.

5. Yorug‘lik diodi va lazer diodi intesivligini analog elektr signali ta’sirida modulyatsiyalash jarayonini tavsiflang.

6. Optik nurlanishni tashqi va ichki usul bilan modulyatsilashda qaysi fizik hodisalardan foydalaniladi?

 

6. Nazariy qism

(4, 5-laboratoriya ishlariga oid)

 

TOAT larda optik eltuvchini axborot oqimiga monand ravishda modulyatsiyalash  usullari

           Ma’lumki, axborotlar oqimini optik tola bo‘ylab uzatish optik eltuvchi - yorug‘lik to‘lqinini axborot signaliga monand tarzda o‘zgartirishni taqazo etadi.  yorug‘lik nurlanishning bir yoki bir necha parametrlarini elektr (tok yoki kuchlanish), tovush,  mexanik yoki optik signal ta’sirida vaqt yoki fazo bo‘yicha berilgan qonuniyatga ko‘ra o‘zgartirishdan iborat mazkur jarayonni optik nurlanishni modulyatsiyalash jarayoni deb ataladi.

Yorug‘lik nurlanishini soddalik uchun yassi monoxramatik to‘lqin deb faraz  qilinsa, uning vaqt va fazo bo‘yicha tarqalishi fizik optikadan yaxshi ma‘lum bo‘lgan  quyidagi tenglama orqali ifodalanadi:

 

                                      E(x,t)=E_mcos[2π(υt-υn/S₀x+φ₀)],                          ( 5.2)

 

bu yerda E - yorug‘lik to‘lqini elektr maydonining kuchlanganligi; E_m - mazkur elektr maydon kuchlanganligining amplitudasi, υ - tebranishlar chastotasi, t - vaqt, n - muhitning sindirish ko‘rsatkichi, S₀ - yorug‘likning vakumdagi tezligi, x - nurlanishning tarqalish yo‘nalishi bo‘yicha koordinata, φ₀- tebranishlarning boshlang‘ich fazasi.

           (1.2) tenglamadan ko‘rinadiki, optik eltuvchini axborot signaliga mos ravishda modulyatsiyalash jarayonini yorug‘lik to‘lqinining amplitudasi, chastotasi, fazasi va qutblanish vektorining yo‘nalishini o‘zgartirish orqali amalga oshirish mumkin.  Optik signal tola bo‘ylab tarqalib, so‘ngra  foto qabul qilgichga tushadi. Zamonaviy foto qabul qilgichlar yorug‘lik nurlanishini faqat intensivlik bo‘yicha qayd etadi. Shu sababdan intensivlik bo‘yicha modulyatsiyalash jarayonidan eng keng foydalaniladi. Boshqa turdagi modulyatsiyalash jarayonlaridan foydalanilganida, dastlab u yoki bu usulda modulyatsiyalangan nurlanishni intensivlik bo‘yicha modulyatsiyalangan signalga o‘zgartirish talab etiladi.             

          Yorug‘lik nurlanishini  modulyatsiyalashning turli xil usullari  mavjud. Ulardan birinchisi to‘g‘ri modulyatsiya usuli bo‘lib, unda yorug‘lik manbai – yorug‘lik diodi yoki lazer diodi nurlanishining modulyatsiyasiga ulardan oqib o‘tadigan injeksiya tokini o‘zgartirish yo‘li bilan erishiladi (5.1, a- rasm).

Tashqi modulyatsiya deb atalgan ikkinchi usulda yorug‘lik manbaidan tarqalayotgan o‘zgarmas (modulyatsiyalanmagan) yorug‘lik oqimi maxsus qurilma –modulyator yordamida modulyatsiyalanadi (5.1b- rasm). Va nihoyat, agar tegishli modulyator bo‘lsa, uni lazer rezonatoriga kiritish va shu tarzda ichki modulyatsiyani amalga oshirish mumkin (5.1, v- rasm). Bundan ko‘rinadiki, ichki modulyatsiya mohiyat e’tibori bilan to‘g‘ri modulyatsiyaning bir turi hisoblanadi.

Optik eltuvchini to‘g‘ri modulyatsiyalash  usulini ro‘yobga chiqarish optik aloqa tizimlarida qo‘llaniladigan yorug‘lik manbalari - yorug‘lik diodi va lazer diodining muhim xususiyatlaridan hisoblangan  yetarli darajadagi tezkorlik va shu munosabat bilan ularda kechadigan fizik jarayonlarni elektr signali yordamida samarali boshqarish imkoniyatining mavjudligi bilan bog‘liq. Bu hol mazkur asboblarning ish jarayonini belgilovchi noasosiy zaryad tashuvchilar yashash vaqtining kichikligi bilan tushuntiriladi. Chunonchi, hisoblashlarning ko‘rsatishicha, ko‘p modali lazerlar yordamida 400 Mbit/s tezlikli impuls - kodli modulyatsiyani yetarli darajada osonlik bilan amalga oshirish mumkin. Bir modali lazer diodlaridan foydalanish esa, uzatish tezligini bir necha gigogerslargacha oshirish imkonini beradi. Hozirgi vaqtda 14 GGs va undan yuqori tezliklarda ishlovchi lazer diodlari mavjud.

 

 

 

	Modulyatsiyalangan manba
			Modulyatsiyalanma-gan manba		Modulyator

 

                  

 

 

 

                                                                                      

    Boshqaruvchi signal                                                               Boshqaruvchi signal                                                                                          

                    a)                                                                                              b)

 

Aktiv muhit

Modulyator

                                                                                                       

 

                                                                                                          Lazer rezonatori

 

                                                                              v)

5.1- rasm. Yorug‘lik nurlanishini to‘g‘ridan to‘g‘ri, (a), tashqi (b) va

ichki (v) modulyatsiyalash  usullari

 

Spontan tabiatga ega bo‘lgan nomonoxromatik va nokogerent nurlanish manbai bo‘lgan yorug‘lik diodlari uchun faqat ularni qo‘zg‘atish yo‘li bilan amalga oshiriladigan intensivlikni to‘g‘ri modulyatsiyalash usulidan foydalanish mumkin. Yorug‘lik diodlarida nurlanish quvvati ulardan oqib o‘tadigan injeksiya tokining ortishi bilan chiziqli tarzda o‘zgaradi va uning qiymati faqat issiqlik effektlari bilan cheklanadi.

Yorug‘lik nurlanishini analog va raqamli signallar ta’sirida modulyatsiyalash mumkin.

Yorug‘lik manbai – yorug‘lik diodi va lazer diodida analog elektr signali ta’sirida intensivlik bo‘yicha modulyatsiyalash jarayoni quyidagi tarzda ro‘y beradi.  Yorug‘lik manbaiga qo‘yilgan analog ko‘rinishdagi elektr signali nurlanish quvvatining xuddi shunday qonuniyat bilan o‘zgarishiga olib keladi (1.5-rasm). Bunda yorug‘lik manbaining P₀ va I₀ parametrlar bilan belgilanadigan ishchi nuqtasi vatt-amper xarakteristikasi chiziqli bo‘lagining o‘rtasida joylashadigan qilib olinadi.

Modulyatsiya A ishchi rejimida amalga oshiriladi va bu hol uchun modulyatsiya koeffitsiyenti quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

 

    m(I_maks-I_min)/( I_maks+ I_min)= I_d/I_o=(P_maks-P_min)/(P_maks+P_min),   (5.3)

 

 bu yerda I_d – modulyatsiya signali tokining ta’sir etuvchi qiymati.

Analog signal ta’siridagi modulyatsiya jarayoni vatt-amper harakte-ristikasining yuqori darajadagi chiziqliligini (yoki garmonikalar amplitudasining kichikligini) talab etadi. Nochiziqli buzilishlarni kamaytirish uchun modulyatsiya chuqurligini kamaytirish (bu hol qabul chog‘idagi signal/shovqin nisbatining pasayishiga olib keladi) yoki bu buzilishlarni kompensatsiyalashni amalga oshirish mumkin. Keyingi holda yorug‘lik manbai nurlanish xarakteristikasi nochiziqligini kompensatsiyalashning dastlabki buzilishlarni kiritish, faza modulyatsiyasi, yarim dastlabki buzilishlar yoki teskari manfiy bog‘lanish usullaridan foydalaniladi.

 

 

5.2-rasm. Yorug‘lik manbai – yorug‘lik diodi yoki lazer diodi intensivligini analog elektr signali ta’sirida modulyatsiyalash jarayoni

 

Yorug‘lik intensivligini raqamli elektr signali ta’sirida modulyatsiyalanganida injeksiya tokining sakrab ortishi va nurlanishning boshlanishi orasida kechikish vujudga keladi. 5.3-rasmda  lazer diodi tokining sakrab ortishi va sakrab kamayishi bilan bog‘liq uzilish va ulanish jarayonlari aks ettirilgan.

 

 

5.3-rasm. Lazer diodi nurlanishi intensivligini raqamli elektr signali ta’sirida modulyatsiyalash jarayoni

 

Tok sakrab ortganida,  avval U kuchlanish ortadi, keyin esa t_c kechikish va τ_ort ortish vaqtlari bilan nurlanish boshlanadi. Tok uzilganda nurlanish intensivligi taxminan vaqt doimiysi τ ga teng bo‘lgan eksponensial qonun bo‘yicha  kamayadi. Kuchlanish esa, yanada sekinroq sur’at bilan kamayadi.

Raqamli modulyatsiyalash chog‘ida kechikish vaqtini kamaytirish uchun lazer diodiga bo‘sag‘a tokiga mos kelgan kuchlanishdan kattaroq kuchlanish qo‘yish kerak. Bu holda kechikish vaqti faqat o‘sish va kamayish vaqtlari bilan aniqlanadi. Bu vaqtlar impuls davomiyligini eng kamida 2τ qadar kengaytiradi. Shunday qilib, kechikish vaqti τ ning qiymati lazer diodining chastotaviy xossalarini belgilaydi.

 

      “Optik liniya traktining modeli” o‘quv laboratoriya qurilmasi

 

1. Qurilmaning umumiy xarakteristikasi

 

Ushbu qurilma asosida quyidagi laboratoriya ishlari bajarilishi mumkin:

1. Lazer diodi va foto qabul qilgichning xarakteristikalarini tadqiq etish.

2. Lazer diodining imulsli modulyatsiya jarayonlarini tadqiq etish.

3. Real optik aloqa liniyasining qabul qiluvchi oxirida signal shaklini modellashtirish.

4. Lazer diodining analog modulyatsiya jarayonlarini tadqiq etish.

5. Tolali yorug‘lik uzatgichi so‘nish koeffitsentini o‘lchash.

Yuqorida sanab o‘tilgan laboratoriya ishlarini bajarish:

 - lazer diodi vatt-amper xarakteristikasini o‘lchash va shu asosda mazkur asbobning ishchi nuqtasini aniqlash va undan yorug‘lik nurlanish quvvatining impulsli va analog modulyatsiyasini amalga oshirishda foydalanish;

- fotodiod tomonidan hosil qilingan fototokning uning sirtiga tushadigan yorug‘lik quvvatiga bog‘liqligini tadqiq etish va shu asosda ushbu  asbobning yorug‘lik nurlanishining berilgan diapazonidagi spektral sezgirligini aniqlash;

- impulsli va analog modulyatsiya signallari uchun modulyatsiya chuqurligining lazer diodi vatt-amper xarakteristikasidagi ishchi nuqta holatiga bog‘liqlikni tadqiq etish;

- real optik liniyada o‘zgaruvchan attenyuator yordamida so‘nishni, modulyatsiyalovchi impuls shaklini oldindan buzish yo‘li bilan dispersiyaga oid buzilishlarni va optik aloqa liniyasi bo‘yicha uzatilayotgan yorug‘liksignaliga boshqariladigan sathli shovqinlarni kiritish yo‘li bilan real optik liniyadagi jarayonlarni modellashtirish imkonini beradi.

 

3.     Laboratoriya qurilmasi funksional sxemasining tavsifi

 

Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi 5.3-rasmda keltirilgan. Uning tarkibiga quyidagicha elementlar kiradi:

1. Universal kasseta (splays-plastina), u tolali yorug‘lik uzatgichini payvandlab, uning termik ulangan joyini mahkamlash uchun xizmat qiladi.

2. To‘rt tolali bir modali (sariq rangli himoya qobiqli) kabelning bir tomondan SC/SPC turidagi konnektorlar(to‘rt tolali SC/SPC-4, DST/4/SM 9/125) bilan tugallangan ikki bo‘lagi. Uchta (to‘rttadan) yorug‘lik uzatgich bu bo‘laklarining tugallangan tomonlari juftlab payvandlash yo‘li bilan o‘zaro ulangan. Payvandlangan joylarni himoyalovchi, issiqlik yo‘li bilan joylashtirilgan naychalar 1 kassetada mahkamlangan.  

3. To‘rt tolali ko‘p modali (jigarrang rangli himoya qobiqli) kabelning bir tomondan SC/RC turdagi konnektorlar bilan  tugallangan ikki bo‘lagi (to‘rt tolali SC/PC-4, SC/PC-4,DST/4/MM 50/125). Uchta (to‘rttadan) yorug‘lik uzatgich bu bo‘laklarining tugallanmagan tomonlarini juftlab payvandlash yo‘li bilan o‘zaro ulangan. Payvandlangan joylarni himoyalovchi, issiqlik yo‘li bilan joylashtirilgan naychalar kassetaga mahkamlangan.

4. Rozetkali portlar uchun mo‘ljallangan W902 seriyali ikkita kommutatsiya qutisi (devorga mahkamlanadigan kross). Qutilarda:

 - yuqori qavatda to‘rtta  SC-SC/UPC turidagi ulovchi rozetkalar (FC turidagi konnektorlar bilan tugallangan bir modali yorug‘lik uzatgichlarni ulash uchun);

-pastki qatorda SC-SC/PC turidagi to‘rtta ulovchi rozetkalar (FC turidagi konnektorlar bilan tugallangan ko‘p modali yorug‘lik uzatgichlarni ulash uchun) joylashtirilgan.

To‘rt tolali kabellarning tugallangan tomonlari qutiga mahkamlangan (ular yorug‘lik uzatgichlarining konnektorlariga tegishli rozetkalar bilan qutining ichki tomonidan ulangan).

5. Optik elementlar platasi, unda:

- ikkita keramikali markazlashtiruvchi bilan FC-D/UDC bir modali ulovchi rozetkalar;

- uzunligi 1000 m bir modali yorug‘lik uzatgichining bo‘lagidan iborat FC/UPC (FC/UPC-SM1000-FC/UPC) konnektorlari bilan tugallangan normalashtiruvchi g‘altakjoylashtirilgan.

6. Optik elementlar platasi, unda:

-FC/SM  bir modali tola uchun o‘zgarmas attenyuator-rozetka (so‘nish qiymati – 20 dB);

-FC/MM ko‘p modali tola uchun o‘zgarmas attenyuator-rozetka (so‘nish qiymati 20 dB);

- FC/SM bir modali va FC/MM ko‘p modali tolalar uchun o‘zgaruvchan (boshqariladigan) attenyuator-rozetka (so‘nish qiymati 0-20 dB) joylashtirilgan.

7. Optik elementlar platasi, unda:

- bronzali markazlashtiruvchi bilan FC-D/PC ikkita ulovchi ko‘p modali rozetkalar;

-uzunligi 200 m ko‘p modali yorug‘lik uzatgichining bo‘lagidan iborat FC/UPC(FC/PC-MM200-FC/PC) konnektorlari bilan tugallangan normalashtiruvchi g‘altak joylashtirilgan.

8. ”Optik signal manbai (OSM) elektron bloki. Uning paneli yuza sirti 5.4- rasmda keltirilgan. U 1 mVt chiqish quvvatiga ega bo‘lgan LFQ-14-P (λ=1.3mkm) va LFQ-17-P (=1.5mkm) yarim o‘tkazgichli lazer diodlari yordamida λ=1.3 mkm va λ=1.5 mkm to‘lqin uzunliklaridagi yorug‘lik nurlarining generatsiyasini ta’minlaydi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 – rasm. Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 – rasm. Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi (davomi)

 

Lazer diodlari FC/SPC turdagi konnektorlar bilan tugallangan bir modali optik tolaning bo‘laklari bilan ulangan. Ularni tashqi optik zanjirlar bilan ulangan FC/UDC (optik chiqish) turidagi va yuza paneliga chiqarilgan optik rozetkalar yordamida amalga oshiriladi.

λ=1.3 mkm yoki λ=1.3 mkm to‘lqin uzunlikli ikki yorug‘lik manbalardan birini ulash knopkali “Manbani tanlash” almashlab ulagichi yordamida amalga oshiriladi. Optik rozetkalar ishini nazorat qilish uchun maket yuzasiga yorug‘lik diodlari o‘rnatilgan, ular tegishli lazer diodi ulanganda yongan holatga o‘tadilar.

Ulangan lazer diodining ish rejimini boshqarish, lazer diodining p-n o‘tishidan oqib o‘tadigan I₀, I₁ toklarni ta’minlovchi ikkita kalit yordamida amalga oshiriladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	Manbani tanlash
			Manbani tanlash

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.4–rasm. ”Optik signal manbai (OSM) elektron bloki

Panel yuzasiga toklarning tegishli qiymatlarini o‘zgartirib beruvchi I₀ va I₁ potensiometrlarning buragichlari chiqarilgan. I₀, I₁ toklar qiymatlarini nazorat qilish NMB paneli yuzasida  joylashgan ikkita “DAMLASH TOKI, mA” raqamli indikator yordamida bajariladi. Uning yonida СР razyomli kabelni ostsillografga  ulash va lazer diodi p-n o‘tishidan oqib o‘tayotgan tok qiymatini nazorat qilish uchun “KT2” uyacha joylashgan.

Ulangan lazer diodining ishga layoqatliligini nazorat qilish - uning chiqishida nurlanish quvvatining mavjudligi bo‘yicha amalga oshiriladi. Nurlanish quvvatini o‘lchash lazer diodi korpusiga joylashtirilgan fotodiod yordamida boshqariladi. Lazer diodlaridan oqib o‘tadigan tokning qiymati ikkita “OPTIK QUVVAT, nisb.birlik” raqamli indikatorlari bilan aks ettiriladi. Indikatorlarning ko‘rsatkichlari nisbiy haraktyerga ega ekanligini YD da tutish lozim.

Optik nurlanishni modulyatsiyalash imkoni ko‘zda tutilgani uchun qurilma quvvatining nazorati uchun ikkita indikatordan foydalaniladi. Birinchi ”O‘RTACHA” indikatori ulangan lazer diodi tomonidan nurlanadigan optik quvvatning o‘rtacha sathini aks ettiradi. Ikkinchi “AMPLITUDA” indikatori nurlanish quvvatining amplitula qiymatini ko‘rsatadi. Uning ko‘rsatkichi faqat optik nurlanish modulyatsiyasi ulangan holda noldan farq qiladi.

Lazer diodi korpusiga joylashtiridgan fotodiod tokining qiymati ostsillograf yordamida amalga oshirilishi mumkin. Buning uchun CP-50 razyomli optik kabelni ulash uchun indikator yoniga “KP” uyachasi joylashtirilgan.

Elektron blokda yorug‘lik nurlanishini impulsli va analog modulyatsiyalash imkoniyati ko‘zda tutilgan. Bu rejimni ulash “MODULYATSIYA” almashlab ulagichining tegishli tugmachasini bosish yo‘li bilan amalga oshiriladi. Modulyatsiyalovchi signal amplitudasi boshqargichlari panelning yuza sirtiga chiqarilgan tegishli potensiometrlar bilan boshqariladi. Potensiometr boshqargichlari yonida СР-50 razyomli kabelni ulash va ostsillograf ekrani bo‘yicha modulyatsiyalovchi signal shakllanishini nazorat qilish uchun “KTZ”, “KT4” uyachalar joylashgan.

Elektron blokda real optik liniyada yuzaga keladigan dispersiya tufayli yuzaga keladigan buzilishlarni modellashtirish uchun modulyatsiyalovchi impuls shaklining buzilishini kiritish imkoniyati mavjud.

Bu rejimni ulash “DISPERSIYA” tugmachasini bosish orqali amalga oshiriladi. Dispersiya tufayli impulsning kengayishi buragichi panel yuza sirtiga chiqarilgan tegishli potensiometr yordamida boshqariladi. Uning yonida SR-50 razyomli kabelni ulash va ostsillograf ekrani bo‘yicha modulyatsiyalovchi signal shaklini nazorat qilish uchun “KT5” uyachasi joylashtirilgan. Elektron blokda real optik aloqa liniyasida yuzaga keladigan jarayonlarni modellashtirish uchun modulyatsiyalovchi signalga additiv shovqinlar tashkil etuvchisini kiritish imkoniyati ko‘zga tutilgan. Bu rejimga ulash “Shovqin” tugmachasini bosish yo‘li bilan amalga oshiriladi. Shovqin sathi buragichi tegishli potensiometr yordamida boshqariladi. Uning yordamida CP-50 razyomli kabelni ulash va ostsillograf ekrani bo‘yicha modulyatsiyalovchi signal shaklini nazorat qilish uchun “KT6” uyacha joylashtirilgan.

Panelning yuza sirtida foydalanilayotgan ostsillografning sinxronizatsiya kirishiga CP-50 razyomli kabelni ulash uchun “OSTSILLOGRAFNI SINXRONIZATSIYALASH” uyachasi ko‘zda tutilgan. Elektron blokning ta’minoti 220V/50Gs li tarmoqdan amalga oshiriladi. Blokni ulash kanal yuza sirtidagi yonib turuvchi “TARMOQ” tugmachasi yordamida amalga oshiriladi.

9. ”FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki. U RD-1375-r turidagi fotodiod yordamida λ=(1.3 - 1.5) to‘lqin uzunligi diapazonida optik nurlanish quvvatini o‘lchashni taminlaydi. Fotodiod FS/SPC turidagi konnektor bilan tugallangan. Uni tashqi optik zanjirga ulash FC turidagi “OPTIK KIRISH” yordamida amalga oshiriladi. Qabul qilinadigan optik signalni nazorat qilish uchun “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirtida ikkita “OPTIK QUVVAT, nisb. birl.” indikatorlaridan foydalaniladi. Ulardan birinchisi “O‘RTACHA” qabul qilinadigan optik quvvatining o‘rtacha sathini, ikkinchi “AMPLITUDA” indikatori esa, optik quvvatning amplituda qiymatini aks ettiradi. Ikkinchi indikatorning ko‘rsatkichi faqat yorug‘lik nurlanishi modulyatsiyasi mavjud bo‘lgan vaqtdagina noldan farq qiladi.

Fotodiodning sezgir yuzasiga tushayotgan yorug‘lik nurlanishi uning p-n o‘tishidan oqib o‘tayotgan tok (fototok) ning o‘zgarishini yuzaga keltiradi. O‘lchash oraliqlarinialmashlab ulash “SEZGIRLIK” tugmachasi yordamida bajariladi. “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “0.001; 0.01; 0.1; 1” tugmachalarini bosish fotodiod kuchaytirish koeffitsiyentining o‘zgarishiga olib keladi.

Fototok fotodiodining sezgir yuzasiga tushayotgan yorug‘lik quvvatining qiymatiga proporsional. Shu sababdan raqamli indikatorning ko‘rsatkichi buquvvatga proporsional bo‘ladi, biroq unga teng emas. Foto qabul qilgich yordamida yorug‘lik quvvatini o‘lchash nisbiy birliklarda amalga oshiriladi.

“FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki panelining yuza sirtiga tugmachali almashlab o‘lchagich va “NOLNI QO‘YISH” potensiometri joylashtirilgan. Oraliqlarni almashlab ulash uchun bu tugmachani bosish kerak va potensinometr yordamida “O‘RTACHA” indikatorning nol ko‘rsatkichini qo‘yish kerak.

Foto qabul qilgich panelining yuza sirtiga “SILJITISH KUCHLANISHI, V” potensiometr buragichi joylashtirilgan,uning yordamida fotodiodga qo‘yiladigan siljitish kuchlanishi o‘zgartiriladi. Bu kuchlanish qiymatining nazorati “SILJITISH KUCHLANISHI, V” raqamli indikator yordamida amalga oshiriladi.

Panelning yuza sirtiga CP-50 razyomli kabelni ulash va ostsillograf ekrani bo‘yicha qabul qilinadigan optik signal shaklini nazorat qilish uchun “KUCHAYTIRGICHNING CHIQISHI” uyachasi joylashtirilgan.

Elektron blokning ta’minoti 220V/50 Gs li tarmoqdan amalga oshiriladi. Blokni ulash yonuvchi indikatorli “TARMOQ” tumbleri bilan amalga oshiriladi.

10. Optik quvvat o‘lchagichi “ТОРAZ”, undan optik quvvatning etalon o‘lchagichi sifatida foydalaniladi. Optik quvvat uning kirishiga tolali shnur yordamida beriladi. Asbob avtonom ta’minot manbaiga va tarmoq adapteri  (11) ga ega. Asbobni ishlatish uning laboratoriya qurilmasi majmuiga kiruvchi to‘liq tasnifi asosida bajariladi.

Laboratoriya qurilmasi tarkibiga bundan tashqari qurilma elementlarini o‘zaro ulash uchun xizmat qiladigan optik tolali ulagich (OTU) lar va uning shnurlari kiradi.

Qurilma majmuiga quyidagilar kiradi:

- 3ta FC/PC konnektorli ko‘p modali ulovchi shnurlar (jigar rang  yoki ko‘k rangli himoya qobig‘ili);

- 3ta  FC/SPC konnektorili ulovchi bir modali indikatorlar (sariq rangli himoya qobig‘ili);

- 2ta  SC/PC konnektorili ko‘p modali ulovchi shnurlar (jigarrang rangli himoya qobig‘ili);

- 2ta  SC/SPS konnektorili bir  modali ulovchi shnurlar (sariq rangli himoya qobig‘ili);

- 2 ta FC/PC - SC/PS konnektorli ko‘p  modali o‘tish ulovchi shnurlar (jigar rang rangli himoya qobig‘ili);

- 2ta FC/SPC - SC/SPS konnektorili bir  modali o‘tish ulovchi shnurlar (sariq rangli himoya qobig‘ili).

Laboratoriya qurilmasi tarkibiga, shuningdek CP-50 razyomli uchta koaksial kabel ham kiradi. Ulardan ostsillografni elektron blokning nazorat nuqtalariga ulash va sinxronizatsiya signalini uzatish uchun foydalaniladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-laboratoriya ishi

 

OPTIK ALOQA TIZIMLARINING TUZILISH PRINSIPINI O‘RGANISH (STM-1 UZATISH TIZIMI ASOSIDA)

 

1.           Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1. SDH (STM-1) uzatish tizimining tuzilish prinsipini o‘rganish.

1.2. E₁ oqim asosida STM-1 modulining shakllanishini o‘rganish.

1.3. POH va SOH sarlavhasi vazifasini va STM-1 tizimining ko‘rsatkichini o‘rganish.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

2.1. STM-1 modulining tuzilish variantlarini o‘rganish [3-26-38-betlar].

2.2. STM-1 modulining tuzilish sxemasi (E₁ oqimi yuklanishidan shakllangan) keltirilishi zarur bo‘lgan hisobot uchun sahifa tayyorlash lozim.

2.3. [3]- adabiyotning 248-304 sahifalari, [4]- adabiyotning 17-19, 39-48 sahifalari, [5]- adabiyotning 225-264 sahifalari, [6]- adabiyotning 90-96  sahifalaridagi ma’lumotlarni o‘rganish.

 

3. STM-1 uzatish tizimi tuzilish prinsipining qisqacha tavsifi

 

         {2} dan ma’lumki, sinxron transport modullari turli oqimlarning yuklamalari asosida shakllanishi mumkin (6.1-rasm).

Mazkur rasmda quyidagi shartli belgilar qabul qilingan:

         C-11 T1=1,5 Mbit/s; triblarni qobiqlaydigan konteyner;

         C-12 T1=2 Mbit/s; triblarni qobiqlaydigan konteyner;

         C-2 T2=6 Mbit/s va E2=8 Mbit/s; triblarni qobiqlaydigan

          konteyner;

         C-3 E3=34 Mbit/s va T3=45 Mbit/s; triblarni qobiqlaydigan

           konteyner;               

         C-4 E=140 Ms-triblarni qobiqlaydigan konteyner;

         VC-11, VC-12, V-2 past sathlarning virtual konteynerlari;

         VC-3-yuqori sathning virtual konteynerlari;

         TU-11, TU-12, TU-3-trib bloklari;

         TUG-2 va TUG-2 va 3 sathga mos trib bloklari guruhlari;

         VC-3 va VC-4 – 3 va 4 sathga mos virtual konteynerlar;

         AU-3 va AU-4 – 3 va 4 sathdagi ma’muriy bloklar;

         AUG-ma’muriy guruh bloklari;

         STM-N – sinxron transport modul (N=1, 4. . . . .).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1-rasm. Trib signallaridan N-sathdagi sinxron transport modulining shakllanishi

 

Rasmda:  xn-vaqtli guruhlashtirish;            sozlash;          joylashtirish;  ST- qo’shimcha simvol.      

         Amaliyotda E1 triblardan shakllanadigan STM-1 moduli ancha keng tarqalgan. Bunday modullardan birining sxemasi 6.2-rasmda keltirilgan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2-rasm. E1 yuklama oqimlaridan STM-1 sinxron transport modulining shakllanishi

 

Rasmdan ko‘rinib turibdiki, sinxron transport modulining shakllanish jarayonida yuklamaga avval tenglashtiruvchi bitlar, shuningdek qaydlanadigan, boshqaradigan va joylaydigan bitlar qo‘shiladi. quyiroqda C-n konteyneri shakllanishida yuklama tezligini tekislash jarayonida ancha keng to‘xtaymiz, (SDH tizimi staffing jarayonida).

Shakllangan C-12 konteyneriga VC-12 POH (Path Overhead) yo‘nalishining sarlavhasi qo‘shiladi, natijada virtual konteyner shakllanadi.

         Virtual konteynyerga ko‘rsatkichning 1 bayti (PTR) ni qo‘shilishi yuklamani (TU) birinchi blokka aylantiradi. So‘ngra turli sathdagi bloklar guruhlarida yuklama bloklarini multipleksorlash jarayoni to VC-4 ning yuqori sathdagi virtual konteyneri shakllanguniga qadar yuz beradi. VC-4 POH yo‘nalishining sarlavhasi ulanishi natijasida ma’muriy blok hosil bo‘ladi, unga seksiya sarlavhasi SOH (Section Overhead) ulanadi. SON, regenerator seksiyasi sarlavhasi (RSOH) va multipleksor seksiyasi sarlavhasi (MSOH) dan iborat (6.3-rasm).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3-rasm.  STM-1 sathidagi SOH sarlavhasining tuzilishi.

Sikl 125 mikrosekund vaqt oralig‘ida uzatiladi, ya’ni 8000 sikllar/s (155520 Mbit/s)

 

         Sarlavha va ko‘rsatkichlar SDH da muhim rol o‘ynaydi, chunki ular raqamli oqimning yuklanish va bo‘shatilish jarayonlari, boshqarish va boshqa jarayonlar bilan zich bog‘langan. Shuning uchun sarlavya va ko‘rsatkichlarning ikki turi nima uchun qo‘llanilishini aniq tasavvur qilish kerak.

         Seksiya sarlavhasi (SOH) SDH tarmoqlarida boshqarish kanallarini (servis kanallarini) boshqarish, servis vazifalarini bajarish, avtomatik zahira ulagichlarni boshqarish va zahirani ta’minlash, maxsus vazifali ma’lumotlar yzatish kanallarini vujudga keltirish, tarmoqqa xizmat ko‘rsatish vazifasini ta’minlash, sifat monitoringi uchun qo‘llaniladi.

         Yo‘nalish sarlavhasi (POH) yuqori sath sarlavhasi va past sath sarlavhalari bilan birga virtual konteyner (VC) yo‘nalishlarini o‘rnatish vujudga keltirish uchun (VC); multipleksorlashtirishni tuzilishi haqida axborotlar uzatish uchun, buzilganlik signallarini uzatish uchun (alarms); tarmoqqa xizmat ko‘rsatish vazifasini ta’minlash uchun, VC doirasida sifat monitoringi uchun ishlatiladi.

         TU va AU bloklarning ko‘rsatkichlari SDH konteynerlarida yuklamalarni dinamik joylashtirish uchun qo‘llaniladi.

         SDH tizimi transport moduliga raqamli oqimning yuklanishi va bo‘shatilshi bilan bog‘liq jarayonlarni ko‘rib chiqamiz (STM-N transport moduli). Transport modulini raqamli oqimning yuklanish jarayoni 1-rasmda ko‘rsatilgan. Rasmdan ko‘rinib turibdiki, raqamli oqimning yuklanish jarayoni tenglashtirish jarayonlaridan foydalanish (bitli staffing), ko‘rsatkichlarning faolligi, shuningdek POH va SOH sarlavhalardan foydalanish bilan bog‘liq. Ma’lumki, SDH uzatish tizimida konteyner o‘lchami standartlashtirilgan. Uning o‘lchami yuklanadigan oqim tezligining maksimal yo‘l qo‘yiladigan variatsiyasini hisobga olgan holda iyerarxiya sathiga mos keluvchi PDH oqimining yuklanishi uchun kerak bo‘lganidan ancha kattadir. Raqmli oqimning yuklanishidan bitli staffing usuli bilan uni tenglashtirish ishlari bajariladi, uning uchun konteyner qismidan foydalaniladi.

         Bitli staffingning ikki turi farqlanadi:

- suzuvchi tenglashtirish ya’ni siklning boshiga nisbatan ixtiyoriy vaqt holati faqat yuklanadigan raqamli oqimlar tezligidagi farqlarni kompensatsiyalashnigina emas, unig variatsiyasini ham nazarda tutadi. Bu holda konteynyerdagi foydali yuklama tez ko‘payshi va kamayshi mumkin, bunda u konteynyerga oqimning tezlik variatsiyasi bilan yuklanishiga imkon beradi. Konteynerning bir necha qismlarida suzuvchi tenglashtirishni ta’minlash uchun o‘zgaruvchan staffing maydoni ko‘zda tutiladi. Staffingni davriy takrorlanuvchi indikatorlari o‘zgaruvchan staffing maydonida bit axborotlimi yoki tenglashtirish bitimi va bo‘shatish jarayonida yo‘qotilishi zarur ekanligi aniqlanadi;

- qayd etilgan tenglashtirish konteyner tarkibiga uning o‘lchami standartga mos bo‘lishi uchun qo‘shimcha bitlar qo‘shishni nazarda tutadi. Suzuvchi tenglashtirish jarayonida farqli ravishda, undassaffing bitlar indikatorlar bilan aynan tenglashtiriladi, qayd etilgan tenglashtirish jarayonida indikatorlardan foydalanilmaydi. Staffing maydoninig joylashish o‘rni konteyner tuzilishi bilan belgilangan.

         Sinxron transport modulida raqamli oqimning yuklanish va bo‘shatish jarayonida, odatda tenglashtirishning ikkala ko‘rinishi ham ishlatiladi. Tenglashtirish juda muhim, chunki u yuklangan oqimlarning imkonli sinxronlashdan chiqishni kompensatsiyasini, shuningdek tezlik variatsiyasini ta’minlaydi. PDH iyerarxiyasida yuklanadigan oqimlar tezligi variatsiyasining yo‘l qo‘yiladigan qiymatlari 6.1-jadvalda keltirilgan.

Past sathli virtual konteynerlarga misol tarzida 2 Mbit/s oqimning asinxron yuklanishini ko‘rib chiqamiz. Bu raqamli oqim yuklanish varianti tez-tez qo‘llaniladi (6.4-rasm).

Mazkur rasmda E1 (2048 Kbit/s) oqimning sinxron transport moduliga yuklangan bayt bo‘yicha tuzilishi berilgan, POH (V5, J2, N2 va K4) sarlavha baytlari alohida ajratib ko‘rsatilgan. Rasmdan ko‘rinib turibdiki, E1 oqimning asinxron yuklanish jarayonida qayd etilgan va suzuvchi tenglashtirishdan foydalaniladi.

 

 

 

6.1-jadval

Yuklanadigan oqimlar tezligi variatsiyalarining yo‘l qo‘yiladigan qiymatlari va konteynerlarning har xil turlari

 

Raqamli oqim tezligi, Mbit/s	Tezlik variatsiyasining maksimal yo‘l qo‘yilishi, rrt;	Konteynerlarda raqamli oqim tezligi, Mbit/s	Konteyner nomi
1,544	50	1,600	S-11
2,048	50	2,176	S-12
6,312	30	6,784	S-2
34,368	20	36,864	S-3
44,736	20	48,384	S-3
139,260	15	149,760	S-4

           

 

 

V5

R

32 bayt

R

J2

C1C20000RR

32 bayt

R

N2

C1C20000RR

32 bayt

R

K4

C1C2RRRRS1

S2DDDDDDD

31 bayt

RRRRRRRR

 

 

 

 

C – staffing indikatori

D - informatsion bit

O – sarlovxa bitlari

R- belgilangan tsaffing bitlari

         S – staffing yoki informatsion bit       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.4-rasm. Sinxron transport modulida 2 Mbit/s oqimni asinxron yuklanishi

 

        

Sarlavha tarkibiga batafsil to‘xtab o‘tamiz (6.5-rasm). Rasmdan ko‘rinib turibdiki,siklli sinxronizatsiyalash (A1, A2) haqida axborot 3 marta takrorlanadi, bu SDH va SONET ctandartlari birlashganligi bilan bog‘liq.

         D1-D12 baytlar ma’lumotlar uzatish kanalini vujudga keltiradi, u qurilgan o‘z-o‘zini diagnostikalash tizimlari va TMN tizimlarida ishlatilashi mumkin. Masalan, D baytlari vujudga keltirgan ma’lumotlar uzatishning xizmat kanalidan foydalanish, yagona markazdan tarmoqni rekonfiguratsiyalashni bajarishga imkon beradi.

 

SOH sarlavhasining tuzilishi

 

RSOH	A1	A1	A1	A2	A2	A2	C1/ J0	X	X
	B1	●	●	E1	●		F1	X	X
	D1	●	●	D2	●		D3
Ko‘rsatkich (PTR, AU)
MSOH	B2	B2	B2	K1			K2
	D4			D6			D6
	D7			D8			D9
	D10			D11			D12
	S1	Z1	Z1	Z2	Z2	M1	E2	X	X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.5-rasm.  SOH sarlavhasining tuzilishi

 

A1, A2      siklli sinxronizasiya signali;                 

D1, D3     Reg. seksiyasini boshqarish uchun192 kbit(s kanal;           

D4-D12    Mult. seksiyasini boshqarish uchun 578 kbit/s kanal; 

M1           BIP (FEBE) xatoliklarni tasdiqlash;

 B1           Aniqlik nazorati (BIP-8);

 B2           Aniqlik nazorati (BIP-24);

 C1           STM-1 identifikatori;                                        

 J0           Regenerator seksiyasining trassasi;                      

K1, K2    Zahira ulagichni boshqarish;

Z1, Z2     Kelajakdagi vazifalar otsida zahiralashtirilgan;

E1, E2     Ovozli aloqaning xizmat kanallari;                                        

 X            Milliy foydalanish uchun zaxiralashtirilgan;                                              

 F1           Boshqarish ma’lumotlari uzatish kanalini yaratish vazifa otsida zahiralashtirilgan;                                 

             Foydalanilmaydi;

 S1           Sinxronizatsiya sifati indikatori;                                 

·                         Uzatish muhitiga bog‘liq baytlar.

        

          Regenerator seksiyasining trassasi, POH sarlavhasidagi J1 bayti bajaradigan vazifalarni bajaradi. SDH tizimida testlashni o‘tkazish uchun F1 xizmat kanali muhim hisoblanadi, unda aniqlikni nazorat qilish va xatoliklarni topish natijalari haqida axborot uzatiladi. F1 bayti tarkibiga R1 regeneratorlarining identifikatorlari va S axborot bitlari kirib, u yerda xatolar haqida axborot uzatiladi (6.6-rasm).

         SOH sarlavhasining K1 va K2 baytlari ham SDH tizimi ishini tahlil qilishda katta ahamiyatga ega. Mazkur baytlar tarmoqning zaxiraviy ulanishi va tezkor rekonfiguratsiyani ta’minlaydi. Xozirgi vaqtda o‘z-o‘zini tuzatadigan tarmoqlar kontseptsiyasi keng tarqalgan, ularning harakat mexanizmi tezkor rekonfiguratsiya va zaxira resursiga o‘tish bilan bog‘liq. Xuddi shu protseduralar K1 va K2 baytlari bilan ta’minlanadi. Shuning uchun ularning tahlili zaxiralashtirish jarayonlarining ishga yaroqliligini tenglashni ta’minlaydi.

 

 

                                                  Uzatish yo’nalishi

 

S

S

R1

R2

R1

R1

R1

R1

0    0 

 

 

Me’yorda uzatish

0    1  MAJ ERR hatoligi; B1 xatolik nisbati chegara kattalikdan oshgan 

1    0  REC; siklni yo’qotish yoki signal yo’qligi

1    1  ERR MON; B1 xatolik nisbati chegara qiymati atrofida

 

6.6-rasm. F1 boshqarish kanalining tuzilishi

 

POH sarlavhasining tuzilishi

 

         POH yo‘nalish sarlavhasi konteynerlarning uzatish sifati parametrlarini nazorat qilish funksiyasini bajaradi. U konteynerni shakllanish nuqtasidan to tarqalish nuqtasigacha yo‘nalish bo‘ylab harakat qilishda birga bo‘ladi. POH sarlavhasi tuzilishi va o‘lchami mos konteyner turi bilan aniqlanadi. Demak, sarlavhaning ikki asosiy turi farqlanadi:

· VC-4/VC-3 konteynerlari uchun ishlatiladigan yuqori sathli yo‘nalish sarlavhalari (HLgh-order POH-HO-POH);

· VC-3/VC-2/VC-1 konteynerlari uchun ishlatiladigan past sathli yo‘nalish sarlavhalari (Low-order POH-LO-POH).

Yuqori va past sathli yo‘nalishlarning sarlavhalarini ko‘rib chiqamiz. HO-POH sarlavhasining tuzilshi 6.7-rasmda keltirilgan.

         LO-POH sarlavhasining tuzilshi 6.4-rasmda keltirilgan vasikllik takrorlanadigan 4 ta bayt-V5,J2,N2 va K4 dan iborat.

                                           

J1

B3

C2

G1

F2

H4

F3

K3

N1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.7-rasm.  POH sarlavhasining tuzilishi

 

Uzatish texnologiyasi uchun ancha muhim V5 bayt hisoblanadi, unda aniqlik nazorati, xatolar indikatsiyasi va yuklanish turi haqidagi axborotlar uzatiladi. V5 baytning tuzilishi 6.7-rasmda keltirilgan. J2, N2 va K4 baytlari HO-POH ning J1 N1 va K3 baytlarning qiymatlariga o‘xshash. qolgan barcha axborot maydonlari (C, C1, B baytlari) past sathli yo‘nalish sathida V5 baytiga birlashtirilgan.

 

 

BIP-2		RE1	RF1	L1	L2	L3	RDI
				Yuklama turining    ko’rsatkichlari
1	2	3	4	5	6	7	8
				0	0	0	Konteyner yuklanmagan
				0	0	1	Konteyner yuklangan, yuklama maxsuslashtirilmagan
				0	1	0	Asinxron yuklanish
				0	1	1	Bit-sinxron yuklanish
				1	0	0	Bayt-sinxron yuklanish
				1	1	0	0.181 bo'yicha test signali
				1	1	1	VC-AIS

 

 

6.8-rasm.  V5 baytning tuzilishi

 

         V5 bayti maydonining vazifasi: BIP-2, VC-12 ning aniqlik nazorati; REI-Remote Error Indication-BIP-2 (uzoqdagi chet xatoni) tasdiqlash xabari; RFI-Remote Fault Indication-uzoqdagi chetda xatolik; RDI-Remote Defect Indication -uzoqdagi chet xatolik nuqsonini indikatsiya-siklli sinxronizatsiya yo‘qolgan holatlarda uzatiladi.

         Ko‘rsatkichlarning birinchi funksiyalari ancha muhim hisoblanadi, chunki SDH texnologiyasining asosiy afzalligi multipleksorlash/ demultipleksorlashda qadamlash zaruriyatining yo‘qligi bilan bog‘langan. AU PTR ma’muriy bloklarning va TU PTR yuklanma bloklarining ko‘rsatkichlari itsalgan sathda sinxron transport moduliga yuklangan oqimga to‘g‘ri kirishni ta’minlaydi (6.9-rasm).

 

6.9-rasm.  Yuklamaga to‘g‘ri kirishni tashkil etuvchi mexanizm

6.9-rasmdan ko‘rinib turibdiki, SDH  uzatish tizimlarida ko‘rsatkichlarning 2 turi: ma’muriy (AU-PTR) va tributar (TU-PTR) guruhlari qo‘llanadi. Ko‘rsatkichlar H baytlari bilan hosil qilinadi. Ko‘rsatkichlarning tuzilishiga misol tariqasida 6.10-rasmda keltirilgan AU-4 ko‘rsatkichini ko‘rib chiqamiz.

 

  

 

6.10-rasm. AU-4 ko‘rsatkichning tuzilishi

 

Har bir VC-4 konteynerning boshlanishi mazkur konteynerning yuklama maydonidagi holatiga mos raqam bilan bir xillashtiriladi. Har bir shunday holat (yoki katakcha) o‘zida 3 tadan baytni birlashtiradi. 0 raqamli katakchasi bevosita SOH STM-1 tarkibidagi 9 baytli (H1-H3) ko‘rsatkichlardan keyin keladi. Standart bo‘yicha yuklama maydonida hammasi bo‘lib 782 tagacha katakcha ko‘zda tutilgan, ko‘rsatkichlar potensial holda 1023 tagacha katakchani indikatsiyalashni ta’minlay oladi. Shunday qilib, ko‘rsatkichlar virtual konteynerlar holatini indikatsiyalashni ta’minlaydi. Ko‘rsatkichlarning shakllanish mexanizmi 6.10-rasmda keltirilgan yuklamani izlash mexanizmiga teskari mexanizmini sxematik ravishda 6.11-rasmdagidek tasavvur qilish mumkin.

Ta’kidlab o‘tilganidek, SDH uzatish tizimi bo‘yicha uzatilayotgan signalning barcha yo‘li xuddi past sathli yo‘nalish, yuqori sathli yo‘nalish va fizik birlashtirishni amalga oshiruvchi multipleksor seksiyalari kabi (rasmda-E1 oqim yuklanishi) bir necha uchastkalar ko‘rinishida bo‘ladi. Shunga mos holda transport moduli shakllanishining uch sathli tartibi ajratiladi, u yerda past va yuqori sathli (Assembler) virtual konteynerlarning shakllanish vositalari va transport moduli vositalari qatnashadi. Yuklama holatining yuklanishi va multipleksorlanishida ko‘rsatkichlarga uzatiluvchi raqam beriladi. Yuklamani ajratish uchun ko‘rsatkichlar tahlilidan foydalanib, teskari tartib (Disassembler) ishlatiladi.

 

 

   Fizik bog’lanish

 

 

 

 

 

Yuqori sathning

mantiqiy marshruti

 

 

                                                                  Quyi sahxning

                                                             mantiqiy marshruti                                       

  2Mb/s                                                                                                                    2Mb/s       2Mb/s                                                                                                        

                                                                                                                                                                     

 

 

6.11-rasm. SDH signalining shakllanishini o‘zlashtirsh/izlash tuzilishi

 

         Asosiy vazifadan tashqari ko‘rsatkichlar yana bir muhim vazifani bajaradi, ya’ni axborot maydonida yuklama joylashuvini ko‘rsatadi, u faqat SDH asbob-uskunalari ishlari mexanikasini ta’riflash uchungina emas, foydalanish va o‘lchash uchun ham muhimdir. Gap SDH tizimlarida sinxronlashtirishdan chiqishning o‘rnini bosish tartiblari haqida ketyapti. SDH texnologiyasida ko‘rsatkichlarning siljish algoritmi tezliklarini tenglashtirish jarayonlari uchun qo‘llanishini ko‘zda tutadi, uni baytssaffingi tartibi sifatida qarash mumkin (chunki, ko‘rsatkich o‘lchami 3 bayt yoki 24 bitni ko‘rsatadi).

 

5. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

           5.1. STM-1 modulining shakllanish sxemasi.

           5.2. POH sarlavhasining tuzilshi.

          5.3. SOH sarlavhasining tuzilshi.

          5.4. Ko‘rsatkichlarning vazifasi.

 

 

6. Nazorat savollari

 

         6.1. SDH tizimi deb nimaga aytiladi?

         6.2. STM-1 moduli qanday shakllanadi?

         6.3. Staffing protsedurasi nima uchun qo‘llaniladi?

         6.4. POHni vazifasi va tuzilishi

         6.5. SOHni vazifasi va tuzilishi

         6.6. Ko‘rsatkichlarning vazifasi

 

 

7-virtual laboratoriya ishi

 

RAQAMLI TOLALI OPTIK UZATISH TIZIMLARINING LINIYA KODLARINI TADQIQ ETISH

 

1.      Laboratoriya ishining maqsadi

 

Raqamli liniya kodlariga bo‘lgan talablarni o‘rganish, ularning   sinflanishi va shakllanishi bilan tanishish, 1B2B sinfidagi kodlarining vaqt bo‘yicha diagrammalari va shakllanishi bilan amaliy tanishishdan iborat.

 

2.     Laboratoriya ishining mazmuni

 

2.1. 5.1-rasmda ko‘rsatilgan uzatuvchi - qabul qiluvchining umumiy  tuzilish  

sxemasi va shu sxemaning funksional tugunlarining  vazifasi bilan          tanishish.

2.2. Raqamli  TOUT (tolali optik uzatish tizim) larining liniya  kodlarining 

o‘ziga xos xususiyatlarini, ularning sinflarini va shakllanishini    o‘rganish.

2.3. BI-L  kodining signallarini qo‘llashni va kodlanish algoritmini     o‘rganish

2.4. 1B2B sinfidagi optik liniya kodlarining vaqt bo‘yicha shakllanish diagrammalari grafiklarini olish, shakllanish algoritmlarini va xususiyatlarini o‘rganish.

 

3. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

3.1. [1] adabiyotning 282-293 sahifalarini, [2] adabiyotning 107-113 sahifalarini, [5] adabiyotning 118-120 sahifalarini o‘rganish;

3.2. Hisobot uchun tayyorlangan sahifada, o‘qituvchi byergan raqamli aralashmalar uchun NRZ kodining BI-L kodiga vaqt bo‘yicha o‘zgarishini ko‘rsatish;

3.3. O‘qituvchi byergan raqamli aralashmalar uchun, berilgan kodlash algoritmi bo‘yicha (5.2 va 5.3-rasm) 1B2B sinfidagi har qanday kod uchun vaqt bo‘yicha ketma-ketlikni ko‘rsatish va raqamli optik liniya kodlarining o‘ziga xos xususiyatlarini, ularning afzalliklari va kamchiliklarini o‘rganish.

 

4. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

4.1. Virtual laboratoriya ishining ishchi oynasidagi mundarija sahifasiga kiritish.

4.2. Sichqonchaning o‘ng tomoni bilan mundarijadagi 1-tugmani bosish, «Optik tolali uzatish tizimlari haqidagi ma’lumotlar» sahifasiga kirish va asosiy tushunchalarni o‘zlashtirish. Asosiy sahifaga qaytish uchun «Mundarija» tugmasini bosish.

4.3. Sichqonchaning o‘ng tomoni bilan mundarijadagi 2-tugmani bosish, optik liniya kodlarining turlarini o‘rganish hamda shu sahifadagi «rasmlar» tugmasini bosib, NRZ kodidan BI-L kodiga o‘zgarishning vaqt bo‘yicha diagrammasini chizish.

4.4. «Ortga» tugmasini, so‘ng «mundarija» tugmalarini bosib, virtual laboratoriya ishining ishchi oynasidagi mundarija sahifasiga qaytish.

4.5. Mundarija sahifasidagi 3-tugmani bosish, optik uzatgichning tuzilish sxemasini o‘rganish va sxemani chizish.

4.6. Sichqonchaning o‘ng tomoni bilan sxemadagi «Koder» blokini bosish va virtual laboratoriya ishini bajarish sahifasigi kirish. So‘ng quyidagilar bajariladi:

4.6.1. «Kirish signali» paneliga boshlang‘ich sakkiz razryadli kodli kombinatsiyani kiritish va «Qabul qilish» tugmasini bosish.

4.6.2. «Kod turini tanlang» panelidan kod turini tanlash va «Kodlash» tugmasini bosish.

4.6.3. Bunda boshlang‘ich sakkiz razryadli kodli kombinatsiyalar raqamli liniya kodlariga o‘zgaradi. Boshlang‘ich kodli kombinatsiyalar va optik liniya kodlarining vaqt diagrammalarini hamda kodlash algoritmlarini chizib olish.

4.6.4.  «Kod turini tanlang» panelidan boshqa liniya kodlarini ham tanlab, 4.6.1. banddan 4.6.3. gacha bandlarni takrorlash.

4.7. «Mundarija» tugmasini bosib, virtual ish mundarija sahifasiga qaytish.

4.8.  Mundarija sahifasida 4-tugmani bosib, «Test savollari» sahifasiga kirish va test savollariga javob berish. 

 

5. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

5.1. BI-L kodli signallar qo‘llangan (7.4-rasm  misolida), laboratoriya ishini bajarishda olingan ossillogrammalar.

5.2. O‘qituvchi byergan sakkiz razryadli aralashmalar va 1B2B sinfli kodlar uchun kodlash algoritmi va vaqt diagrammalari grafiklari.

5.3. Ish bo‘yicha xulosalar.

 

6. Nazorat savollari

 

6.1. Optik liniya kodlariga qanday talablar qo‘yilgan?

6.2. Aniq kodlarni tanlashda qanday mezonlar bor?

6.3. 1B2B liniya kodlarining orasidagi o‘zaro qanday farq bor?

6.4. Nima uchun m ≥ 2, n > m bo‘lgan, mB nB kodlari qo‘llaniladi?

6.5. 1B2B kodlar nima bilan farqlanadi?

6.6. NRZ koddan  B1-L kodga o‘tish qanday amalga oshadi?

 

7-Nazariy qism

 

7.1.   Raqamli liniya kodlari bo‘yicha qisqacha nazariy ma’lumotlar

 

Raqamli optik signalning o‘ziga xos xususiyati shundan iboratki, liniya traktida qo‘llaniladigan ikki kutbli elektrik impulslardan farqli, ya’ni faqat bir qutbli impulslar yoki nol bo‘lishi mumkin.

Optik liniya kodlarini tanlashda qo‘yidagi mezonlardan foydalanish tavsiya etiladi:

a) signalning energetik spektri yetarlicha tor bo‘lishi kerak, bu   shovqinlarni va dispersiya maydonlarini pasayishiga imkon yaratadi;

b) energetik spektr doimiy tashkil topuvchilarga ega bo‘lmasligi va past chastotali sohalarda kichkina qiymatga ega bo‘lishi kerak;

v) liniya kodining tuzilishi, regeneratorlarda taktli sinxronizatsiya impul’slarini shakllantirish uchun, raqamli signallardan taktli chastotani oddiy ravishda ajratib olishni ta’minlashi kerak;

g) kod tuzilishi, uzatish sifatini va qurilmaning kam-ko‘stini nazorat qilishni ta’minlashi, shuningdek kodlash va dekoderlash, oddiy sxemali qurilmalarda amalga oshishini ta’minlashi kerak.

Barcha talablarni qoniqtiruvchi,  optimal kodning mavjud emasligi  tufayli, kodlash algoritmi, qo‘llanilgan signallar (7.2, 7.3–rasmlar)  kabi rasmlar asosida ma’lumotlarni olish mumkin bo‘lgan, shuningdek ularning spektrlari (7.1-jadval, 7.4-rasm) haqidagi tasavvurni beruvchi bir qancha kodlar majmuasi qo‘llaniladi.

Barcha ko‘rsatilgan kodlar eng   sodda va eng ko‘p tarqalgan 1B2B sinfiga tegishli. Buning uchun har bir impul’sning boshlang‘ich ketma-ketligi liniya kodining ikkita ikkilik simvolida qayta kodlanadi, bu liniya signalining taktli chastotasini  ikki marta oshishiga olib keladi. Spektr bo‘yicha mBnB turidagi anchagina tejamli kodlar ham mavjud, bu yerda m ≥ 2, n ≥ m. Lekin bunday kodlar uchun, kodlash va dekodlash apparaturalari ancha murakkablashadi.

 

7.2. Optik liniya kodlarini shakllantirish sxemasining tavsifi

 

Sxema, jadallik bo‘yicha raqamli signal bilan modulyatsiyalangan optik nurlanishni uzatish va qabul qilish qurilmalaridan iborat. Uzatuvchi va qabul qiluvchi sxemalar o‘zaro bir-biri bilan optik tola qirqimi orqali ulangan. Uning tuzilish sxemasi 7.1-rasmda ko‘rsatilgan.

Uzatuvchi sxemaning tuzilishiga qo‘yidagilar kiradi;

-  axborot kirituvchi blok;

-  ikkilik axborotni eslab qoluvchi registr;

-  shu axborotning indikatsiya sxemasi;

-  B1-L kodining koderi;

-  generator qurilmasi;

-  sinxrosignal uzatgichi;

-  kiritilayotgan axborotga sinxrosignalni birlashtiruvchi, vaqt bo‘yicha zichlashtiruvchi qurilma;

-  signal kuchayishi amalga oshadigan buferli bosqich;

-  elektron-kvant o‘zgartirish amalga oshadigan uzatuvchi optik modul (UOM).

Axborot kirituvchi blokda, qo‘lda, mikro almashlab ulagich yordamida    “0 va “1” logik jo‘natmalar, turli aralashmalar yig‘indisi ko‘rinishida amalga oshadi. Indikatsiya sxemasida terilgan “1” lar, ulangan yorug‘lik  (yorug‘lik nurlantiruvchi) diodlarda aks etadi, “0”lar esa  yorug‘lik diodlarida nurlanmaydi. Terilgan kod, B1-L kodi koderida o‘zgartiriladigan oddiy ikkilik NRZ (non return to zero - nolga qaytmaydigan) kodga mos keladi. BI-L  kodini qo‘llash  (7.4-rasm), oddiy raqamli qo‘shuvchi mikrosxemada “2” moduli (“ili” sxemasi bo‘lmagan) bo‘yicha amalga oshadi.

Qabul qiluvchi sxema quyidagilardan:

-  kvant-elektron o‘zgartirishni amalga oshiruvchi QQOM blokidan (QQOM – qabul qiluvchi optik modul);

- signal kuchayadigan buferli bosqichdan;

-  umumiy vaqtli signaldan, sinxrosignalni ajratib olish amalga oshadigan, sinxrosignal qabul qilgichidan;

-  qabul qiluvchi kismdagi generator qurilmasidan;

-  BI-L liniya kodini NRZ kodga o‘zgaruvchi BI-L dekoderidan;

-  qabul qilingan signal kodini eslab qoluvchi registrdan;

-  qabul qilingan signalning  indikasiya sxemasidan iborat

BI-L kodini NRZ kodiga o‘zgartirish uchun “ILI dan tashqari” sxemasi xizmat qiladi.

 

 

 

			s/s qabul qiluvchi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1-rasm. Qabul qilib uzatuvchining tuzilish sxemasi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2-rasm. 1B2B sinfli kodlarni kodlash algoritmi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1-jadval

1B2B sinfidagi kodlar

 

Kod turi	Kodlash qoidasi	Impulslarning o‘zgarishi		90% energiyani uzatishdagi chastota polosasi kengligi
		«1»	«0»
NRZ	«1» - butun intervalda  1 sath, «0» - butun intervalda  0 sath	0    T          0   T		0,86/T
RZ	T intervalning birinchi yarimida 1 sath, butun intervalda  0 sath	0   T            0    T		1,72/T
BI-L	T intervalning birinchi yarimida 1 sath, T intervalning ikkinchi  yarimida  0 sath	0   T                   0    T		2,96/ T
BI-S	«1» - T intervalning boshida  o‘tish,  «0» - T intervalning boshida va o‘rtasida o‘tish	0  T   0  T      0  T    0  T		2,96/ T
CMI	«1» - butun T intervalda 1 va 0 sathlar almashinib,  «0» - intervalning birinchi yarimida	0  T    0 T       0  T		1,7/ T
EP-1	«1» - butun T intervalda 1 va 0 sathlar almashinib, «0» - intervalning o‘rtasida o‘tish	0  T   0  T    0  T   0  T		1,52/ T
EP-2	«1» - butun T intervalda 1 va 0 sathlar almashinib,  «0» - T intervalning birinchi va ikkinchi yarimida  1 va 0 sathlar mos ravishda almashinib	0  T   0  T    0  T   0  T		1,7/ T
Miller kodi	boshlang‘ich «0» simvoliga mos ravishda 11 va 00 bloklari, «1» simvoliga esa 01 va 10 bloklari qo‘yiladi.			-

 

 

 

                            7.3-rasm. 1B2B kodli signallarni qo‘llash

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 – virtual laboratoriya ishi

 

OPTIK REGENERATORLARNI O‘RGANISH VA TEKSHIRISH

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi

 

Optik signal regeneratorining tuzilish prinsiplari va ularning asosiy xarakteristikalarini o‘lchash usullarini o‘rganishdan iborat.

 

2. Laboratoriya ishining mazmuni

 

2.1. Analog va raqamli signallarning regeneratorlarini tuzilish prinsiplarini o‘rganish.

2.2. Regeneratorning vaqt bo‘yicha ishlash diagrammasini o‘lchash va tahlil qilish.

 

3. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

3.1. [1] adabiyotning 274-281 sahifalarini, [2] adabiyotning 95-100 sahifalarini, [5] adabiyotning 186-190 sahifalarini o‘rganish;.

3.2 Regeneratorning harakterli nuqtalaridan olingan ossillogram-malarni kiritish  uchun mo‘ljallangan sahifa tayyorlash.

 

4.     Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

4.1. “Projekt 1” fayliga sichqoncha chap tugmasi bilan 2 marta bosib, virtual laboratoriya ishi oynasiga kirish.

4.2. Oynada “Virtual laboratoriya ishi”, “Nazariy ma’lumotlar”, “Nazorat savollari” tugmalari joylashgan. “Nazariy ma’lumotlar” tugmasini bosib, raqamli tolali optik aloqa uzatish tizimining liniya trakti, retranslyatorlar, ularning turlari, regeneratorlar haqida nazariy malumotlarni o’qib o’rganish.

4.3. “Virtual laboratoriya ishi” tugmasini bosish, bunda regenerator blokining umumiy sxemasi hosil bo’ladi. Sxemadagi har bir blok (qurilma) tugmalarini bosib, ularni vazifasi  bilan tanishish.

4.4. Sxemadagi “REG” bloki tugmasini bosish, bunda regenerator blokining tuzilish sxemasi hosil bo’ladi. Sxemada 1÷6 tagacha nazorat nuqtalari belgilangan.

4.5. Nazorat nuqtalari orqali sxemadagi har bir elementining kirishi va chiqishidagi signallarning vaqt diagrammalarini ko’rish mumkin. Buning uchun 1÷6 tagacha nuqtalarni ketma-ketlikda bosib, regenerator har bir blokining kirishidagi va chiqishidagi signallarning ko’rinishini, ya’ni regenerator ishining vaqt diagrammalarini shakllantirish va chizib olish kerak.

4.6. Dasturdan chiqish.

4.7. Ishchi oynadagi, “Nazorat savollari” tugmachasini bosish, bunda ishni himoya qilish uchun tayyorgarlik ko’riladigan nazorat savollari aks etadi.

 

 

 

5.  Hisobot mazmuni

 

Hisobotda retranslyator va maketning tuzilish sxemasi va olingan ossilogrammalar, tahrir qilingan natijalar bo‘lishi shart.

 

 

6. Nazorat savollari

 

1.     Optik signal retranslyatorining vazifasi nimadan iborat?

2.      Retranslyator deganda nima tushuniladi?

3.     Nimaga “retranslyator”, “ regenerator” deb ataladi?

4.     Regeneratorlarning qanday turlarini bilasiz?

5.     Nima uchun taktli chastota ajratiladi?

6.     Ta’qib impulslari qanday shakllanadi?

7.     Optik regenerator xarakteristikalari

8.     Taktli sinxronizmga kirish vaqti nimaga bog‘liq?

 

 

7. Nazariy qism

 

7.1. Optik signal regeneratorlarining tuzilish prinsiplari

 

   7.1–rasmda zamonaviy tolali optik uzatish tizimining namunaviy sxemasi ko‘rsatilgan. Shu sxemadan ko‘rishib turibdiki, optik liniya traktining oraliq (retranslyasiya) punktlarining asosiy elementlari, berilgan sifat ko‘rsatkichi bilan amalda har qanday masofaga  optik signallarni uzatishni ta’minlovchi regeneratorlar hisoblanadi.  Kabelning yorug‘lik o‘tkazuvchi tolalari orqali optik signal o‘tayotganida, uning optik tola materialida  tarqalishi va yorug‘lik nurlanishining yutilishi tufayli shaxsiy shovqinlarnin hosil bo‘lishi, signalni so‘nishiga olib keladi, bu regeneratorni qo‘llash zaruriyatini yuzaga keltiradi. Bunday yo‘qotishlarning spektral bog‘lanishi signallarni amplituda-chastotaviy buzilishini hosil qiladi.

Bundan tashqari, optik toladagi dispersiya hodisasi, signalning modali va spektral tashkil topuvchilarining vaqt bo‘yicha tarqalishiga olib keladi, ya’ni ularning turli vaqtda tarqalishi, optik impulsli signallarning doimiyligini va shaklini o‘zgarishiga sabab bo‘ladi. Bu buzilishlar impulsli signallarni uzatganda ma’lum bir (vaqt) qiymatlarda simvollararo yoki interferension shovqinlarga olib keladi.

Shuni ham hisobga olish kerakki, optik toladan signal o‘tganda so‘nish yuzaga keladi, optik kabelning qismlarga ajraladigan va qismlarga  ajralmaydigan ulagichli, qurilish uzunligida optik signallarning aks qaytishi va uzatish tizimlarining komponentlari mavjud.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Optik tolaning tashqi elektromagnit maydonlar ta’siridan himoyalanganligi katta bo‘lishidan qat’iy nazar, optik signalga quyidagilardan kelib chiquvchi shovqinlar ta’sir qiladi: Yorug‘lik diodlarida, tashuvchilarning spontan rekombinasiyasiga, tarqalish  va majburiy emissiyalar tufayli yuzaga keluvchi shovqinlar, turli nurlanuvchi moddalar orasidagi fluktuasiya oqibatida yuzaga keluvchi tokning tarqalish shovqinlari, ya’ni modalar interferensiyasi tufayli yuzaga keluvchi optik tolada tarqaluvchi moda shovqinlari, optik tolada qaytish tufayli hosil bo‘luvchi simvolararo buzilishlar, ko‘chkili fotodiodlari va ularning optik qabul kilgichidagi toklar, rezistordagi issiqlik shovqinlari, tranzistorlar, kuchaytirgichlar va uzatish tizimlaridagi boshqa elektron sxema komponentlari.

Liniya retranslyator (regenerator)lari yordamida, qismlarga ajraladigan va kismlarga ajralmaydigan ulagichlarda, optik nurlanishni kiritish-chiqarish qurilmasida, optik va elektrik signallarning  shakllarini sozlashda, boshlang‘ich signallarda lozim bo‘lgan vaqtli va spektral nisbatlarning, qayta tiklashda optik toladagi so‘nishini sozlash amalga oshadi.

  Oxirgi yillarda muvoffaqiyatli tekshirishlar va yangi texnologiyalarning ishlab chiqarilishi natijasida, tolali optik uzatish tizimlarining oxirgi avlodidagi kvant kuchaytirgichlari sohasida, retranslyasiya punktlaridagi regeneratorlar o‘rniga, erbiy ionlari bilan to‘ldirilgan, 1,55 mkmli to‘lqin diapazonida ishlovchi, yarim o‘tkazgichli lazerli kuchaytirgichlar va aktiv tolalarga asoslangan kuchaytirgichlarni  qo‘llash yo‘lga qo‘yilgan.   Lekin hozirgi davrda liniya traktida ishlab turgan  uzatish tizimlarida optik retranslyator (regenerator)lar keng qo‘llanilmoqda. Liniya retranslyatorining  tuzilishi, optik yoki elektrik signallarning tanlangan uzatish usuli (analog, impulsli, raqamli), modulyatsiya turiga,   qabul qilish (bevosita detektorlash, kogerent qabul qilish va xokazo) usulariga qarab tanlanadi. Hozirgi vaqtda tolali optik uzatish tizimlarida  oddiy va chidamli bo‘lgan,  jadallikni to‘g‘ri modulyatsiya yoki analog va raqamli elektrik signallarning lazerli yoki yorug‘lik nurlantiruvchi diodlarini yorug‘likni nurlantiruvchi quvvati va p-i-n ko‘chkili fotodiodlari yordamida optik nurlanishni jadalligi bo‘yicha to‘g‘ri detektorlashdan keng   foydalanilmoqda.

  Liniya retranslyatorlari analog va raqamli yoki regeneratsiyalovchi  retranslyatorlarga bo‘linadi. Shulardan eng oxirgisi keng tarqalgan. Shuning uchun ushbu ish, ularni o‘rganishga va tekshirishga bag‘ishlangan..

  Raqamli retranslyatorlar deb, raqamli optik signallarni, elektrik signallarga o‘zgaruvchi, uni regenerasiyalash va oxirida yana optik signalga aylantirish uchun mo‘ljallangan qurilmaga aytiladi.

  Raqamli retranslyatorning tuzilish sxemasi 7.2-rasmda ko‘rsatilgan.

  Sxemada: OK optik kabel (liniyaviy yoki stansiyaviy);

OEO‘- p-i-n yoki lovin fotodiodi asosida bajariladigan va optik signalni elektrik signalga o‘zgaruvchi opto-elektron o‘zgartirgich (fotodetektor) ;

KDK–OEO‘ ning fotodetektori chiqishidagi fototokni kuchaytiruvchi keng   polosali, dastlabki kuchaytirgich,;

AS – fotodetektor optik tola parametrlarining chastotaviy bog‘lanishi va sezuvchanligi tufayli hosil bo‘lgan chastotaviy buzilishlarni sozlashni amalga oshiruvchi. amplitudaviy sozlagich,

QqF – uzatish parametrlari (so‘nish yoki impulsli xarakteristika), axborotli signal parametrlari va uning spektral yuzasi bilan maksimal moslashtirilgan yuqori chastotali shovqinlarni pasaytirish uchun mo‘ljallangan, qabul qiluvchi filtr.

SABQ – optik tola parametrlarining haroratini o‘zgarishi shuningdek OEO‘ parametrlarining nomo‘tadilligi tufayli yuzaga kelgan, kirishdagi signal sathining o‘zgarishini to‘g‘rilashga mo‘ljallangan, sathni avtomatik boshqarish qurilmasi.

BQ–SABQdan tushgan signal ta’sirida OEO‘ning uzatish parametrlarini o‘zgartirishini ta’minlovchi boshqaruvchi qurilma. BQ-p-i-n yoki ko‘chkili fotodiodlarning siljish kuchlanishi manbai orqali boshqariluvchi qurilma hisoblanadi.

Reg- regenerator elektrik impulslar va taktli intervallarni yoki, axborotli impulslar ketma-ketligining vaqtli nisbatini yoki  kodini shaklini tiklovchi kurilma.

          EOO‘-elektro-optik o‘zgartirgich yorug‘lik diodi yoki lazerli diod chiqishidagi liniya kodining elektrik impulslari ketma-ketligini, optik nurlanuvchi impulslar ketma-ketligiga o‘zgartirish uchun mo‘ljallangan qurilma.

       Raqamli regenerator, bajaradigan funksiyalariga bog‘liq holda quyidagilarga bo‘linadi:

-optik tolalarda dispersiya hodisasi, impuls shakllarini regenerasiyalash, liniya kodlari impulslari orasidagi vaqtli nisbatni qayta tiklash tufayli  yuzaga kelgan, impulslarning amplituda –chastotaviy buzilishlarini sozlashga ega bo‘lgan;

-impulslarning amplituda–chastotaviy buzilishlarini sozlashga va shaklini regeneratsiyalashga ega bo‘lgan;

-faqat aplituda-chastotaviy buzilishni  sozlashga ega bo‘lgan regeneratorlar.

Raqamli retranslyatorning asosiy tugunlari regeneratorlar hisoblanadi. Uning umumiy tuzilish sxemasi 7.3-rasmda ko‘rsatilgan va qo‘yidagi belgilarga ega;

CHK- additiv shovqinlarning va elektrik signallarning eng   kichik qiymatini kesishga  mo‘ljallangan, chegaralovchi kuchaytirgich;

 SABQ – sathni avtomatik boshqaruvchi qurilma;

 CHK –chegaralovchi qurilma;

 XQQ – hal qiluvchi qurilma;

 TCHA – taktli chastota ajratgich;

 SHK–ma’lum bir amplituda, davomiylik va shaklga ega bo‘lgan impulslarni shakllantiruvchi qurilma.

7.4–rasmda, regeneratorning asosiy elementlarini vazifasi bilan birgalikdagi ishining vaqt bo‘yicha diagrammasi ko‘rsatilgan. Bu diagrammada 1…6 gacha bo‘lgan raqamlar orqali, regeneratorning turli nuqtalaridagi (1….6 nuqtalar) (7.4 – rasmga karang) signal shakllari belgilangan. Qabul qiluvchi filtr (QqF) chiqishidan (7.2-rasmga qarang) birlashtiruvchi qurilmaga odditiv shovqinlar bilan birgalikdagi signallar tushadi. SK da shu signalni kuchaytirish, uning amplitudasini chegaralash va shovqinning bir qismini yo‘qotish amalga oshadi (2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.3-rasm. Regeneratorning umumiy tuzilish sxemasi

 

SK chiqishidan signal, CHK va TCHK kirishiga tushadi. CHK chiqishida (3) signal paydo bo‘ladi, qachonki uning qiymati CHK kirishidagi I_chegara qiymatidan yuqori bo‘lsa. Taktli chastota ajratgichining chiqishidagi signal, chastotasi  f_t =1/T davriy impulslar ketma-ketligidan iborat (4). Bu yerda: T- impulslarning ta’qib davri.

   

 

                                                                                                   

 

                                                                                                          

                                                                                               

 

 

                                    

 

 

 

                                                                                                    

 

 

                                

 

 

 

 

7.4-rasm. Regeneratorning vaqt bo‘yicha ishlash diagrammasi

 

Agar hal qiluvchi qurilmaning biror kirishiga CHK chiqishidan (3)  axborotli ketma-ketlik, boshqasidan esa impulslarning taktli ketma-ketligi (4) tushsa, bunday holda ular vaqt bo‘yicha mos tushsa, unda  hal qiluvchi qurilma chiqishida malum bir amplituda va doimiylikka ega, SHKni ishga tushirish uchun lozim bo‘lgan impulslar (5) paydo bo‘ladi. SHKda to‘liq regeneratsiyalangan impulslar (6) shakllanadi va undan keyin optik nurlanuvchi impulslarning shakllanishi amalga oshadigan elektro-optik  o‘zgartirgich (EOO‘) kirishiga tushadi.

Chegaralovchi qurilma va chegaralovchi kuchaytirgich, regeneratorning shovqinbardoshligini ta’minlovchi eng asosiy elementlardan hisoblanadi. O‘zining vazifasini bajarish uchun chegara kuchlanishi va mo‘tadil kuchayishni aniq belgilashni talab qiladi.

Undan keyin impulslarning bu davriy  ketma-ketligi, takli chastota ajratgichi (TCHA) chiqishida (4), taktli chastota ajratgichi ishining nuqsoni natijasida hosil bo‘lgan, fazali fluktuasiyalarni kamaytirish maqsadida, CHK chiqishida sozlangan impulslar bilan  albatta fazalanadi.

Chegaralovchi qurilma va chegaralovchi kuchaytirgich, regeneratorning shovqinbardoshligini ta’minlovchi eng asosiy elementlardan biri hisoblanadi. O‘zining vazifasini bajarish uchun chegara kuchlanishi va mo‘‘tadil kuchayishni aniq belgilashni talab qiladi. Chegara kuchlanishining har qanday tomonga o‘zgarishi, chegaralovchi kuchaytirgich (CHK) chiqishida sozlangan impulslarning maksimal qiymati orasidagi optimal nisbatni va CHKning chegara kuchlanishini buzilishiga olib kelishi sababli regeneratorning shovqinbardoshligini kamaytiradi. Regeneratorda bunday optimal nisbatni doimiy saqlash uchun, boshqaruvchi signal sifatida CHK chiqishidagi impulsning eng kichik qiymati qo‘llaniladigan SABQ dan foydalaniladi.

  Hozirgi vaqtda asosan, optik nurlanuvchi raqamli signallarni bevosita modulyatsiyalashga va to‘g‘ri detektorlashga ega bo‘lgan raqamli tolali optik uzatish tizimlari qo‘llanilganligi uchun odatda “retranslyator”so‘zi    o‘rniga “regenerator” so‘zi ishlatiladi.

  Qo‘llaniladigan regeneratorlar, optik nurlanishning to‘lqin uzunligiga, qo‘llaniladigan nurlanish manbalarining turi va uning  qabul qiluvchi qurilmalariga, o‘tkazuvchanlik qobiliyati va xokazolarga qarab sinflanadilar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9-Laboratoriya ishi

 

OPTIK KUCHAYTIRGICHLARNING XARAKTERISTIKA VA PARAMETRLARINI TADQIQ ETISH

 

1.     Virtual laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

         EDFA optik kuchaytirgichining xarakteristikalari va parametrlarini virtual dastur orqali aniqlash.

 

2. Virtual laboratoriya ishiga topshiriq

 

Virtual laboratoriya ishida quyidagilarni o‘rganish zarur:

-  optik kuchaytirgichining tuzilishi hamda uning xarakteristikalari va parametrlarini o‘rganish;

-  hisobot uchun nazariy qismning  qisqacha  mazmuni, dastur haqida ma’lumot va olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash$

- [1] adabiyotning 158-181 sahifalarini, [2] adabiyotning 100-107 sahifalarini, [4] adabiyotning 186-214 sahifalarini, [5] adabiyotning 191-204 sahifalarini, [6] adabiyotning 181-200 sahifalarini, [7] adabiyotning 104-120 sahifalarini, [9] adabiyotning 126-129 sahifalarini o‘rganish.

 

3. Virtual laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Virtual laboratoriya ishining dastur qismi 3 bo‘limdan iborat bo‘lib, uning birinchi bo‘limi “Ishga tushirish” deb nomlanadi. Ushbu virtual laboratoriya ishining umumiy ko‘rinishi quyidagicha:

 

9.1-rasm. Virtual laboratoriya ishining umumiy ko‘rinishi

         Virtual laboratoriya ishining ikkinchi bo‘limi “Hisoblashlar”         deb atalib, unda o‘ng tomonda parametrlarni tanlash va chiqarish tugmalari joylashtirilgan. Bundan tashqari grafik chizish uchun, ya’ni xarakteristikalarni chiqarish uchun oyna joylashgan. U quyidagi ko‘rinishga ega:

9.2-rasm. Virtual laboratoriya ishining “Hisoblashlar” bo‘limi

Parametrlar joylashgan qismda “Kirish quvvati”, “To`lqin uzunligi”, “Kuchaytirish koeffitsenti” va “Chastota spektri” mavjud bo‘lib, hisoblashda, avvalo to‘lqin uzunligini tanlash va mos ravishda kirish quvvatini o‘zgartirish orqali quyidagi ikki parametr kuchaytirish koeffitsiyenti, hamda chastota spektri aniqlanishi mumkin. Bunda kirish quvvati (-30 – +10 dBq) gacha o‘zgartiriladi, to‘lqin uzunligi esa (1530 – 1560 nm) oralig‘ida tanlanadi. Parametrlar joylashgan qism quyidagi ko‘rinishga ega:

 

        

9.3-rasm. Virtual laboratoriya ishida parametrlar joylashgan qismi

Parametrlar joylashgan qismda yuqoridagilardan tashqari “grafik chizish” va “AX” (amplituda xarakteristika) tugmalari ham joylashgan bo‘lib, ular yordamida grafiklar quriladi.

Virtual laboratoriya ishining uchinchi bo‘limi “Topshiriqlar” deb atalib, unda virtual laboratoriya ishini bajarish tartibida keltirilgan beshta jalval joylashgan bo‘lib, ularga dasturdagi kerakli hisoblashlar natijalari to‘ldiriladi. Uchinchi bo‘limning umumiy ko‘rinishi quyidagicha:

9.4-rasm. Virtual laboratoriya ishining “Topshiriqlar” bo‘limi

Ushbu virtual laboratoriya ishida optik kuchaytirgichlarning bir necha xarakteristikalari va parametrlarini ko‘rib chiqamiz:

1. Kuchaytirish koeffitsiyentini aniqlash:

               g=10lg (P_{s. chiq}/P_{s. kir})  yoki    G= P_{s. chiq} - P_{s. kir}, dB,                    (9.1)

bu yerda, P_c.chiq - chiqish signalining quvvati;

          P_{c. kir} - kirish signalining quvvati.

Virtual laboratoriya ishida kuchaytirish koeffitsiyentini aniqlashda (3.1) formuladan foydalaniladi.

Dasturga to‘lqin uzunligi λ va P_{s. kir} kirish quvvati (-35- +5 dBm) oraliq qiymatlarini kiritish orqali P_{s. chiq}  quvvati aniqlanadi.

Olingan natijalar 9.1-9.4-jadvallarga to‘ldiriladi. Bunda to‘lqin uzunligi λ (1530-1560 nm) oraliq qiymatlarini qabul qilishi mumkin. 

   

9.1-jadval

 

λ=1530
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq
G

 

9.2-jadval

 

λ=1540
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq
G

 

9.3-jadval

 

λ=1550
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq
G

 

9.4-jadval

 

λ=1560
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq
G

 

Yuqoridagi jadvallar (9.1-9.4) to‘ldirilishi natijasida optik kuchaytirgichning amplitudaviy xarakteristikasini (kirish signalining chiqish signaliga bog‘liqligi) chiqarish imkoni bo‘ladi.

2. Kirishdagi shovqin quvvatini aniqlash:

Kirishdagi shovqin quvvatini aniqlash uchun quyidagi formuladan foydalanamiz:

                                     Pshov kir = hν*Δν, dBq,                                        (9.2)

         bu yerda h – Plank doimiysi  h=3,34*10^-34  ga teng;

         ν – uzatilayotgan to‘lqin chastotasi;

          Δν – chastota spektri, u quyidagi formula orqali aniqlanadi:

                                         Δν=(c/λ²)*Δλ                                              (9.3)

Virtual laboratoriya dasturi yordamida chastota spektri Δν aniqlanib, 9.5-jadval to‘ldiriladi. Kirishdagi shovqin quvvati esa (9.2)-formulaga ko‘ra topiladi.

 

9.5-jadval

 

λ, nm	1530	1540	1550	1560
Δν
Pshov kir, dBq

 

Yuqoridagi 9.5-jadval asosida kirishdagi shovqin quvvatini to‘lqin uzunligiga bog‘liqlik grafigi chiziladi.

 

4. Virtual laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

         Hisobotda quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Optik kuchaytirgichning tuzilish sxemasi.

3. O‘lchash natijalari va chizmalari.

4. Olingan natijalar asosida xulosa.

 

5. Nazorat savollari

 

1.  Optik kuchaytirgichga ta’rif bering.

2.  Optik kuchaytirgichning qanday turlari mavjud? Ularga tavsif bering.

3.  Optik kuchaytirgichlar nima uchun qo‘llaniladi?

4.  EDFA kuchaytirgichiga ta’rif bering.

5.  Optik kuchaytirgichlarning qanday parametrlarini bilasiz? 

6.  Kuchaytirish koeffitsiyenti qaysi formula orqali aniqlanadi?

7.  Optik kuchaytirgichlarning qanday xarakteristikalarini bilasiz?

8.  To‘yinish quvvati nima?

9.  Optik kuchaytirgich bilan optik regeneratorning farqi nimada?

10. Nima uchun to‘lqinli zichlashtirish texnologiyalarida optik kuchaytirgichdan foydalaniladi?

 

6. Virtual laboratoriya ishini bajarishga namuna. Virtual laboratoriya ishini bajarishdan olingan natijalar

 

         “Hisoblashlar” bo‘limida parametrlar joylashgan qismidan olingan natijalar quyidagilardan iborat:

         To‘lqin uzunligi 1540 nm bo‘lganda kirish quvvatlarini o‘zgartirish yordamida olingan kuchaytirish koeffitsiyenti qiymatlari:

 

9.5-rasm. Parametrlar joylashgan qismda -30 dBq uchun natijalar

9.6-rasm. Parametrlar joylashgan qismda -10 dBq uchun natijalar

To‘lqin uzunligi 1540 nm bo‘lgandagi olingan natijalar 9.6-jadvalda keltirilgan.

 

9.6-jadval

 

λ=1540
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq	-3.2	3.5	12	14	15.3
G	26.8	23.5	22	14	5.3

 

To‘lqin uzunligi 1550 nm bo‘lganda kirish quvvatlarini o‘zgartirish yordamida olingan kuchaytirish koeffitsiyenti qiymatlari:

9.7-rasm. Parametrlar joylashgan qismda -20 dBq uchun natijalar

 

9.8-rasm. Parametrlar joylashgan qismda 0 dBq uchun natijalar

To‘lqin uzunligi 1550 nm bo‘lgandagi olingan natijalar 9.7-jadvalda keltirilgan.

 

9.7-jadval

 

λ=1550
Pkir,   dBq	-30	-20	-10	0	10
Pchiq,   dBq	-1	7.4	13.6	14.2	16
G	29	27.4	23.6	14.2	6

 

Quyida har bir to‘lqin uzunligi (1530 –1560 nm) uchun kuchaytirish koeffitsiyentini kirish quvvatiga bog‘liqlik grafiklari keltirilgan:

 

 

3.9-rasm. 1540 nm uchun kirish quvvatini chiqish quvvatiga bog‘liqligi

3.10-rasm. 1540 nm uchun kuchaytirish koeffitsiyentini kirish quvvatiga bog‘liqligi

 

3.11-rasm. 1550 nm uchun kirish quvvatini chiqish quvvatiga bog‘liqligi

3.12-rasm. 1550 nm uchun kuchaytirish koeffitsiyentini kirish quvvatiga bog‘liqligi

Xulosa

Olingan natijalarni hisoblashda boshlang‘ich statistik ma’lumotlar (P_kir- kirish quvvati) dan foydalanib, mos ravishda kuchaytirish koeffitsiyenti va chiqish quvvati aniqlandi. Bunda har bir to‘lqin uzunligi (1530-1560 nm) uchun  P_kir- kirish quvvatining -30, -20, -10, 0 va 10 dBq qiymatlari tanlab olinib, beshta variant misolida ko‘rib chiqilgan.

Ushbu natijalar yuqorida keltirilgan jadvallar asosida kirish quvvatini chiqish quvvatiga bog‘liqligi, kirish quvvatining kuchaytirish koeffitsiyentiga bog‘liqlik grafiklari qurilgan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10-laboratoriya ishi

 

“REAL OPTIK ALOQA LINIYASI QABUL PUNKTIDAGI SIGNAL SHAKLINI MODELLASHTIRISH”

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

1.1.Optik aloqa liniyasining berilgan xarakteristikalari bo‘yicha optik signalning real parametrlarini hisoblash;

1.2.Bajarilgan hisoblashlar asosida laborotoriya uskunasida real optik signal shaklini modellashtirish.

 

2.     Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laborotoriya ishini bajarishga tayyorlanayotganda quyidagi ishlarni amalga oshirish zarur:

          -laboratoriya ishi  mavzusiga oid nazariy qismning mazmunini o‘rganish;

-laboratoriya ishini bajarishga mo‘ljallangan uskunaning tuzilishi va

olingan natijalarni qayd etish  jadvali keltirilgan sahifani tayyorlash;

          - [1]-adabiyotning 66-79 sahifalaridagi ma’lumotlarni o‘rganish.

 

3.     Laboratoriya ishining bajarilish tartibi

 

          “Real optik aloqa liniyasi oxiridagi signal shaklini modellashtirish”  mavzusidagi ushbu laboratoriya ishi “Optik liniya traktining modeli” o‘quv laboratoriya qurilmasi yordamida bajariladi. Qurilmaning tavsifi 5-laboratoriya ishiga oid ma’lumotlardan so‘ng keltirilgan (75-82 betlarga qarang).

Diqqat! O‘lchashlarda tolali shnurlardan har bir foydalanishdan avval ularning uchidan himoya qalpoqchalarini olib tashlash zarur. Tolali shnurlar bilan ishlash tugaganidan so‘ng uning uchlariga albatta himoya qalpoqchasini  kiygizib qo‘yish kerak. O‘lchashlarda “TOPAZ 3000” optik testeridan  har bir foydalanishdan  avval uning  konnektori uchidan himoya qalpoqchasini olib qo‘yib, uni zudlik bilan shnurning konnektori bilan ulash zarur. O‘lchashlar tugaganidan so‘ng himoya qalpoqchasini albatta avvalgi joyiga o‘rnatib qo‘ying.

3.1. Optik signalni modellashtirish uchun optik aloqa liniyasining o‘qituvchi tomonidan beriladigan quyidagi boshlang‘ich ma’lumotlardan  foydalaniladi:

- liniya uzunligi L (km);

- yorug‘lik uzatgichi – optik tola  (ko‘p modali yoki bir modali);

- optik tolaning  so‘nish koeffitsiyenti (dB/km);

- ko‘p modali optik tola uchun  (psek/km) va bir modali optik tola uchun (psek/km*nm) dispersiya koeffitsiyenti t ning qiymatlari;

- bir modali optik tola  uchun  lazer diodining  spektral kengligi  ∆λ   (nm) ;

- uzatish tezliklari V (mBit/sek).

Bu parametrlarning qiymatlarini modellashtirayotgan liniya va  ulash uchun  qo‘llaniladigan  optik tolaning turini hisobga olgan holda tanlash lozim.

3.2.Aloqa liniyasining qabul qilish oxirida optik impulsning dispersiya tufayli  kengayishi ∆t ni hisoblang.

Ko‘p modali aloqa liniyalari uchun ∆t kattalik quyidagi munosabat bilan

 

                                     (10.1)

 

bir modali aloqa liniyalari uchun esa,

 

   (10.1¹)

 

munosabat bilan aniqlanadi.

3.3.Modellashtirilayotgan liniyalarda so‘nishni quyidagi munosabat-dan foydalangan holda hisoblang:

 

                                   A(dB) = α(dB/km)*L(km)                          (10.2)

 

3.4.    Fototok kuchaytirgichi yuklamasidagi kuchlanishning shovqin tashkil etuvchisi  kattaligini hisoblang. Signallarni modellashtirishda qabul tomonida shovqinlar fototok shovqin tashkil etuvchisi I_fsi  ning o‘rtacha kvadratik qiymati

 

                           (I_fsh)² = 2qP_o‘rtS f                              (10.3)

 

va qorong‘ilik toki shovqin tashkil etuvchisi I_qsh ning o‘rtacha kvadratik qiymati

 

                           (I_qsh)²=2qI_q f                                           (10.4)

 

yig‘indisi sifatida aniqlanadi deb faraz qilinadi.

Bu yerda:

-R_o‘rt - fotodiod kirishidagi optik quvvat o‘zgarmas tashkil etuvchisining o‘rtacha qiymati, u har qanday modulyatsiya usulida noldan farq qiladi;

-S - fotodiod spektral  sezgirligining qiymati, bu qiymat 4-laborotoriya ishida keltirilgan (3.4) munosabat bo‘yicha hisoblanadi;

-I_q - fotodiodga qo‘yilgan siljish kuchlanishiga  mos kelgan qorong‘ilik tokining pasport qiymati: U_silj=5V da I_q=10^-9A;

- q - elektron zaryadi; q=1,6*10^-19Kl;

- ∆f- liniya bo‘ylab uzatiladigan signal egallagan chastotalar oralig‘i (polosasi): ∆f=2B.

Kuchlanishning kuchaytirgich yuklamasidagi shovqin tashkil etuvchisining amplitudasi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

 

                                          U_sh = K_t(√(I_shf )²+(I_sht )²  )                          (10.5)

 

K_t kattalik kuchaytirgich kirishidagi tok va uning yuklamasidagi kuchlanish tushishi orasidagi proporsionallik koeffitsiyenti. Bu koeffitsiyent  K_T=2000 Om.

3.5.“OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki boshqarish organini boshlang‘iya holatga qo‘ying:

- tokni boshqaruvchi I₀, I₁ potensiometrlarning burchagini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying:

- “DISPERSIYA”,“SHOVQIN”  almashlab ulagichlari tugmachasini bosilmagan holga qo‘ying;

-impulsli modulyatsiyani ulovchi “MODULYATSIYA” almashlab ulagichi tugmachasini bosib qo‘ying;

- analog modulyatsiyani  ulovchi “MODULYATSIYA” almashlab ulagichi tugmachasini bosilmagan holga qo‘ying.

-“MODULYATSIYA”, “DISPERSIYA”, “SHOVQIN”  potensiometrlari buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda  oxirgi holatga qo‘ying;

-“TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda uning yoritgichi  yonadi.

-“MANBANI TANLASH”  almashlab ulagichi tugmachasini 1,3 yoki 1,5 mkm to‘lqin uzunliklaridan tanlab olingani bo‘yicha lazer diodining  ulanishiga mos kelgan holatga qo‘ying. Bunda tegishli optik razetka ustidagi nazorat  yorug‘lik diodi yonadi.

3.6. “FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki boshqarish organlarini boshlang‘ich holatga qo‘ying:

-siljish kuchlanishini boshqaruvchi “SILJISHNI BOSHQARISH” potensiometri buragichini soat strelkasiga qarshi  yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying.

-“NOLGA QO‘YING” almashlab ulagichi tugmachasini bosillmagan holga  qo‘ying;

-“SEZGIRLIK” almashlab ulagichi tugmachasmni 1-holatga qo‘ying;

-“TARMOQ” tumblerini ulang. Bunda uning yoritgichi yonadi.

          -“SILJISH KUCHLANISHINI BOSHQARISH” potensiometri buragi-chini panel yuza sirtidagi asbob bo‘yicha kuchlanishning o‘qituvchi tomonidan berilgan qiymatiga mos holatga qo‘ying.

3.7.Modellashtirilayotgan liniya turiga qarab bir modali yoki ko‘p modali tolali shnur yordamida “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron blokini “TOPAZ 3000” optik quvvat o‘lchagichi kirishi bilan ulang (10.1-rasm). Uni optik quvvat R ning absolyut qiymatini o‘lchash rejimiga qo‘ying. Bu holda o‘lchagich kirishiga modulyatsiyalangan signal kiradi. Shu sababdan o‘lchagich ko‘rsatkichlari optik signal o‘rtacha qiymatiga mos keladi.

3.8. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₀^” potensiometri yordamida I₀ tokning lazer diodi bo‘sag‘a tokiga teng qiymatini qo‘ying.

3.9. “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “I₁^”potensiometri yordamida modulyatsiyalovchi tok amplitudasi I₁ ning qiymatini asta-sekin oshirib, lazer diodi tomonidan nurlanadigan optik signal o‘rtacha quvvatining mumkin bo‘lgan maksimal qiymatiga erishing.  Quvvat o‘rtacha qiymatining nazorati «TOPAZ 3000” optik quvvat o‘lchagichi yordamida amalga oshiiladi. Quvvatning o‘rtacha qiymatini qayd eting.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 10.1-rasm. Optik signal manbai chiqishini optik tola yordamida “TOPAZ 3000” optik tester kirishi bilan ulash sxemasi

 

3.10.O‘lchagichni so‘nishni (dB da) o‘lchash rejimiga o‘tkazing. Uning displey ekranida nolga teng sathini belgilang. Buning uchun  panel yuzasidagi (→0←)  tugmachasini bosib qo‘ying.

3.11. Tolali shnurni «TOPAZ 3000” optik quvvat o‘lchagichidan uzing va uni umumiy so‘nish qiymati 15 dB bo‘lgan o‘zgaruvchan attenyuator  kirishi bilan ulang. Attenyuator 6-platada joylashgan (11.5-rasm). Uning chiqishini tolali shnur yordamida optik quvvat o‘lchagichi g‘altagini (u modellashtirilayotgan liniya turiga qarab bir modali yoki ko‘p modali bo‘lishi mumkin) normallashtirib, kirish rozetkasiga ulang. Bir modali normal-lashtiruvchi g‘altak 5- platada, ko‘p modali normallashtiruvchi g‘altak esa, 7-platada joylashgan.

3.12.Normallashtiruvchi g‘altak chiqish rozetkasini modellashtiri-layotgan liniya turiga qarab bir modali yoki ko‘p modali o‘tish tolali shnuri yordamida kommutatsiya qutisining rozetkalaridan biriga ulang (qutidagi rozetkalarning yuqori qatori bir modali optik tolalar uchun, ularning pastki qatori esa ko‘p modali optik tolalar uchun mo‘ljallangan).

3.13. Modellashtirilayotgan liniya turiga qarab bir modali yoki ko‘p modali o‘tish tolali shnurlari yordamida kommutatsiya tuguni chiqish rozetkalarinin galma-gal ulang. Bu quti maketning qarama-qarshi tomonida «TOPAZ 3000” optik quvvat o‘lchagichining kirishi bilan birga joylashgan. Ulashlarni rozetkalardan birida optik quvvat mavjud bo‘lishiga qadar amalga oshiring. Optik quvvatning 4 ta optik toladan payvandlash yordamida faqat uchtasi  ulanganligini hisobga olish lozim. Shu sababdan 4 ta holdan birida chiqish rozetkalaridan birortasida optik quvvat qayd etilmaydi. Bu holda normallashtiruvchi g‘altakning chiqish rozetkasini o‘sha qatordagi normallashtiruvchi g‘altakning ixtiyoriy boshqa rozetkasi bilan ulang.

3.14.Attenyuatorning boshqaruvchi gaykasini burab optik quvvat o‘lchagichi displeyida attenyuator so‘nishini 3-bandda  o‘tkazilgan hisoblash natijalariga mos qilib qayd eting. Zarurat tug‘ilganida optik sxemaga modellashtirilayotgan liniyaga mos ravishda bir modali yoki ko‘p modali o‘zgarmas attenyuatorni (20 dB)  ulang. U 6-platada joylashgan.

3.15.O‘tish tolali shnurini «TOPAZ 3000” optik quvvat o‘lchagichidan uzing va foto qabul qilgichning optik kirishi bilan ulang.

3.16. Laboratoriya maketi tarkibiga kiruvchi kaoksial kabel yordamida quyidagi ulashlarni bajaring:

          -“OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “KT3” uyachasini ostsillografning birinchi kanali kirishi bilan ulang;

          -“OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “OSTSILLOGRAF SINXRONIZATSIYASI” uyachasini ostsillografning sinxronizatsiya kanali kirishi bilan ulang.

          -“FOTO QABUL QILGICH” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “KUCHAYTIRGICHNING CHIQISHI” uyachasini ostsillografning ikkinchi kanali kirishi bilan ulang.

3.17. Ostsillografni manbaga ulang. Kanallarning ikkala kirishlari almashlab ulagichlarini (=) signallarning o‘zgarmas tashkil etuvchisini kuzatishni ta’minlovchi ochiq kirish holatiga qo‘ying. Ostsillograf isiganidan so‘ng ekranda modulyatsiyalovchi (birinchi kanal) va foto qabul qilgich tomonidan qabul qilinadigan signalning (ikkinchi kanal)  ossillogrammalari paydo bo‘ladi. Boshqarish organlari yordamida ostsillogrammalarning barqaror tasvirini olishga erishing. Zarurat tug‘ilganida chiziqlar tasvirini vertikal va gorizontal yo‘nalishlarda yorqinlikni o‘zgartirish, fokuslash va markazlashtirish yo‘li bilan to‘g‘rilang.

3.18. 3.2- bandda aniqlangan impulsning dispersiya jarayoni tufayli kengayishini qo‘ying. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

           - ostsillograf ekranidagi chiziqli shkala bo‘yicha impuls davomiyligi T (mm) ni o‘lchang;

           - quyidagi munosabat bo‘yicha impulsning kengayishini hisoblang:

 

                                              T (mm) = T (mm) (∆t 2V);                                  (10.6)

 

-“OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “DISPERSIYA”  almashlab ulagichi tugmachasini bosib qo‘ying;

-“OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “DISPERSIYA” potensiometri buragichini burab ostsillograf ekranida impulsning talab etilgan kengayishiga erishing. Buning uchun kuzatilayotgan signallarning ixtiyoriy bittasidan foydalanish mumkin.

3.19. 3.4-bandda aniqlangan  kuchaytirgich yuklamasidagi kuchlanishning shovqin tashkil etuvchisi amplituda qiymatini qo‘ying. Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

- ostsillografning birinchi kanalida kuzatiladigan  signal (foto qabul qilgich chiqishidagi signal)ning amplituda qiymatini uning ekranida qayd eting;

- impuls modulyatsiyasi indeksli “MODULYATSIYA” potensiometri buragichini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirigacha burang. Bunda ossillograf ekranida ikkala kanal bo‘yicha ham to‘g‘ri chiziq kuzatiladi;

 - “OPTIK SIGNAL MANBAI” elektron bloki paneli yuza sirtidagi “SHOVQIN” almashlab ulagichi tugmachasini bosib, shovqin generatorini ulang;

          -“SHOVQIN” potensiometri buragichini burab, ostsillografning birinchi kanalida kuzatiladigan signalning talab etilgan sathini qo‘ying;

          -impuls modulyatsiyasi indeksli “MODULYATSIYA” potensiometri buragichini soat strelkasi  yo‘nalishi bo‘yicha burab, foto qabul qilgich chiqishida signalning boshlang‘ich amplitudasini tiklang.

3.20. Ostsillografning birinchi kanalida kuzatilgan signal model-lashtirilgan signalga mos keladi.

3.21. O‘lchashlar bajarilganidan so‘ng:

          -ikkala elektron bloklari panellarining yuza sirtidagi barcha potensiometrlar buragichlarini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga qo‘ying.;

          -ikkala elektron bloklarida “TARMOQ” tumblerlarini o‘chiring.

 

                                               5. Nazorat savollari

 

1. Optik tola qanday fizik parametrlar bilan tavsiflanadi?

2. Birjinsli optik muhitlarda so‘nish jarayoni qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

3. So‘nish jarayonidagi  yo‘qotishlar  qanday tashkil etuvchilardan tarkib topadi?

4. Optik tolaning so‘nish koeffitsiyentiga ta’rif bering.

5. Optik tolaning so‘nish koeffitsiyenti qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

6. Modellashtirilayotgan liniyalarda so‘nish kattaligi qanday  miqdoriy munosabat bo‘yicha aniqlanadi?

7. Optik toladagi dispersiya jarayoniga ta’rif bering.

8. Dispersiyaning qanday turlarini bilasiz?

9. Ko‘p modali optik tolalardagi modalararo dispersini tavsiflang.

        10. Xromatik dispersiya qanday tashkil etuvchilardan tarkib topadi?

        11. To‘lqin uzatgichning xossalari bilan bog‘liq dispersiyani tavsiflang.

        12. Material dispersiyani tavsiflang. 

        13. Aloqa liniyasining qabul qilish oxirida optik impulsning dispersiya tufayli  kengayishi ∆t ko‘p modali aloqa liniyalari uchun qanday munosabat bilan aniqlanadi?

        14. Aloqa liniyasining qabul qilish oxirida optik impulsning dispersiya tufayli  kengayishi ∆t bir modali aloqa liniyalari uchun qanday munosabat bilan aniqlanadi?

        15. Fototok kuchaytirgichi yuklamasidagi kuchlanishning shovqin tashkil etuvchisi o‘z navbatida qanday tashkil etuvchilardan tarkib topadi?

         16. Fototok kuchaytirgichi chiqishidagi fototok shovqin tashkil etuvchisi I_fsi  ning o‘rtacha kvadratik qiymati qanday munosabat bilan aniqlanadi?

         17. Fototok kuchaytirgichi chiqishidagi qorong‘ilik toki shovqin tashkil etuvchisi I_qshning o‘rtacha kvadratik qiymati qanday munosabat bilan aniqlanadi?

        18. Kuchlanishning kuchaytirgich yuklamasidagi shovqin tashkil etuvchisining amplitudasi qanday munosabat bilan aniqlanadi?

 

 

 

 

 

 

 

6.Nazariy qism

 

Optik toladagi so‘nish va dispersiya jarayonlari

6.1.Optik toladagi so‘nish jarayoni

 

Optik signal tola orqali uzatilganda yorug‘lik to‘lqinlarining tola muhiti bilan chiziqli va nochiziqli o‘zaro ta’siri natijasida signal quvvatining yo‘qolishidan optik signal so‘nadi. Ulardan asosiylari yorug‘lik nurining yutilishi va sochilishi hisoblanadi. Bunda so‘nishni o‘zgarish qonuni quyidagi umumiy ko‘rinishga ega:

 

                                           R = R₀ exr(-α* L)                                        (10.7)

 

bu yerda R₀ – tolaga kiritiladigan quvvat; L – tola uzunligi; α  - so‘nish doimiysi yoki toladagi yo‘qotishlar.

          Bu munosabatni qo‘llab solishtirma yo‘qotishlarni dB/km da baholash ifodasini olishimiz mumkin [6]:

 

                          a_solishtirma = - (10/L)*lg(P/P₀) = 4,343 a.                    (10.8)

 

Umumiy holda so‘nish optik signallarning sochilishi va yutilishidan hosil  bo‘luvchi  yo‘qotishlar  va  kabel  yo‘qotishlaridan  yuzaga     keladi (10.2-rasm)

 

 

 

 

 

 

 

10.2-rasm. Toladagi yo‘qotishlarning asosiy turlari

Yutilish va sochilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar xususiy yo‘qotishlar, kabel yo‘qotishlari esa qo‘shimcha yo‘qotishlar deyiladi.

Toladagi  to‘liq yo‘qotish ularning yig‘indisi ko‘rinishida aniqlanadi:                       

                              a = a_x+a_k = a_yu + a_s + a_k, (dB/km).                        (10.9)

6.1.1. Optik tolaning xususiy yo‘qotishlari

 

Xususiy yo‘qotishlarga yutilish va sochilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar kiradi. Yutilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar ichki va tashqi bo‘ladi.

Ichki yutilish yo‘qotishlarini toza kremniy materiali hosil qilishi mumkin. Har bir material molekulyar tuzilishiga ko‘ra ma’lum to‘lqin uzunliklarida signallarni yutishi mumkin. Masalan, SiO₂ ni ultra binafsha diapazonda λ<0,4 mkm to‘lqin uzunligida elektron rezonanslari mavjud. SHuningdek, infraqizil diapazonda λ>7 mkm to‘lqin uzunligida tebranuvchi rezonanslari mavjud. Demak bu rezonanslar yutish polosasi ko‘rinishida mavjud bo‘ladi. Ikkinchi va uchinchi “shaffoflik darchalari”da yutilishning bu turi 0,03 dB/km dan ko‘p bo‘lmagan yo‘qotishlarga olib keladi.

Tashqi yutilish yo‘qotishlari yorug‘likning tola qo‘shimchalarida yutilishidan hosil bo‘ladi. Zamonaviy ishlab chiqarish texnologiyalari bu yo‘qotishlar ta’sirini juda kichik darajaga kamaytirgan. Bu yo‘qotishlarni quyidagi qo‘shimchalar hosil qiladi: temir, mis , nikel, magniy,  xrom. Zamonaviy ishlab chiqarish jarayonida bu metallarning tarkibi  milliarddan bir qismgacha kamaytirilgan. Shuning uchun ular umumiy tashqi yutish yo‘qotishlarining juda kichik qismini tashkil etadi. Bulardan farqli ravishda gidroksil ion (ON^-) lar qoldig‘ining mavjudligi, ya’ni ishlab chiqarish jarayonida tolada suv qoldiqlarining qolishi tashqi yutish yo‘qotishlarini sezilarli darajada oshiradi. Optik tola tarkibida ON^-  ionlari  yuz milliondan  bir qismdan kamni tashkil etish kerak.

Zamonaviy optik tolalarda mikroqo‘shimchalar miqdori juda kichikligi uchun tashqi yutilish yoqotishlari minimal bo‘lib, ularni hisobga olmasa ham bo‘ladi. Lekin ON^- konsentratsiyasi  milliondan bir qismni tashkil etganida, 1390 nm to‘lqin uzunligida yo‘qotishlar 50 dB bo‘lishi mumkin.

Nurning sochilishidan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar ichki yo‘qotishlar hisoblanib, optik tola o‘zagining defektlari: havo puffakchalari, yoriqlar, tolaning bir turda emasligi, ya’ni qo‘shimchalar qo‘shilishidan  shisha zichligining tasodifiy o‘zgarishi tufayli yuzaga keladi. Bu omillar yorug‘lik oqimi yo‘nalishini o‘zgartirib, uning og‘ishiga olib keladi, natijada sinish burchagi oshib, yorug‘lik nuri qobiqdan tashqariga sochilib ketadi.

Bundan tashqari optik tolaning  bir jinsli emasligi,  ya’ni qo‘shimchalarning mavjudligi yorug‘lik oqimi  bir qisminining  teskari tomonga aks etishiga - teskari sochilishga olib keladi (10.3 - rasm).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1.2.    Kabel yo‘qotishlari

 

Kabel yo‘qotishlari makrobukilishlar va mikrobukilishlar hisobiga hosil bo‘ladi.

Makrobukilishlar. Minimal ruxsat etilgan radiusdan oshgan katta bukilishlarga  makrobukilishlar deyiladi. Bir modali optik tolalarni bukishning ruxsat etilgan minimal radiusi 10 sm  ni tashkil etadi.  Bunday bukilishda yorug‘lik impulslari kuchsiz buzilish bilan tarqaladi. Bukilish radiusining kamayishi - tolani ruxsat etilgandan ortiq bukish optik impulslarning tola qobig‘i orqali sochilish effektini oshiradi.

Ishlab chiqaruvchilar tomonidan kabelning minimal bukish radiusi ko‘rsatilgan bo‘lishi kerak. Kabel g‘altakka o‘ralganida, albatta g‘altak radiusi bo‘yicha bukiladi. Kabel binolarda yotqizilganda, u bino burchaklarida bukilishi mumkin. Kabelni yotqizuvchi bukish radiusini minimal ruxsat etilgan qiymatdan kamaytirmaslik, ortiqcha bukmaslik kerak. Tolali optik kabelni ruxsat etilgan chegaradan kuchli bukib, kabelni yaroqsiz qilish, hattoki kabeldagi tolalarning uzilishiga olib kelish mumkin. Bu hol toladagi sÿnishning oshishiga sezilarli ta’sir etiщi mumkin. Makrobukilishlarning yorug‘lik nurlanishining so‘nishiga ta’siri 10.4 a-rasmda ko‘rsatilgan.

Mikrobukilishlar. Mikrobukilishlar bu ishlab chiqarish jarayonida tola o‘zagi geometriyasining mikroskopik o‘zgarishi, tolaning yetarli tekis bo‘lmagan tashqi himoya qoplamalari bilan qoplanishi natijasida o‘zakning o‘q markazida joylashmasligi, o‘qqa nisbatan qiyshiq joylashishidan, ya’ni tolaning mukammal emasligidan yuzaga keladi.

Mikrobukilishlar kabeldagi yo‘qotishlarini oshiradi. Bu yo‘qotishlar juda katta bo‘lishi va ba’zi hollarda  100 dB/km  dan  ham oshishi mumkin. Mikrobukilishlarning yorug‘lik nurlanishining so‘nishiga ta’siri 10.4 b–rasmda ko‘rsatilgan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ishlab chiqarilgan optik tolaning mukammal emasligi, tola geometriyasining o‘zgarishlari uning oson, tez va sifatli payvand-lanmasligiga olib keladi. Tolalarni payvandlab ulashda yo‘qotishlarga olib olib keladigan sabablar quyidagilar:

-tola o‘zaklari o‘lchamlarining moslashmaganligi;

-tolalar sindirish ko‘rsatkichlarining farqlanishi;

-tolalarni ulashda uzunasiga o‘qlarning chatishmasligi;

-tolalar apertura burchaklarining  farqlanishi;

-tolalarni zich ulamaslikdan havo  puffakchalarining hosil bo‘lishi.

Bu omillarning barchasi so‘nishni, yo‘qotishlarni oshiradi. So‘nish va yo‘qotishlarni kamaytirish uchun ishlab chiqarish jarayonida tola geometriyasining yuqori  darajada aniq bo‘lishiga katta e’tibor berish kerak. Buning uchun ishlab chiqarishda o‘zakni qobiq shishasida markazlashgan holda joylashishiga, ishlab chiqarilgan tolalar diametrlarining bir xil bo‘lishiga, tolaning bukilishlariga katta talablar qo‘yiladi.

Optik tolaning to‘liq so‘nish koeffitsiyentini aniqlash uchun yuqorida aytib o‘tilgan barcha omillar e’tiborga olinishi kerak.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     10.5 – rasm. Optik signalni uzatish sifatiga ta’sir qiluvchi omillar

 

Optik nurlanishning berilgan to‘lqin uzunligi uchun so‘nish koeffitsiyenti tolaga kiritiladigan optik quvvatni toladan qabul qilingan optik signal quvvatiga nisbati orqali aniqlanadi. Odatda so‘nish koeffitsiyenti detsibell (dB) larda o‘lchanadi va uning qiymati optik tola parametrlariga, shuningdek to‘lqin uzunligiga ham bog‘liq. So‘nishning to‘lqin uzunligiga bog‘liqligi nochiziqli haraktyerga ega.  Turli to‘lqin uzunliklari uchun so‘nish qiymatlari 10.1-jadvalda berilgan.

                               

                                                                   10.1 – jadval

Turli to‘lqin uzunliklari uchun so‘nish qiymatlari

Shaffoflik darchalari	To‘lqin uzunligi l, mkm	So‘nish  a, dB/km
1	0,85	2-3
2	1,3	0,4–1,0
3	1,55	0,2–0,3

    

Birinchi “shaffoflik darchasi” keng polosali yorug‘lik nurlanish manbala-ridan  foydalanib, signallarni yaqin masofalarga uzatishda qo‘llaniladi. 

  Ikkinchi “shaffoflik darchasi”ga mos kelgan to‘lqin uzunliklari  telekommunikatsiyada ko‘p qo‘llaniladi. Bu darcha nisbatan kam so‘nish koeffitsiyentiga ega bo‘lib, bu diapazonda signallarni uzatish uchun keng polosali optik nurlanish manbalari ishlatiladi. Buning asosiy sababi ushbu diapazonda kvars shishasi minimal xromatik dispersiya qiymatiga ega bo‘lib, u arzon nurlanish  manbalaridan foydalanish imkonini beradi.

  Uchinchi “shaffoflik darchasi”ning asosiy afzalligi so‘nish koeffitsiyentining minimalligi hisoblanadi. Biroq yuqori tezlikli tizimlarning oqimlarini uzatishda dispersiya qiymati oshib ketadi. Dispersiya qiymatini kamaytirish uchun dispersiyani kompensatsiya qiluvchi qurilmalarning qo‘llanilishi talab etiladi, bu esa tolali optik aloqa tizimlari narxining ortishiga keladi.

 

6.2. Optik toladagi dispersiya jarayoni va uning turlari

 

  Optik tolada signallarni uzatish sifatiga ta’sir qiluvchi eng muhim omillardan biri dispersiya hisoblanadi. Dispersiya bu yorug‘lik impulslari frontlarining cho‘zilishi, ya’ni impulslarning kengayishidir. Qo‘shni impulslar kengayib, bir birini qoplaydi, natijada simvollararo buzilishlar yuzaga keladi va qabul qilishda impulslar ketma-ketligidan uzatilgan foydali axborotni ajratib bo‘lmay qoladi (10.6-rasm).

10.6 –rasm. Optik tolada impulslarning kengayishi

 

Dispersiya o‘tkazish qobiliyatini kamaytirib, optik tizimlarning uzatish tezligini chegaralaydi. Dispersiya – impulslarning kengayishi L uzunlikli kabelning kirish va chiqishidagi impulslar davomiyligining kvadratik farqi sifatida quyidagi munosabat orqali  aniqlanadi:

 

 

                                                           (10.10)

 

  Dispersiya odatda bir kilometr hisobida me’yorlashtiriladi va ps/km da o‘lchanadi. Dispersiyaning quyidagi turlari mavjud:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.1. Modalararo dispersiya

 

  Modalararo dispersiya tola bo‘ylab modalarning turli yo‘nalishlarda turli vaqt davomida tarqalishi bilan bog‘liq. Ko‘p modali tolaga  apertura burchagi doirasida bir necha ruxsat etilgan modalar kiritilishi mumkin (10.8-rasm) [5]. Modalar turli yo‘nalishlarda tarqaladi va uzatuvchi manbadan qabul qilgichga turli vaqtlarda etib keladi.  10.8-rasmda eng katta to’lqin uzunlikli moda  2 ta qaytishga ega bo‘lsa, eng kichik tÿlqin uzunlikli moda tolaning shu kesimida 7 ta qaytishga ega. Natijada kichik tÿlqin uzunlikli moda energiyasi katta to’lqin uzunlikli moda energiyasiga qaraganda kechikadi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.8-rasm. Ko‘p modali optik tola kesimida yorug‘lik manbaidan uzatilayotgan uchta modaning tarqalish jarayoni (ideallashtirilgan rasm)

Qabul qilingan impulslar yig‘indisida bir impulsning qo‘shni impuls intervaliga tushishidan qo‘shni impuls xato qabul qilinadi. Modalararo dispersiya ko‘p modali optik tolalarning kamchiligi hisoblanadi. Bu turdagi dispersiya buzilishlarini bir modali tolalarni qo‘llash orqali bartaraf etish mumkin. Chunki undan faqat bitta asosiy moda uzatiladi.

 

6.2.2. Xromatik dispersiya

 

  Xromatik dispersiya ham dispersiyaning boshqa turlari kabi impulslarning kengayishi tufayli hosil bo‘ladi. Xromatik dispersiyani material va to‘lqin uzatgich (tola)ning tuzilishi bilan bog‘liq  dispersiyalarning yig‘indisi tashkil etadi:

        

                                                      D_x = D_m+ D_t.                                          (10.11)

 

  Xromatik dispersiya pikosekund/nanometr*kilometr (ps/nm·km) larda o‘lchanadi. (1 ps = 1·10^-12 s, 1 nm =  1·10^{-9 m} ). Bu degani 1 nm kenglikdagi impulsni 1 km uzunlikdagi tola orqali uzatilganida uning  necha  ps ga kengayishi demakdir. Masalan: bir modali standart tolalarda 1550 nm to‘lqin uzunligida xromatik dispersiya qiymati 17 ps/nm*km atrofida bo‘ladi. Dispersiyaning bu turi bir modali tolalarga ham, ko‘p modali tolalarga ham xos. Biroq  u bir modali optik tolalarda ko‘proq namoyon bo‘ladi.

 

                                                  6.2.2.1. Material dispersiya

 

  Material dispersiya to‘lqin uzunligining tola materialining sindirish ko‘rsatkichiga bog‘liqligi bilan aniqlanadi. Natijada tola materiali orqali turli to‘lqin uzunliklari turlicha tezliklarda uzatiladi.

Optik tola asosan kvars shishasidan (SiO₂) tayyorlanadi. Har bir to‘lqin uzunligi tola materialidan turlicha tezlikda uzatiladi. 1-“shaffoflik darchasi”da katta to‘lqin uzunliklari katta tezlikda, qisqa to‘lqin uzunliklari kichik tezliklarda uzatiladi. Masalan: 865 nm to‘lqin uzunligi 835 nm ga nisbatan katta tezlikda uzatiladi.

  Bunga teskari tarzda 3-“shaffoflik darchasi”da qisqa to‘lqin uzunliklari katta tezliklarda, uzun to‘lqin uzunliklari esa, nisbatan kichik tezliklarda uzatiladi. Masalan: 1535 nm to‘lqin uzunligi 1560 nm ga qaraganda tezroq uzatiladi.

2-“shaffoflik darchasi”ning 1310 nm to‘lqin uzunligi nol dispersiyali to‘lqin uzunligi deyiladi. Chunki 1310 nm to‘lqin uzunligida kvars shishasini sindirish  ko‘rsatkichi minimal qiymatga ega.

  Material dispersiyasi bir modali optik tolalarda dispersiyaning asosiy tashkil etuvchisi hisoblanadi. Uzatish tizimlarining tezliklari oshgan sari bitlar orasidagi interval kamayadi, natijada dispersiya oshadi.

 

6.2.2.2. To‘lqin uzatgichning xossalari bilan bog‘liq dispersiya

 

  To‘lqin uzatgichli dispersiya – bu impulslar tarqalish tezligining to‘lqin uzatgich (tola) ning tuzilishi bilan bog‘liq dispersiya turidir. Dispersiyaning bu turi tolaning geometrik shakliga va sindirish ko‘rsatkichining tola ko‘ndalang kesimi bo‘yicha o‘zgarishi - ∆n (x, y)  ga bog‘liq.

  Har qanday real nurlanish manbai to‘lqin uzunliklari chastotalarning ma’lum oralig‘ida nurlantirishini e’tiborga olsak, turli to‘lqin uzunligiga ega bo‘lgan yorug‘lik impulslari  tolaning birjinsliklari tufayli undan turli vaqt davomida tarqaladi. Natijada  boshlang‘ich impulslar va ularning ketma-ketligi buziladi.

   Yuqorida qayd etilganidek, 1310 nm to‘lqin uzunligida dispersiya qiymati minimal bo‘lib, nolga teng, lekin so’nish qiymati katta. Shuning uchun ham dispersiya, ham so’nish qiymatlarini kamaytirish maqsadida dispersiyaning nol qiymati so‘nish qiymati kichik bo‘lgan 3-“shaffoflik darchasi”ga surilgan. Bu kvars shishasini aralashmalar bilan legirlash yordamida amalga oshiriladi. Bunday tolalar siljigan dispersiyali tolalar deyiladi. Bu turdagi tolalardan signallarni yuqori tezlikli, shuningdek oraliq punktlar soni kam bo‘lgan tizimlarda uzoq masofalarga uzatishda foydalaniladi.

10.9-rasmda turli xil optik tolalar uchun xromatik dispersiya qiymatining to‘lqin uzunligiga bog‘liqligi keltirilgan.

Uzatish liniyasi xromatik dispersiyasining qiymati quyidagilarga sezgir:

- tandem bog‘lanishlar sonining va uzatish liniyasi uzunligining oshishiga;

- uzatish tezligining oshishiga. 

 

  

10.9 – rasm. Xromatik dispersiyaning to‘lqin uzunligiga bog‘liqligi:

1 – toza kvars shishasi xromatik dispersiyasining xarakteristikasi;

    2 – siljigan dispersiyali tola xromatik dispersiyaning xarakteristikasi

 

To‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirilgan (WDM) tizimlarda xromatik dispersiyaning kattaligiga quyidagilar ta’sir qiladi:

        - kanallar orasidagi qadamning kamayishi;

- kanallar sonining oshishi.

  Xromatik dispersiyani kamaytirish uchun dispersiyani kompensatsiya-lash usullaridan foydalaniladi.

6.2.3. Qutblangan moda dispersiyasi

 

Bir modali optik tolalarda asosan bitta  asosiy moda uzatiladi. Biroq, yorug‘lik to‘lqinining qutblanishini hisobga olsak, bir modali tola bo‘ylab  ikkita moda uzatiladi. Ular boshlang‘ich  asosiy modaning o‘zaro perpendikulyar qutblangan ikki tashkil etuvchilaridir. Bu tashkil etuvchilaridan biri dominant (asosiy) hisoblanib, u gorizontal X o‘qi bo‘yicha, ikkinchisi esa, vertikal Y o‘qi bo‘ylab tarqaladi. X o‘qidan uzatilgan moda Y o‘qidan uzatilgan modaga nisbatan tez etib borgani uchun X o‘qini “tez uzatadigan o‘q”,  Y o‘qini “sekin uzatadigan o‘q” deyiladi.

Signal ideal aniq geometriyaga ega toladan uzatilganida edi, modalar qabul qiluvchi punktga bir xil tezlikda, bir xil vaqtda yetib borardi. Biroq amaliyotda tolaning geometrik noidealligi, shuningdek turli mexanik va optik omillar tufayli sindirish ko‘rsatkichlari assimetriyasining yuzaga kelishi sababli ikki o‘zaro perpendikulyar qutblangan modalar vaqt bo‘yicha turlicha kechikishi natijasida turli tezliklarda tarqaladi. Tola chiqishida boshlang‘ich  signalning asosiy modasi buzilgan holda etib keladi. Ikki o‘zaro perperdikulyar qutblangan tashkil etuvchi modalarning turli tezliklarda tarqalishidan boshlang‘ich signalning buzilgan holda qabul qilinishi qutblangan moda dispersiyasi (QMD) deyiladi.

QMD hosil bÿlish jarayoni 10.10-rasmda ko‘rsatilgan.

QMD hosil bo‘lishiga asosiy sabab bu tola o‘zagi geometriyasining noidealligidir. Tola o‘zagining noidealligi (ovalligining buzilishi) tolani ishlab chiqarish yoki undan foydalanish jarayonlarida yuzaga keladi. Shuningdek, tolaning bukilishlari, tolani jo‘natish uchun maxsus g‘altaklarga o‘rash, so‘ng uni yotqizishdagi mexanik harakatlar tola profilini yoki o‘zakning qobiq markazida joylashuvini buzadi va tola deformatsiyasiga olib keladi. Bularning barchasi tola geometriyasining o‘zgarishiga ta’sir etib, qutblangan moda dispersiyasining hosil bo‘lishiga olib keladi.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

    10.10 –rasm. Qutblangan moda dispersiyasining hosil bo‘lish jarayoni

 

          Tola defektlarining qo‘shilishi va qutblangan moda dispersiyasi bilan o‘zaro ta’sirda bo‘lishi natijasida qutblangan moda dispersiyasi signal bir seksiyadan keyingi seksiyaga yetib borguncha oshib boradi.

          Qutblangan moda dispersiyasi ps/nm^-1/2 larda o‘lchanadi.  Bir necha seksiyalardan iborat trassa uchun har bir uchastkaga mos keluvchi qutblangan moda dispersiyalarining o‘rtacha kvadratik yig‘indisini qo‘llash kerak.

         Quyidagi hollar TOAT larda qutblangan moda dispersiyasi ta’sirining  ortishiga olib keladi:

          - kanal bo‘ylab uzatish tezligining oshishi;

          - regeneratorlar orasidagi masofaning uzaytirilishi;

-to’lqin uzunligi bo‘yicha katta zichlikda zichlashtirilgan (DWDM)-  texnologiyaning qo‘llanilishi.  

Qutblangan moda dispersiyasi qiymatini tolani ishlab chiqarish jarayonini qat’iy nazoratga olish yo‘li bilangina  kamaytirish mumkin. 

 

6.2.           Dispersiyani kamaytirish usullari

 

   Dispersiya qiymatlari minimal bo‘lgan DSF, NZDSF tolalarini qo‘llash dispersiyani kamaytirish usullaridan biridir. Mamlakatimiz tolali optik aloqa liniyalarida SF - standart tolali kabellari eng ko‘p qo‘llaniladi. SF tolalarida yuqorida aytib ÿtilgandek xromatik dispersiya qiymati nisbatan katta. Standart optik tolali kabellar o’rniga dispersiya qiymati kichik bÿlgan DSF, NZDSF tolali optik kabellarni o‘tkazish qo‘shimcha sarf harajatlarni taqozo etadi.  SHu sababdan bu usuldan yangi qurilayotgan tolali optik aloqa liniyalarini tuzishda foydalaniladi.

Standart tolali kabellar asosidagi uzatish tizimlarida dispersiyani kamaytirish uchun dispersiyani kompensatsiya qiluvchi tola DSF (Dispersion Compensating Fiber) lardan foydalanish mumkin.

Dispersiyani kompensatsiyalovchi tolalardan asosan xromatik dispersiyani kamaytirishda, regeneratsiyalash seksiyasi uzunligini oshirishda, past tezlikdan yuqori tezlikli tizimlarga o‘tishda, to‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirilgan TOAT da foydalaniladi. DSF tolalarida dispersiya qiymati manfiy qiymatlarga ega bo‘ladi. Xromatik dispersiyasi musbat ishchi tolaga dispersiyasi manfiy DSF tolalarini ulash natijasida dispersiya nolga yaqinlashadi, ya’ni kompensatsiya qilinadi (10.11-rasm).

DSF tolalari  “Corning”, “Lucent Technologies”, “Sumitomo Electric” kompaniyalari tomonidan ishlab chiqarilmoqda.

Lekin DSF tolalarini qo‘llash  bir qator muammolarni tug‘diradi. Zero u:

- dispersiyasi musbat va manfiy turli tolalarni ulash, montaj va

ta’mirlashni murakkablashtiradi;

- DSF tolalari ishchi tolaga qaraganda katta yo‘qotishlarni yuzaga keltiradi, bu yo‘qotishlar α = 0,4-1,0 dB/km bo‘lib, uzatish liniyasining umumiy yo‘qotishlariga qo‘shiladi;

- 10-12 km ishchi tolaning dispersiya qiymatini kompensatsiyalash uchun 1 km atrofida DSF tolalari talab etiladi;

          - nochiziqli effektlarning  oshishiga olib keladi.

Kompensatsiyalash samarali bo‘lishi uchun, ishchi  tolaning umumiy dispersiya qiymatini va DSF tolasining dispersiya parametrlarini o‘lchash kerak.

Kamchiliklarni yo‘qotish maqsadida DSF tolalari DCM (Dispersion Sompensating Module) deb nomlangan maxsus modullarga joylashtirilib, ular uzatish tizimlarining ustunlariga yoki  optik kuchaytirgichlarning 1- va 2- kaskadlari orasiga  qo‘yiladi.  Dispersiyani kompensatsiya qiluvchi modullarning DCM   o‘lchamlari har xil bo‘lishi mumkin. Masalan,  ‘’Corning‘’ B turdagi modullari 235x235x40 mm,  D turdagi modullar 267x267x40 mm, S turdagi modullar 278x432x44mm, ‘’Sumitomo’’ firmasining modullari esa  228x202x41 mm o‘lchamlarga ega.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.11 –rasm. DSF yordamida dispersiyani kompensatsiyalash

 

Biroq  DCM modullarining qo’llanilishi ham ayrim muammolarni keltirib chiqaradi, chunonchi qo‘shimcha yo‘qotishlarning yuzaga kelishiga,

qutblangan moda dispersiyasi QMD qiymatining  oshishiga olib keladi.

To‘lqin uzunligi bo‘yicha zichlashtirilgan yuqori tezlikli tizimlarda QMD qutblangan moda dispersiyasi  0,1-0,2 ps/km^-1/2  dan oshmasligi kerak.

DCM modullari qo‘llanilganida  yuqoridagi kamchiliklarni e’tiborga olish zarur.          

 

6.4. Real optik aloqa liniyasining qabullash oxiridagi shovqinlar

 

Optik signalning asosiy xususiyati shundaki, u kvant tuzilishga ega. Fototokning shakllanishi alohida olingan fotonlarning yutilishi va elektron-kovak  juftlarining hosil bo‘lishi bilan bog‘liq jarayonlarining ketma-ketligidir. Shu sababdan hatto yorug‘lik manbai va optik traktning barcha boshqa  elementlari ideal bo‘lib, fotodiod kirishida signalga shovqin kiritmasalar ham fototokda shovqin tashkil etuvchisi mavjud bo‘ladi. Bu hol fotonlar yutilishining kvant statistikasi qonunlariga bo‘ysinuvchi tasodifiy haraktyerga ega ekanligi tufayli yuzaga keladi.

Bunday shovqin kvant shovqini deb ataladi va uni fotodiod kuchaytirgichi chiqishidagi signal/shovqin (S/SH) nisbatini baholashda hisobga olish zarur. Bu shovqin optik signal tabiati bilan bog‘liq bo‘lgani sababli, uning sathi fotodiod kirishidagi optik quvvatning ortishi bilan ortib boradi. Kvant shovqinlarining sathi elekiron-kovak juftlari hosil bo‘lishining tasodifiy haraktyerga ekanligi tufayli qo‘shimcha tarzda ortadi. Bu hol tok tashuvchilar - elektronlar va kovaklarning hosil bo‘lish joylaridan fotodiodning tashqi kontaktlarigacha ichki elektr maydoni ta’sirida turlicha vaqt davomida  etib kelishi (dreyflanishi) bilan bog‘liq.

          Yuqorida ko‘rib o‘tilgan shovqinlar drobovoy shovqin ko‘rinishida namoyon bo‘ladi. Ular spektr bo‘yicha  foto qabul qilgich qayd etadigan Df chastotalar oralig‘ida tekis taqsimlangan. Fototok shovqin tashkil etuvchisining o‘rtacha kvadratik qiymati quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:

 

                                      (I_shf )² = 2q I_{f o‘rt.} Df  =2 q R_s.S Df.                         (10.12)

 

Bu yerda I_{f o‘rt.} – fotodiod kirishidagi optik quvvatning o‘rtacha qiymatiga mos keluvchi fototok o‘zgarmas tashkil etuvchisining o‘rtacha qiymati. Bu qiymat har qanday modulyatsiya usulida  ham noldan farq qiladi;  R_s-fotodiod yuza sirtiga tushayotgan optik quvvatning o‘rtacha qiymati. S- fotodiodning yorug‘likka sezgir sirti yuzasi.

         Avval qayd etilganidek, hatto  R_s = 0 bo‘lganida ham fotodiod orqali qorong‘ilik toki oqib o‘tadi.  Uning tabiati ham tasodifiy haraktyerga ega va u kvant shovqini kabi qo‘shimcha shovqin manbai hisoblanadi. Qorong‘ilik toki shovqin tashkil etuvchisi o‘rtacha kvadratik qiymatining kattaligi  I_shqor. uning o‘rtacha qiymati orqali quyidagicha aniqlanadi:

  

                                                  (I_shqor. )² = 2 q I_qor.o‘rt Df.                             (10.13)            

 

          Optik traktning umumiy shovqiniga fotodiodning sezgir yuza sirtiga halaqit vazifasini o‘tovchi turli tashqi manbalardan tushayotgan fon nurlanishlari ham o‘z hissasini qo‘shadi. Agar bunday manba fotodiodning sezgir yuzasida R_fon. quvvat hosil qilsa, unga tegishli shovqin tashkil etuvchisi quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

          

                                                 (I_shfon )² = 2 q R_fon S Df.                            (10.14)

 

         Tolali optik aloqa liniyalari uchun yuqorida ko‘rib o‘tilgan shovqinlardan tashqari fotodiodning sezgir yuza sirti doirasida yorug‘lik intensivligining tasodifiy o‘zgarishlari (fluktuatsiyalari) hisobiga hosil bo‘luvchi modaviy shovqinlar ham harakterlidir. Bu turdagi shovqinlar kogerent nurlanish manbai (lazer diodi) ko‘p modali optik tola bilan birgalikda ishlatilganida namoyon bo‘ladi. Bu holda optik tolaning chiqish sirtida turli modalarning interferensiyasi natijasida “spekl-manzara” hosil bo‘ladi. Bu manzara bir qator omillar – atrof muhit haroratining o‘zgarishi, optik tolaning turlicha mexanik ta’sirlar tufayli mikro-deformatsiyasi va h.k.lar natijasida doimiy o‘zgarib turadi. Bu tashqi ta’sirlarning har biri optik tola bo‘ylab tarqalayotgan turli modalarga tegishli nurlarning geometrik yo‘li kattaligini tasodifiy tarzda o‘zgartiradi. Bu o‘zgarish unchalik katta bo‘lmasdan, bir kilometr optik tola uchun mikronning ulushlarini tashkil etishiga qaramasdan, u yorug‘lik nurlanishi to‘lqin uzunligiga yaqin o‘lchamlarga ega bo‘ladi va turli modalar orasidagi faza farqini muhim tarzda o‘zgartiradi.  Bu hol optik tola chiqish sirtidagi nurlanish intensivligi taqsimotining o‘zgarishiga – modaviy shovqinning paydo bo‘lishiga olib keladi.

          O‘xshash tarzda namoyon bo‘ladigan shovqin fotodiod kuchaytirgichining chiqishida nokogerent nurlanish manbai - yorug‘lik diodi va bir modali optik toladan birgalikda foydalanilganida ham hosil bo‘ladi. Faqat farqi shundaki, yorug‘lik nurlanishi intensivligining optik tola chiqish yuza sirtidagi taqsimotining tasodifiy harakteri fazoviy va vaqtli tuzilishga ega bo‘lmaydi.

           Nurlanish manbai ham qo‘shimcha shovqinlar hosil qiladi. Ular optik quvvatning fluktuatsiyasi va intensivlikning nurlanish manbai  yuza sirti bo‘ylab tasodifiy tarzdagi taqsimoti ko‘rinishida namoyon bo‘ladi.

          Optik aloqa tizimini optik diapazon uchun harakterli bo‘lgan shovqinlar qatorining yuzaga kelish sabablarini bartaraf etib maqbullashtirish mumkin.

         Kogerent nurlanish manbalarini bir modali optik tola bilan birgalikda, nokogerent nurlanish manbalarini esa ko‘p modali optik tola bilan birgalikda qo‘llab modaviy shovqinlarni bartaraf etish mumkin. Lazer diodi va yorug‘lik diodini tayyorlashda takomillashtirilgan texnologiyalarni qo‘llash va damlash toki manbalari uchun ularning ish rejimini nazorat qilish va avtomatik boshqarish ko‘zda tutilgan sxemotexnik yechimlarni ishlab chiqish  yorug‘lik manbai shovqinlarini minimumlashtirish imkonini beradi.

          Signalning kvant shovqinlari va qorong‘ilik tokining shovqinlarini birorta usul bilan ham bartaraf etish mumkin emas. Ularni optik signaldan ajratib bo‘lmaydi va bu turdagi shovqin omillarining mavjudligini fototokning kuchaytirgichi uchun sxemotexnik yechimlarini ishlab chiqishda hisobga olish zarur.

          10.12-rasmda foto qabul qilgichning umumlashgan ekvivalent sxemasi keltirilgan. Unda barcha asosiy shovqin manbalari  hisobga olingan va yuqorida keltirilgan shovqin manbalari bilan bir qatorda fotodiod yuklamasi aktiv qarshiligi R₁ ning issiqliq shovqinini hisobga oluvchi tok generatori I_shis. kiritilgan. Bu turdagi shovqinning kattaligi, ma’lumki, quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

 

                                                           (I_shi )² = 4 k T Df / R₁.                             (10.15)

 

Bu yerda k = 1.38 10^-23 Dj/K -  Bolsman doimiysi, T -  Kelvin (K) shkalasi bo‘yicha harorat.

Yuqoridagi rasmda I_shkuch.  va U_shkuch. manbalari bilan kuchaytirgich aktiv elementining shovqinlari hisobga olingan. Agar kuchaytirgich maydoniy tranzistor asosida tuzilsa,

 

                                       (U_shkuch. )² = x4 k T  Df / g,   I_shkuch. = 0.                 (10.16)

 

Bu yerda g - maydoniy tranzistor kirish (stok-zatvor) xarakteristikasining egriligi - kirish o‘tkazuvchanligi ma’nosiga ega kattalik. x - qiymati  maydoniy tranzistor  xiliga bog‘liq bo‘lgan koeffitsiyent. Bu qiymat 0.7 - 1.1  oraliqda yotadi.

Bipolyar tranzistor asosida tuzilgan kuchaytirgich uchun

 

                   (U_shkuch. )² = 4( k T )² Df / (q I_k),      (I_shkuch. )² = 2 q I_b Df .         (10.17)

 

Bu yerda I_b va I_k – mos ravishda tranzistorning  bazasi va kollektori orqali oqib o‘tadigan o‘zgarmas toklar.

 

       

        

         Yuqorida ko‘rib chiqilgan barcha shovqin manbalarini birinchi yaqinlashuvda o‘zaro bog‘liq emaslar deb qarash mumkin. Shu sababdan kuchaytirgich kaskadining chiqishidagi shovqinning natijaviy quvvati alohida manbalar tomonidan kiritilgan shovqinlarni yig‘ish orqali aniqlanishi mumkin. Yuqorida keltirilgan miqdoriy munosabatlardan foydalanib, kuchaytirish kaskadi chiqishidagi S/SH nisbati uchun analitik ifoda olish mumkin. Bu munosabatni atroflicha tahlil qilish quyidagi xulosalarga kelishga imkon beradi:

          -S/SH nisbati qabul qilinayotgan signalning quvvati R_s ga bog‘liq emas va bu nisbatni  R_s ni oshirish hisobiga oshirib bo‘lmaydi;

         -agar optik trakt shovqinlari foto qabul qilgich elektron qismining shovqiniga yaqin bo‘lsa, S/SH nisbatini oshirishni fotodiod yuklamasi ekvivalent qarshiligi R₁ ni oshirish hisobiga ta’minlash mumkin.

         Biroq  R₁ ning ortishi foto qabul qilgich o‘tkazish oralig‘ining kamayishiga olib keladi. Shu sababdan bir vaqtning o‘zida S/SH nisbatini oshirish va foto qabul qilgichning o‘tkazish oralig‘ining avvalgi qiymatini saqlashni kuchaytirgich birinchi kaskadi elektron sxemasini muhim tarzda murakkablashtirishsiz amalga oshirish mumkin emas. Bu hol uning amplitudaviy-chastotaviy xarakteristikasiga yuqori chastotali korreksiya kiritishni talab etadi. 

 

 

 

 

 

 

 

 

11-Laboratoriya ishi

 

AJRALADIGAN OPTIK ULAGICHLARNING XARAKTERISTIKASINI TADQIQ ETISH

 

1.    Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

- “TOPAZ 3000” optik testeri bilan ishlash ko‘nikmalarini hosil qilish;

- Ikkita yorug‘lik uzatgichini optik rozetka bilan ulash chog‘ida tolalarning sonli aperturasiga bog‘liq ravishda kiritiladigan so‘nish kattaligini aniqlash.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishiga tayyorlanayotganda quyidagi savollarni o‘rganish zarur:

- ajraladigan va ajralmaydigan optik ulagichlarning tuzilishi va ishlash prinsipini o‘rganish;

- hisobot uchun nazariy qismning qisqacha mazmuni, qurilmaning tuzilishi va olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 214-218 sahifalari, [2]-adabiyotning 48-51 sahifalari, [5]-adabiyotning 61 sahisi, [6]-adabiyotning 283-309 sahifalari, [7]-adabiyotning 52-74 sahifalaridan foydalaning.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Diqqat! Har bir qo‘llashdan avval tolali shnurlar yordamida o‘lchovlarni olib borishda ularning kesimidan himoya qalpoqlarini echish kerak. Tolali shnur yordamida ish tugagach, uning kesimiga echilgan himoya qalpog‘ini albatta kiygizib qo‘yish kerak. Har bir qo‘llashdan avval  “TOPAZ 3000” optik testeri yordamida o‘lchashlarni olib borishda uning konnektori kesimidan himoya qalpog‘ini echish kerak va tezda uni tolali shnur konnektori bilan ulash zarur. O‘lchash ishlari tugagach himoya qalpoqlarini oldingi joyiga o‘rnatish shart.

 1. ”Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” boshqaruv organlarini  boshlang‘ich holatga  o‘rnating:

- potensiometrning “sozlash” dastagini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga  keltiring.

-  “rejim” tugmasini “quvvat” holatiga qo‘ying. Buning uchun tegishli yozuvli tugmani bosib qo‘ying.

-  “tarmoq” tumblerini ulang, bunda uning chiroqchasi yonadi.

2. Lazerning ishga layoqatligini tekshiring. Buning uchun potensiometrning “sozlash” dastagini soat strelkasi yo‘nalishida burang. Bunda raqamli tablodagi ko‘rsatkichlarning ortishi lazerning ishga layoqatligini ko‘rsatadi.

3. “Rejim” tugmasini “tok” holatiga qo‘ying. Bunda raqamli tabloda  lazer diodidan oqib o‘tayotgan tokning qiymati qayd etiladi.

4. FC/UPC turidagi bir modali (sariq rangli himoya qobig‘ili) shnur yordamida “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ni “TOPAZ 3000” optik testerining kirishiga ulang.

5. “TOPAZ 3000” optik testerini ulang va panel yuza sirtidagi mvt, dbm, db tugmalarini bosish yo‘li bilan uni quvvatning absolyut qiymatlarini  o‘lchash rejimiga o‘tkazing. Panel yuza sirtidagi tugmani bosib, testerni 1,3 mkm to‘lqin uzunligida o‘lchash rejimiga o‘rnating. Zarurat tug‘ilsa, “TOPAZ 3000” asbobining tavsifidan foydalaning.

6. “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ni “sozlash” potensiometrini “TOPAZ 3000” optik testerida optik quvvatning 0,5 mVt qiymatini ko‘rsatadigan qilib o‘rnating. Bu qiymatlarni 11.1 – jadvalga yozing. Qolgan o‘lchashlarda bu qiymat o‘zgarmasligi kerak.

 

11.1-jadval

Turli turdagi yorug‘lik uzatgichlarini ulash tufayli yuzaga

kelgan liniyaviy so‘nishlar

Rab,    0,5 mVt	λ, nm	sm-sm (dB)	mm-mm (dB)

 

7. mVt, dBm, dB tugmalarini kerak sonda bosib optik testerning ish rejimini optik quvvatni nisbiy birliklarda o‘lchaydigan qilib o‘rnating. Shundan so‘ng tester pulьtidagi “nolga sozlash” tugmasini bosing. Bunda tester kirishiga tushayotgan quvvat 0 deb olinadi va bu hol displeyda 0 dB ko‘rinishida aks etadi.

8. FC/UPC - FC/UPC turidagi (sariq rangli himoya qobig‘ili) bir modali shnur yordamida ”Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ni 5-platadagi shtativda joylashgan FC - FC/UPC turidagi optik ulash rozetkasiga ulang (4.5-rasm). Optik rozetkaning qarama - qarshi tomonini FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali shnur yordamida “TOPAZ 3000” optik testeri kirishiga ulang. Uning displeyida dB larda ifodalangan bir xil sonli aperturali ikkita bir modali yorug‘lik uzatgichning ulanishiga mos kelgan liniya so‘nishi aks etadi. Bu qiymatni jadvaldagi SM-SM katagiga yozib qo‘ying.

9. “TOPAZ 3000” optik testeri kirishi va optik rozetkani ulovchi FC/UPC - FC/UPC optik shnurini FC/PC - FC/PC turidagi ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) shnurga almashtiring. Optik testyerda bir modali va ko‘p modali yorug‘lik uzatgichlarini ulashga mos kelgan so‘nishlarni belgilang.

10. ”Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “Optik chiqish”ini   optik rozetka bilan ulaydigan FC/UPC - FC/UPC turidagi tolali shnurni uzing.

11. “TOPAZ 3000” optik tester kirishidagi FC/PC-FC/PC tolali shnurni uzing.

12. FC/PC - FC/PC turidagi ko‘p modali shnur(olov rangli himoya qobig‘li) yordamida “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “Optik chiqish” ini “TOPAZ 3000” optik tester kirishiga ulang. Bunda tolali shnur orqali optik tester kirish konnektoriga tushuvchi optik quvvat sathi lazer diodining (elektron blok ichida joylashgan) bir modali yorug‘lik uzatgichi va ko‘p modali yorug‘lik uzatgichlarni o‘zgartirib ulash bilan o‘zgaradi.

13. Optik tester yuzida joylashgan mvt, dbm, db tugmalarni bosib optik testerni quvvatni absolyut qiymatlarini o‘lchash rejimiga o‘tkazing. 6 va 7 qismlarda bajarilgan harakatlarni qaytaring.

14. FC/PC - FC/PC turidagi ko‘p modali shnur (olov rangli himoya qobig‘li) yordamida “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “Optik chiqish” ini 5-platadagi shtativda joylashgan optik ulash rozetkasiga ulang. Optik rozetkaning qarama qarshi tomonini ko‘p modali shnur (olov rangli himoya qobig‘li) yordamida “TOPAZ 3000” optik testerining kirishiga ulang. Optik testerning displeyida bir xil sonli aperturali ikkita ko‘p modali optik tolaning ulanishidagi liniya so‘nishi dB larda aks etadi. Bu qiymatni jadvaldagi MM-MM katagiga yozib qo‘ying.

15. ”Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “Optik chiqish”idagi   optik shnurni optik rozetkadan uzing.

16. Optik shnurni  optik testyerdan uzing.

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar tahlili va xulosa.

 

5. Nazorat savollari

 

1.     Optik ulagichlarning qanday turlarini bilasiz?

2.     Qismlarga ajraladigan va ajralmaydigan optik ulagichlar qaysi hollarda qo‘llaniladi?

3.     Shtekerli ajraladigan optik ulagichning tuzilishini tavsiflang.

4.     Optik tolalarni ajralmaydigan ulashning qanday usullarini bilasiz?

 

6 –Nazariy qism

6.1. Optik ulagichlar

 

         Tolali optik aloqa tizimlari liniyalarini o‘tkazishda uzatuvchi, qabul qiluvchi va liniya traktlarini tashkil etuvchi elementlarni o‘zaro ulashdan iborat texnik masala yuzaga keladi va bu masala optik ulagichlar yordamida hal etiladi. Optik ulagich – bu nurlanishni kiritish va chiqarish joyida tolali optik aloqa liniya traktining turli komponentalarini, optoelektron modullarni kabel tolalari bilan ulash, kabelning qurilish   uzunliklarini bir-biri yoki boshqa komponentalar bilan ulash uchun mo‘ljallangan qurilma. Ulagichlarning ajraladigan va ajralmaydigan turlari mavjud. Ajralmaydigan ulanishni ta’minlovchi asosiy montaj usuli payvandlash hisoblanadi. Ajraladigan ulagichlar  (ularni belgilash uchun konnektor, connector atamalaridan keng foydalaniladi) ko‘p martalab ulash/ ajratishlarni bajarish imkonini beradi [6].

 

 

6.2. Ajraladigan optik ulagichlarning tuzilishi

 

Optik aloqa tarmog‘ining har bir tugunida kabelning optik tolalarini  optik sxema elementlariga ulash imkoniyati ta’minlanishi kerak. Buning uchun odatda ajraladigan ulagichlardan foydalaniladi. Optik tolalarni optik sxema elementlariga ulash kommutatsiya qutilari, taqsimlovchi shkaflar va krosslar yordamida amalga oshiriladi. Ularda optik rozetkalar va optik kabelni mahkamlovchi elementlar joylashtiriladi. Tolali kabelning yorug‘lik uzatgichlari zaruriy kommutatsiyani amalga oshiruvchi optik konnektorlar bilan ta’minlanadi.

Ajraladigan ulagichlardan optik aloqa liniyasining alohida passiv elementlarini ulashni ta’minlash uchun ham foydalaniladi. Bu turdagi ulashlar odatda tolali shnurlar – pigteyllar yordamida amalga oshiriladi. Har bir shnurning oxirgi uchlari sifatli ulanishga erishish uchun optik konnektorlar bilan ta’minlanadi.

11.1-rasmda shtekerli ajraladigan optik ulagichning tuzilishi ko‘rsatilgan. Bu ulagichda uya va shtir qismlari ulanadi. Ulanishdan so‘ng gayka bilan mustahkamlanadi. 11.1-rasmda ulagichning uyali qismi yuzasidagi rezba va gayka ko‘rsatilmagan [6].

Ulagichlarga quyidagi talablar qo‘yiladi: kirituvchi yo‘qotishlari va teskari aks etishlari kam, tashqi mexanik, klimatik va boshqa ta’sirlarga bardoshli, yuqori ishonchli, tuzilishi sodda va ko‘p martalab takroriy ulanishlardan so‘ng xarakteristikalari kam o‘zgarishi kerak.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hozirgi vaqtda optik konnektorlarning bir-biridan ulash turi va qayd etish qobiliyati bilan farqlanadigan o‘nlab turlari mavjud. Quyidagi konnektor turlari ayniqsa keng tarqalgan (11.2-rasm):

-ssilindr ko‘rinishga va rezbali mahkamlagichga ega FC turidagi konnektor;

- to‘g‘ri burchakli ko‘rinishga va push – pull turidagi qayd etish mahkamlagichiga ega SC turidagi konnektor.

Optik sxema elementlarini o‘zaro ulash uchun qo‘llaniluvchi 1-3 metr uzunlikga ega tolali shnurlar shunday konnektorlar bilan ta’minlanadi. Ulovchi shnurlar uchlariga bir turdagi FC-FC, SC-SC turidagi konnektorlar joylashtiriladi. Agar turli turdagi qobiqli elementlarni o‘zaro ulash talab etilsa, tolali o‘tish shnurlari qo‘llaniladi. Ularning uchlariga turli turdagi (FC-SC) konnektorlar o‘rnatiladi.

Turli turdagi konnektorlar bilan ulangan tolali shnurlarni ulashni ta’minlash uchun tegishli turdagi rozetkalar ishlab chiqilgan. Ularning qobiqlari muayyan turdagi konnektorli ikkita ulanuvchi tolali shnurlarni mahkamlash uchun mo‘ljallangan. 4.7-rasmda FC-FC, SC-SC turidagi rozetkalarning tashqi ko‘rinishi ko‘rsatilgan. Turli turdagi konnektorli tolali shnurlarni ulash uchun SC – turidagi o‘tish rozetkasidan foydalaniladi.

 

6.3. Ajralmaydigan optik ulagichlar

 

Odatda optik liniya uzunligi o‘nlab kilometrni tashkil etadi, bu esa tolali optik kabelning ko‘pincha 10 km bo‘lgan qurilish uzunligidan ancha katta. Shu sababli kabelni yoiqizishda turli qurilish uzunligiga ega kabellar optik tolalarini bir-biriga ulash zarurati tug‘iladi. Bunday ulash payvandlash usuli bilan tayyorlanadigan ajralmaydigan ulagichlar yordamida amalga oshiriladi. Ikkita optik tola o‘zaro payvandlangandan so‘ng, payvandlash joyi mexanik ta’sirlardan va namlikdan termosiquvchi naycha yordamida himoyalanadi. Mazkur naycha maxsus kasseta (splays-plastina) ga mahkamlanadi. Ulanuvchi kabellarning optik tolalari splays-plastina bilan birgalikda ulovchi muftaga joylashtiriladi. SHu usul bilan payvandlangan optik tolalarning mexanik va atrof-muhit ta’sirlardan uzoq muddatga himoyalanishi ta’minlanadi. Kabelni joylashtirish usuliga (yer va suv ostida, elektr uzatgich liniyalari ustuniga osish yo‘li bilan) bog‘liq holda turli mufta turlari qo‘llaniladi.

Ajralmaydigan optik ulashning keng tarqalgan usullaridan biri shishadan tayyorlangan nay (trubka) yordamida ulash hisoblanadi (11.3-rasm). Bunday ulashda kiritiluvchi so‘nish qiymati 0,29 dB ni tashkil etadi.

 

	11.3- rasm. Trubka yordamida tolani ulash: 1 - vtulka; 2 - yopishtiruvchi kompaundni quyish uchun teshik; 3, 4 - optik tola.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tolalarni yarimssilindrik ariqchali plastina yordamida ulash (11.4-rasm) usulida kiritiladigan so‘nish sathi 0,5 dB ni tashkil etadi [7]. Tola oxirlari aniq markazlashtirilib, so‘ng yopishtiriladi yoki payvandlanadi.

Ajralmaydigan optik ulashda

/

optik tolalarni doimiy ulash, yuqorida qayd etilganidek, payvandlashda keng foydalaniladi. Hozirda payvandlash qurilmalari amaliyoti takomillashib bormoqda. Natijada payvandlashli ulash usuli qo‘llanilganda kiritiluvchi so‘nish qiymatlari bir modali va ko‘p modali tolalar uchun 0,04-0,1 dB ni tashkil etadi.

Ko‘p modali tolalarda payvandlashli ulash sifatiga ta’sir qiluvchi, tolaning o‘ziga bog‘liq bo‘lgan omillar mavjud. Bu omillarga tola diametrlarining, sonli aperturalarining va sindirish ko‘rsatkichlarining mos kelmasligi, o‘zakning qobiq markazida joylashmasligi kiradi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bir modali tolalarda (dispersiyasi siljimagan holda) payvandlash sifatiga ta’sir qiluvchi asosiy omil - bu tolalar moda maydoni diametrlarining mos kelmasligi hisoblanadi.

Shuningdek, bo‘ylama va burchakli siljishlar, o‘zakning ifloslanishi va deformatsiyasi ham payvandlash sifatiga ta’sir qiluvchi omillardir. Bu omillarning ta’siri malakali texniklar, tola oxirlarini aniq markazlashtiruvchi avtomatik tenglashtiruvchi qurilmalarni va zamonaviy payvandlash qurilmalarni ishlatish hisobiga kamaytirilishi mumkin [6].

 

«Optik liniyaviy traktining passiv elementlarini tadqiq etish»

o‘quv laboratoriya qurilmasi

 

 1. Qurilmaning umumiy tavsifi

 

Ushbu qurilma bazasida quyidagi laboratoriya ishlarini bajarishi mumkin:

1. Optik testerning ish tarzini va undan optik liniyadagi buzilishlarni izlashda foydalanishni o‘rganish;

2. Optik liniya traktidagi optik ulagichlarning harakteristkalarini o‘rganish;

3. Optik attenyuatorlarning xarakteristikasini o‘rganish;

4. Optik quvvat ajratgichning xarakteristikasini o‘rganish.

 

2. Laboratoriya  qurilmasi funksional sxemasining                                      tavsifi

 

Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi 11.5-rasmda ko‘rsatilgan bo‘lib, uning tarkibiga quyidagi elementlar kiradi:

1. Tolali yorug‘lik uzatgichlarning termik bog‘langan (payvandlangan) joyini o‘rnatish uchun xizmat qiluvchi universal kasseta (splays-plastina);

2. Bir uchi  SC/SPC turidagi konnektor bilan tugallangan to‘rt tolali bir modali kabelning  ikki bo‘lagi (ular sariq rangli himoya qobig‘iga ega), to‘rt tolali SC/SPC-4, SC/SPC-4, DST/4/SM 9/125 turidagi yarim vilka;

3. Bir uchi SC/PC turidagi konnektor bilan tugallangan to‘rt tolali ko‘p modali kabelning ikki bo‘lagi (ular olov rang himoya qobig‘iga ega), to‘rt tolali SC/PC-4, SC/PC-4, DST/4/MM 50/125 turidagi yarim vilka;

4. 8 ta rozetkali portlarga mo‘ljallangan ikkita W902 seriyali kommutatsiya qutisi (devorga yopishtiriladigan kross).

Qutilarda quyidagilar joylashtirilgan:

-         yuqori qatorda 4 ta SC-SC/UPC turidagi ulovchi rozetka (FC turidagi konnektor bilan tugallangan bir modali yorug‘lik uzatgichlarni ulash uchun);

 

 

 

 

 

 

                       11.5-rasm. Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi

 

 

 

 

 

 

-         pastki qatorda 4 ta SC-SC/PC turidagi ulovchi rozetka (FC turidagi konnektor bilan tugallangan ko‘p modali yorug‘lik uzatgichlarni ulash uchun).

5. Optik passiv elementlar platasi.

Unda quyidagilar joylashtirilgan:

-  FC-SC/UPC markali keramik markazli bir modali o‘tish rozetkasi;

- FC-SC/PC markali bronza markazli ko‘p  modali o‘tish rozetkasi;

- FC-D/UPC markali keramik markazli bir modali ulovchi rozetka;

- FC- D/UPC markali keramik markazli ko‘p  modali ulovchi rozetka.

6. Optik passiv elementlar platasi.

Unda quyidagilar joylashgan:

- FC/SM bir modali tola uchun so‘nish kattaligi o‘zgarmas (kiritadigan so‘nishi -20 dB bo‘lgan) attenyuator-rozetka;

- FC/MM ko‘p modali tola uchun so‘nish kattaligi o‘zgarmas (kiritadigan so‘nishi -20 dB bo‘lgan) attenyuator-rozetka;

- FC/SM bir modali va ko‘p modali tola uchun so‘nish kattaligi o‘zgaruvchi (kiritadigan so‘nishi 0-20 dB oralig‘ida yotgan) attenyuator-rozetka.

7. Optik passiv elementlar platasi.

Unda quyidagilar joylashgan:

- bir modali (SM) quvvat ajratgichi (50/50 1x2). Ajratgichning yorug‘lik uzatgichlari  FC/SPC turidagi konnektor bilan tugallangan;

- keramik konsentratorli FC-D/UPC turidagi 3 ta ulovchi rozetka.

Barcha rozetkalar va attenyuatorlar ustunlarga mahkamlangan, ustunlar ham o‘z navbatida mos platalarga qotirilgan. Platalar 2 ta umumiy P simon yo‘naltirgichlarda joylashtirilgan. Yo‘naltirgichlarning qarama-qarshi tomoniga qopqoqlar joylashtirilgan va ular yordamida  yo‘naltirtirgichlar ekranning yon ustunlari bilan bog‘lanadi. Ekranning markaziy qismiga (1) kasseta va 4 ta kabel qirqimi (2, 3) mahkamlangan. Barcha konstruksiyalar laboratoriya qurilmasining ustki tokchasiga joylashtirilgan.

8. Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki (NMETB). Uning old paneli 4.6-rasmda ko‘rsatilgan. U lazer diodi yordamida λ=1,33 mkm li to‘lqin uzunlik diapazonidagi optik nurlanishning chiqish quvvati generatsiyasini ta’minlaydi. Uni  tashqi optik zanjir orqali ishga tushirish optik rozetkani “OPTIK CHIQISH” paneliga ulash orqali amalga oshiriladi (4.6-rasm). Panelning yuza sirtida “SOZLASH” potensiometr dastagi joylashgan bo‘lib, uning yordamida lazer diodidan oqib o‘tayotgan tok va quvvatning qiymati o‘zgartiriladi.

Damlash toki va quvvatni nazorat qilish uchun panel yuza sirtidagi “NURLANTIRGICH TOKI, OPTIK QUVVAT” raqamli indikatoridan foydalaniladi. Rejimlarni o‘zgartirish “REJIM” tugmasi orqali amalga oshiriladi va bu holda “TOK” yoki “QUVVAT” tugmalarini bosib, indikatorda shu parametrlarga mos kelgan qiymatlarni ko‘rish mumkin.

 

 

 

 

 

11.6-rasm. Optik nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki

 

Quvvatni o‘lchash «QUVVAT» rejimida ishlovchi raqamli tabloda aks etadigan tok, lazer qobig‘iga biriktirilgan fotodiod yordamida amalga oshiriladi. SHuni esda tutish lozimki, bu rejimda indikatorning ko‘rsatishlari  nisbiy haraktyerga ega. Bunday rejim lazer diodining ishga yaroqliligini nazorat qilish uchun qo‘llaniladi. Nurlanish manbaini 220 V/50 Gs li tarmoqqa ulash “TARMOQ” tugmasini bosish orqali amalga oshiriladi.

9. Optik quvvatni o‘lchovchi qurilma “TOPAZ 3000” etalon qurilma sifatida qo‘llaniladi. Optiq quvvat uning kirishiga optik shnur orqali kiritiladi. Qurilma avtonom manba va tarmoq adapteri (10)ga ega. Qurilma bilan ishlash uning laboratoriya qurilmasi majmuiga kiruvchi texnik qo‘llanma asosida amalga oshiriladi. Laboratoriya qurilmasining tarkibida  bundan tashqari uning elementlarini ulash uchun xizmat qiladigan quyidagi tolali ulagich va o‘tish shnurlari (VS)dan foydalaniladi:

- 3 ta FC/PC turidagi konnektorli ko‘p modali ulovchi shnurlar (olov rangli  himoya qobig‘ili);

- 3 ta FC/SPC turidagi konnektorli bir modali (sariq rangli himoya qobig‘ili) ulovchi shnurlar;

- 2 ta SC/PC turidagi konnektorli ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) ulovchi shnurlar;

- 2 ta SC/SPC turidagi konnektorli  bir modali (sariq rangli himoya qobig‘ili) o‘tish shnurlari;

-2 ta FC/PC- SC/PC turidagi konnektorli ko‘p modali (olov rangli himoya qobig‘ili) o‘tish shnurlari;

-2 ta FC/SPC-SC/SPC turidagi konnektorli  bir modali (sariq rangli himoya qobig‘ili) o‘tish shnurlari.

 

12-Laboratoriya ishi

 

OPTIK ATTENYUATORLARNING  XARAKTERISTIKASINI TADQIQ ETISH

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

- “TOPAZ 3000” testeri yordamida optik quvvatni o‘lchash bo‘yicha ko‘nikmalar hosil qilish;

- ko‘p modali va bir modali yorug‘lik uzatgichlari uchun mo‘ljallangan optik rozetka asosidagi o‘zgarmas attenyuator tomonidan kiritiladigan so‘nishni o‘lchash;

- ko‘p modali va bir modali yorug‘lik uzatgichlari uchun  mo‘ljallangan optik rozetka asosidagi   o‘zgaruvchan  attenyuator tomonidan kiritiladigan so‘nishni o‘lchash va atteyuatorni graduirovkalash.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishiga tayyorlanayotganda quyidagi savollarni o‘rganish zarur:

- optik passiv qurilmalar va ularni qo‘llanilishini o‘rganish;

- hisobot uchun nazariy qismning qisqacha mazmuni, olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 227-228 sahifalari, [2]-adabiyotning 53 sahifasi, [5]-adabiyotning 60 sahisi, [6]-adabiyotning 265-267 sahifalaridan foydalaning.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Diqqat! Har bir qo‘llashdan avval tolali shnurlar yordamida o‘lchovlarni olib borishda ularning kesimidan himoya qalpoqlarini echish kerak. Tolali shnur yordamida ish tugagach, uning kesimiga echilgan himoya qalpog‘ini albatta kiygizib qo‘yish kerak. Har bir qo‘llashdan avval  “TOPAZ 3000” optik testeri yordamida o‘lchashlarni olib borishda uning konnektori kesimidan himoya qalpog‘ini echish kerak va tezda uni tolali shnur konnektori bilan ulash zarur. O‘lchash ishlari tugagach himoya qalpoqlarini oldingi joyiga o‘rnatish shart.

1. ”Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” elektron bloki boshqaruv qurilmasini boshlang‘ich holatga  o‘rnating:

- potensiometrning “sozlash” dastagini soat strelkasiga qarshi yo‘nalishda oxirgi holatga  keltiring;

-  “rejim” tugmali almashlab ulagachini “quvvat” holatiga qo‘ying, buning uchun tegishli yozuvli tugmachani bosing;

-  “tarmoq” tumblerini ulang, bunda uning chiroqchasi yonadi.

2. Lazerning ishga layoqatligini tekshirib ko‘ring. Buning uchun potensiometrning “sozlash” dastagini soat strelkasi yo‘nalishi bo‘yicha burang. Bunda raqamli tablodagi ko‘rsatkichlar ortishi kerak. Bu hol lazerning ishga layoqatligini ko‘rsatadi.

3. “Rejim” almashlab ulagich tugmasini “tok” holatiga qo‘ying. Bunda raqamli tabloda  lazer diodidan oqib o‘tayotgan tokning qiymati aks etadi.

4. FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali (sariq rangli himoya qobig‘li) shnur yordamida “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” ning “Optik chiqish” ini “TOPAZ 3000” optik testerining kirishiga ulang.

5. “TOPAZ 3000” optik testerini ulang va uni panelning yuza sirtidagi mvt, dbm, db tugmalarini bosib quvvatning absolyut qiymatlarini  o‘lchash rejimiga o‘tkazing. Panel yuza sirtidagi λ tugmasini bosib, testerni 1,3 mkm to‘lqin uzunligida o‘lchash rejimiga o‘rnating.

6. “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “sozlash” – potensiometri yordamida “TOPAZ 3000” testerida optik quvvatning 0,5 mVt ga yaqin qiymatini olishga erishing. Bu qiymatni 12.1 – jadvalning tegishli katagiga yozib qo‘ying. Qolgan o‘lchashlar chog‘ida bu qiymat o‘zgarmasligi kerak.

7. mvt, dbm, db tugmalarini tegishli marta bosib optik testerning ish rejimini nisbiy birliklarda o‘lchash rejimiga o‘rnating. Shundan so‘ng tester pultidagi “nolga sozlash” tugmasini bosing.

 

12.1-jadval

 

8. FC/SM  bir modali tola uchun o‘zgarmas attenyuator – rozetka tomonidan liniyaga kiritiladigan so‘nishni o‘lchang. Attenyuator 6-platada joylashgan (11.5-rasm). Buning uchun quyidagi amallarni bajaring:

8.1. FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali ajraluvchi shnurni  “TOPAZ 3000” testeri kirishidan uzib, uni  attenyuator - rozetkaga ulang.

8.2. Attenyuator - rozetkaning ikkinchi chiqishini FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali ajraluvchi (sariq rangli himoya qobig‘li) shnur yordamida  “TOPAZ 3000” optik testeri kirishiga ulang.

8.3. 12.1-jadvaldagi SM-SM katagiga attenyuatorning bir modali liniyaga kiritadigan so‘nish qiymatini yozib qo‘ying. So‘nishning bu qiymati optik tester displeyida qayd etiladi.

8.4. Bir modali shnurlarni foydalanayotgan barcha elementlardan uzing.

8.5. FC/PC - FC/PC turidagi ko‘p modali shnur yordamida “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki”ning “ Optik chiqish” ini “TOPAZ 3000” optik testerining kirishiga ulang. Bunda tolali shnur orqali optik tester kirish konnektoriga tushuvchi optik quvvat sathi lazer diodining (elektron blok ichida joylashgan) bir modali yorug‘lik uzatgichi va ko‘p modali yorug‘lik uzatgichlarni o‘zgartirib ulash bilan o‘zgaradi.

Optik testerni o‘lchash rejimini mVt holatiga o‘zgartirib (quvvatni o‘lchash nisbiy birliklarda), “Nurlanish ta’minot bloki” yuzasidagi “sozlash” dastasi yordamida “TOPAZ 3000” qurilmasi bo‘yicha optik quvvat kattaligini 0,5 mVt ga o‘rnating.

8.6. So‘nishni o‘lchashga mos keluvchi  zarur tugmalarini bosib mvt, dbm, db, Optik testerni ishlash rejimini o‘rnating. So‘ngra testyerdagi “nolga sozlash” tugmasini bosing. Bunda  qurilma kirishiga tushuvchi optik quvvat sathi nol deb qabul qilinadi. Uning displeyi 0 dB qiymatni ko‘rsatadi.

8.7. FC/PC - FC/PC turidagi ko‘p modali ajraluvchi optik shnurni  “TOPAZ 3000” testeri kirishidan uzib, uni  attenyuator – rozetkaga ulang.

8.8. Attenyuator – rozetkaning ikkinchi chiqishini FC/PC-FC/PC turidagi ko‘p modali ajraluvchi (olov rangli himoya qobig‘li) optik shnur yordamida  “TOPAZ 3000” optik tester kirishiga ulang.

8.9. 12.1-jadvaldagi MM-MM katagiga attenyuatorning ko‘p modali liniyaga kiritadigan so‘nish qiymatini kiriting. So‘nishning bu qiymati optik testr displeyida qayd etiladi.

9. YUqoridagi punktdagi ishlarni FC/MM attenyuator – rozetka uchun bajaring.

10. Liniyaga o‘zgaruvchan attenyuator orqali kiritiladigan so‘nishni o‘lchang. So‘nishning bu qiymati avvalgi holdagi kabi bir modali va ko‘p modali tolali liniyalardan foydalanilganida turlicha bo‘ladi. Attenyuator 6-platada joylashgan. Quyidagi amallarni bajaring:

10.1.  4-7 punktlarda ko‘zda tutilgan amallarni qaytaring.

10.2. FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali ajraluvchi tolali shnurli optik ajratgichni “TOPAZ 3000” optik tester kirishidan uzing va uni o‘zgaruvchan  attenyuator – rozetkaga ulang.

10.3. O‘zgaruvchan attenyuator – rozetkaning ikkinchi chiqishini FC/UPC-FC/UPC turidagi bir modali (sariq rangli himoya qobig‘li) tolali shnur yordamida  “TOPAZ 3000” optik tester kirishiga ulang. 

10.4. O‘zgaruvchan attenyuator FC/UPC - FC/UPC turidagi bir modali optik rozetka asosida tayyorlangan. Undagi so‘nishlar unga ulangan optik tolalar uchlarining bo‘ylama siljishi hisobiga o‘zgaradi. Siljish uning qobig‘idagi tashqi gaykani aylantirish hisobiga amalga oshiriladi. Gayka soat strelkasi yo‘nalishida aylantirilganida so‘nish ortadi, qarama-qarshi yo‘nalishda aylantirilganida esa, u kamayadi. Belgilangan so‘nishga erishish uchun qobiqqa yaqin joylashgan gaykadan foydalanish kerak. Sozlash gaykasini soat strelkasiga teskari yo‘nalishda burab, optik tester displeyi yordamida  optik attenyuator kiritadigan so‘nishni 3 dB ga o‘rnating. Bu qiymatni 12.2-jadvalning birinchi katagiga kiriting.

10.5. Sozlash gaykasini uning o‘qi atrofida N marta to‘liq aylanishiga mos kelgan so‘nishni qayd etgan holda attenyuatorning graduirovkasini amalga oshiring. So‘nishning bu qiymati tester displeyi yordamida aniqlanadi. Aylanishlar hisobining boshlanishi 3 dB (N=0) so‘nishga mos keladi. O‘lchashlarni so‘nishning qiymati 15 dB ga etgunicha olib boring. Bu qiymatlarni 12.2-jadvalga kiriting.

 

 

 

12.2-jadval

O‘zgaruvchan attenyuator graduirovkasi Kirishdagi quvvat P=      mVt
N (aylanishlar)	0
R, db	3

 

Ilova.  12-laboratoriya ishi bajariladigan qurilmaning umumiy tavsifi 144-148 betlarda keltirilgan.

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar tahlili va xulosa.

 

5. Nazorat savollari

 

1.     Optik attenyuatorlar qanday maqsadlarda qo‘llaniladi?

2.     Optik attenyuatorlarning qanday turlarini bilasiz?

3.     Optik attenyuatorlar qanday parametrlar bilan tavsiflanadi?

 

6 - Nazariy qism

 

6.1. Optik attenyuatorlar haqida umumiy tushuncha

 

Optik attenyuatorlar kirish optik signallarining quvvatini kamaytirish maqsadida ishlatiladi. Raqamli signallarni uzatishda ham, analog signallarni uzatishda ham bunga zaruriyat vujudga kelishi mumkin. Katta sathli raqamli signallarni uzatish chog‘ida bu hol qabul qiluvchi optoelektron modulning to‘yinishiga olib kelishi mumkin.

Attenyuatorlar ko‘pincha lazer uzatgichdan keyin joylashtiriladi. Attenyuatorlar lazerning chiqish quvvatini undan keyingi EDFA kuchaytirgichlari, FD kabi qurilmalar talab etadigan sath bilan moslashtiradi.

Yorug‘likning jadalligi (intensivligi) fotodiodning dinamik diapazoni doirasidan chiqadigan darajada katta bo‘lgan qisqa optik tolali seksiyalarda attenyuator o‘rnatish mumkin. Ular jadallikni qabul qilgichning dinamik diapazoniga mos keladigan sathgacha kamaytiradi [6].

 

 

 

 

 

Ishlash prinsipi bo‘yicha attenyuatorlar so‘nish qiymati o‘zgaruvchi va so‘nish qiymati o‘zgarmas turlarga  bo‘linadi.

O‘zgaruvchan attenyuatorlar so‘nish qiymatini 0-20 dB oraliqda o‘zgartirish imkonini beradi.

So‘nish qiymati o‘zgarmas attenyuatorlarda so‘nish qiymati ishlab chiqaruvchi tomonidan belgilangan bo‘ladi. Uning qiymati 0, 5, 10, 15 yoki 20 dB ni tashkil etishi mumkin [6].

Attenyuatorlar tomonidan kiritiladigan so‘nish ±15 % dan ortiq bo‘lmasligi kerak. Optik aks etish qobiliyati maksimal -40 dB sathda bo‘lishi kerak. Attenyuatorlarning ishchi to‘lqin uzunliklari diapazoni eng ko‘pi bilan 1360 nm dan 1580 nm gachani, eng kami bilan 1200 nm dan 1480 nm gachani tashkil etishi kerak. Ularning odatiy ishchi to‘lqin uzunligi diapazoni 1310-1580 nm oraliqda yotadi. Attenyuatorlarda qutblangan moda dispersiyasi (QMD)ga bog‘liq bo‘lgan yo‘qotishlar 0,3 dB dan yuqori bo‘lmasligi kerak.

Optik attenyuatorlar optik rozetka yoki optik konnektor asosida tayyorlanishi mumkin. 5.1-rasmda bu maqsadda ishlatiladigan ba’zi turdagi rozetkalarning tuzilishi ko‘rsatilgan.

Bunday rozetkaning konstruksiyasi ulanayotgan optik tolalarning uchlari orasida o‘zgarmas yoki sozlanuvchi havoli oraliq mavjudligini ta’minlaydi. Ushbu oraliqning kattaligi attenyuator kiritayotgan so‘nishning kattaligini belgilaydi.

12.2-rasmda FC-FC optik rozetka asosidagi sozlanuvchi attenyuatorning tuzilishi ko‘rsatilgan. Unda kiritiladigan so‘nishni sozlash figurali gayka 1 ni (12.2-rasm) burash yo‘li bilan, uning nazorati esa, optik tester yordamida amalga oshiriladi. Kontrgayka 2 sozlash holatini qayd etadi va tasodifiy mexanik ta’sirlar natijasidagi so‘nish kattaligining o‘zgarishini bartaraf etadi. Attenyuatorni mahkamlash 3 teshiklar orqali  amalga oshiriladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13-laboratoriya ishi

 

OPTIK TOLANING BUKILISH TUFAYLI SODIR BO‘LADIGAN SO‘NISH SOLISHTIRMA KOEFFITSIYENTINING UNING BUKILISH RADIUSIGA BOG‘LIQLIGINI TADQIQ ETISH

 

1. Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

9/125 mkm o‘lchamli bir modali optik tola uchun optik tolaning bukilishi tufayli sodir bo‘ladigan so‘nish solishtirma koeffitsiyentining uning bukilish radiusiga bog‘liqligini aniqlash. 

O‘lchashlarni λ =1,3 mkm to‘lqin uzunligi uchun olib borish.

 

2. Laboratoriya ishiga topshiriq

 

Laboratoriya ishiga tayyorlanayotganda quyidagi savollarni o‘rganish zarur:

- optik tolaning fizik parametrlarini o‘rganish;

- hisobot uchun nazariy qismning qisqacha mazmuni, qurilmaning tuzilishi va olingan natijalarni qayd etish uchun jadval chizilgan sahifani tayyorlash;

- [1]-adabiyotning 68-69 sahifalari, [5]-adabiyotning 45-46 sahifalari, [6]-adabiyotning 58 sahifalaridan foydalaning.

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Diqqat! Tolali shnurlar yordamida o‘lchashlarni bajarishda ulardan har bir foydalanishdan avval ularning uchlaridan himoya qalpoqchalarini yechish kerak. Tolali shnur yordamidagi ish tugagach, uning uchiga yechilgan himoya qalpoqchani albatta kiygizib qo‘yish kerak.

 

Ushbu laboratoriya ishida quyidagi elementlar qo‘llaniladi (1.11-rasm):

- λ=1,3 mkm to‘lqin uzunligi uchun mo‘ljallangan LD 2 lazer diodli “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” elektron bloki;

- FS-UPS turdagi konnektorli, himoya qobig‘isiz sariq rangli bufer qoplamali bir modali optik tola;

-  optik tola bukilishidagi yo‘qotishlarni o‘lchash tuguni (YO‘T);

- «TOPAZ 3000” optik testeri.

λ=1,3 mkm to‘lqin uzunligidagi so‘nishni o‘lchash.

 Bu eksperimentda optik manba sifatida 1,3 mkm to‘lqin uzunligida nurlanish tarqatuvchi lazer diodi LD2, foto qabul qilgich sifatida esa, «TOPAZ 3000” optik testeri ishlatiladi.

O‘lchashni o‘tkazishdan avval quyidagilarni bajarish kerak:

 - tadqiq etilayotgan optik tolaning kirish konnektorini λ=1,3 mkm to‘lqin uzunligi uchun mo‘ljallangan “Nurlanish manbaining elektr ta’minoti bloki” elektron blokining old panelidagi optik rozetkaga o‘rnatish;

- tadqiq etilayotgan optik tolaning chiqish konnektorini «ТОРAZ 33» optik testeridagi optik rozetkaga o‘rnatish.

3.1. Tadqiq etilayotgan optik tolani yo‘qotishlarni o‘lchash tuguni (YO‘T) ga joylashtirish (1.16-rasm). Buning uchun quyidagi amallarni bajarish kerak:

3.1.1. Tanlangan diametrli ustunlarni plata 6 da joylashgan shtirlarga kiygizish (1.16-rasm).

3.1.2. Ustunlar joyini harakatlantiruvchi  mikrometrik vint 9 ni ustunlar oxirgi holatni egallaydigan qilib burash.

3.1.3. Fiksator 2 ning 3-vintini burash (1.16-rasm).

3.1.4. Tadqiq etilayotgan optik tolani harakatlanmaydigan va harakatlanadigan ustunlar orasiga joylashtirish. U shunday joylashishi kerakki, harakatlanuvchi ustunlar optik toladan oldin, harakatlanmaydigan ustunlar esa, undan keyin joylashsin (1.16-rasm). Optik tolaning o‘zi esa, bunda deformatsiyalanmasligi kerak.

3.1.5. Tadqiq etilayotgan optik tolani chap fiksator ichiga joylashtirish (1.16-rasm)  va uni  vint 3 bilan mahkamlash. Vint 3 ni optik tolaning muqim joylashishini ta’minlovchi minimal kuch bilan burash kerak.

3.1.6. Tadqiq etilayotgan optik tolani o‘ng fiksator ichiga joylashtirish (1.16-rasm). Optik tolani fiksator 2 ning prujinalari ozgina tortiladigan doirasida yengilgina tortish. Optik tolani vint 3 yordamida mahkamlash. Vint 3 ni optik tolaning muqim joylashishini ta’minlovchi minimal kuch bilan burash kerak.

3.1.7. Harakatlanuvchi ustunlar 4 joyini o‘zgartiruvchi, mikrometrik vint 9 ni burab (1.16-rasm), ustunlar joyini tadqiq etilayotgan optik tolaga tegadigan, lekin uni deformatsiyalamaydigan qilib yuqoriga o‘zgartirish.

3.1.8. Mikrometrik vint shkalasi bo‘yicha, o‘rtadagi ustun holatiga mos keluvchi, L₀ hisob boshini belgilash va uni 2.1-jadvalga kiritish.

3.2. Optik tester - o‘lchov asbobining qo‘zg‘almagan optik tolaning chiqish kesimidagi maksimal quvvat sathiga mos keluvchi R_o ko‘rsatkichini belgilash. Bu qiymatni 13.1-jadvalga kiritish.

3.3. Harakatlanuvchi ustunlar holatini o‘zgartirib, mikrometrik vint shkalasi bo‘yicha L_i hisob boshini va «Optik tester» indikatori bo‘yicha ularga mos keluvchi R_i quvvat sathini belgilash. O‘lchov natijalarini 13.1-jadvalga kiritish.

3.4. O‘lchov tugagach harakatlanuvchi ustunlarni boshlang‘ich holatga qaytarish, fiksator 2 larning 3-vintlarini qayta burash (1.16-rasm) va optik tolani YO‘T dan chiqarib olish. Optik tolaning konnektorlarini NMTB dan va optik testyerdan ajratish.

3.5. Yo‘qotishlarni o‘lchashni bukilishlarning boshqa diametrlari uchun takrorlash. Buning uchun ustunlarga mos keluvchi diametrli vtulkalarni kiydirish va 2.1, 2.3 punktlarda qayd etilgan ishlarni takrorlash.

3.6. O‘lchov tugagandan so‘ng qisqich 10 ning fiksatsiyalovchi vintlarini qayta burash (1.16-rasm) va optik tolani bo‘shatish.

3.7. O‘lchov tugagandan so‘ng bir modali optik tola uchun turli diametrli bukilishlarda so‘nishning solishtirma koeffitsiyentini hisoblashni amalga oshirish. Buning uchun bukilgan uchastka uzunligini aniqlash kerak.

 

 

 

13.1-jadval

Optik tolaning bukilgan bo‘lagidagi so‘nishning solishtirma koeffitsiyentini o‘lchash

D =         (mm), L₀ =         (mm), R₀ =        (dB).

Li (mm)
Ri(dB)
L=Li-L0 (mm)
li (mm)
γi (dB/mm)

 

13.1-rasm optik tolaning bukilgan uchastkasi uzunligini aniqlash uchun qo‘llaniladigan ifodani tavsiflaydi. Ikkita aylana o‘zida o‘ngdagi harakatlanmaydigan va markaziy harakatlanuvchi ustunlarning yuqoridan ko‘rinishini aks ettiradi. VAV¹ to‘g‘ri chizig‘i ular orasidagi optik tolaning bukilmagan qirqimiga mos keladi va V hamda V¹ nuqtalardagi aylanalarga taalluqli hisoblanadi. Ustun markazlari orasidagi gorizontal masofa OS = d = 20 mm, ustun markazlari orasidagi vertikal masofa O¹S = L o‘lchov jarayonida aniqlanadi. VO = V¹O¹ = D/2 – ustun radiusi.

Optik tola bukilgan bo‘lagining uzunligi aylanalarning OV va V¹S¹ yoy uzunliklari bilan aniqlanadi (13.1-rasm). Ularning bir xilligini tushunish oson, shuning uchun uchchala ustun orqali aniqlanadigan bukilishning to‘liq uzunligi 4*OV ga teng.

Hisoblashlar uchun VOS burchakni aniqlash kerak. Elementar trigonometrik munosabatlardan quyidagilarga ega bo‘lamiz:

 

VOS = OGB = VAO¹ + O¹AG¹;

V'AO¹= arcsin [(D/(L² +d²)^1/2];

O'AG¹ = arctg (L/d).

 

Demak, bukilgan tola bo‘lagining to‘liq uzunligi l quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:

 

l =8 D [arcsin((D/(L² +d²)^1/2) + arctg(L/d)].

 

Barcha burchaklar radianlarda ifodalanishi kerak.

l bo‘lak uzunligiga mos keluvchi so‘nishning solishtirma koeffitsiyenti  γ ning kattaligi, quyidagi munosabat bo‘yicha aniqlanadi:

 

γ_i=10*Lg(r₀/r_i)/l .

 

 So‘nish solishtirma koeffitsiyentining qiymati barcha o‘lchov natijalari bo‘yicha γ_i qiymatini o‘rtachalashtirish yo‘li orqali aniqlanadi.

 

 

13.1-rasm. Optik tolaning bukilgan bo‘lagi uzunligini aniqlash

 

Ilova.  2-laboratoriya ishi bajariladigan qurilmaning umumiy tavsifi 23-32 betlarda keltirilgan.

 

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotda quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar tahlili va xulosa.

 

 

5. Nazorat savollari

 

1.     Optik tolani so‘nish bo‘yicha baholashning zarurati nimada?

2.     Toladagi yo‘qotishlar qanday omillar tufayli yuzaga keladi?

3.     Optik tolaning xususiy yo‘qotishlari qanday hosil bo‘ladi?

4.     Optik tolaning kabel yo‘qotishlari qanday hosil bo‘ladi?

5.     Optik signalni uzatish sifatiga qanday omillar ta’sir qiladi?

 

 

 

 

6. Nazariy qism

 

6.1. So‘nish haqida asosiy tushunchalar

 

Yorug‘lik nurlanishi optik tola orqali uzatilganida yorug‘lik to‘lqinlarining tola muhiti bilan chiziqli va nochiziqli o‘zaro ta’sirlashuvi natijasida optik signal quvvatining muayyan miqdorda yo‘qolishi tufayli u so‘nadi. Buning asosiy sababi yorug‘lik nurining yutilishi va sochilishi jarayonlari hisoblanadi. Bunda so‘nishning o‘zgarishi quyidagi umumiy qonuniyat bo‘yicha yuz beradi [3]:

 

                                          P = P₀ exr(-α·L),                                        (13.1)

 

bu yerda P₀ – tolaga kiritiladigan quvvat;

L – tolaning uzunligi;

α  - so‘nish yoki toladagi yo‘qotishlar doimiysi.

L masofali liniya kirishidagi quvvat P₀ ga, chiqishidagi quvvat P₁ ga teng bo‘lsa, bu munosabatni qo‘llab 1km uzunlikli liniyadagi yo‘qotishlarni quyidagi ifoda orqali aniqlash mumkin [1]:

 

                   a = (10/L)·lg(P₀/P₁) = 4,343 a_B,                           (13.2)

 

       a_B – yo‘naltiruvchi muhitning yutish koeffitsiyenti, km^-1.

       Umumiy holda so‘nish optik signallarning sochilishi va yutilishidan hosil bo‘luvchi yo‘qotishlar va kabel yo‘qotishlaridan yuzaga keladi.

  Yutilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar kvars shishasining ulьtrabinafsha va infraqizil sohalarda xususiy yutilish yo‘qotishlaridan, yorug‘lik signallarining OT tarkibidagi metall aralashmalari va suv qoldiqlarida yutilishidan yuzaga keladi. Sochilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar optik signallarning tolaning nobirjinsliliklarida va  havo puffakchalari - mikroyoriqlarda sochilishidan yuzaga keladi. Kabel yo‘qotishlari esa qo‘shimcha yo‘qotishlar hisoblanib, optik tolaning makrobukilish va mikrobukilish yo‘qotishlaridan hosil bo‘ladi.

Kvars optik tolasining so‘nish koeffitsiyenti tola bo‘ylab tarqalayotgan yorug‘likning to‘lqin uzunligiga ham bog‘liq (13.2-rasmga qarang). Bu bog‘lanishdan ko‘rinadiki, tolali optik aloqa tizimlarida optik tolaning 3 ta “shaffoflik” darchalaridan foydalanish imkoniyati mavjud.

Optik tolaning to‘liq yo‘qotishlarini quyidagi yig‘indi ko‘rinishida ifodalash mumkin:      

 

                 a = a_yu + a_s + a_k, (dB/km).                                  (13.3)

 

Ikkinchi “shaffoflik darchasi”ga mos kelgan to‘lqin uzunliklari  telekommunikatsiyada ko‘p qo‘llaniladi. Bu darcha nisbatan kam so‘nish koeffitsiyentiga ega bo‘lib, bu diapazonda signallarni uzatish uchun keng polosali optik nurlanish manbalari ishlatiladi. Buning asosiy sababi ushbu diapazonda kvars shishasi minimal xromatik dispersiya qiymatiga ega bo‘lib, u nisbatan arzon nurlanish  manbalaridan foydalanish imkonini beradi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.2-rasm. Optik tola so‘nish koeffitsiyentining to‘lqin

uzunligiga bog‘liqligi

 

Uchinchi “shaffoflik darchasi”ning asosiy afzalligi so‘nish koeffitsiyentining minimalligi hisoblanadi. Biroq bu darchadan foydalanilganida yuqori tezlikli tizimlarning oqimlarini uzatish chog‘ida dispersiya qiymati ortib ketadi.

 

6.2. Optik tolaning bukilishlaridagi yo‘qotishlar

 

Kabel yo‘qotishlari makrobukilishlar va mikrobukilishlar hisobiga hosil bo‘ladi. Bu yo‘qotishlar yorug‘lik nuri optik tolaning bukilgan joyiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri kritik burchakdan kichik burchak ostida tushgan yoki nur bukilgan joydan aks etib, so‘ng qobiqqa kritik burchakdan kichik burchakda tushgan hollarda ro‘y beradi [1]. 

Makrobukilishlar. Minimal ruxsat etilgan radiusdan oshgan katta bukilishlarga makrobukilishlar deyiladi. Bir modali optik tolalarni bukishning ruxsat etilgan minimal radiusi 10 sm  ni tashkil etadi.  Bunday bukilishda yorug‘lik impulslari kuchsiz buzilish bilan tarqaladi. Bukilish radiusining kamayishi - tolani ruxsat etilgandan ortiq bukish optik impulslarning tola qobig‘i orqali sochilish effektini oshiradi [1].

  Ishlab chiqaruvchilar tomonidan kabelning minimal bukish radiusi ko‘rsatilgan bo‘lishi kerak. Kabel g‘altakka o‘ralganda, albatta g‘altak radiusi bo‘yicha bukiladi. Kabel binolarda yotqizilganda, u bino burchaklarida bukilishi mumkin. Kabelni yotqizuvchi bukish radiusini minimal ruxsat etilgan qiymatdan kamaytirmaslik, ortiqcha bukmaslik kerak. Tolali optik kabelni ruxsat etilgan chegaradan kuchli bukilsa, bu hol kabelni yaroqsiz holga keltirishi, hattoki kabelda optik tolalarning uzilishiga olib kelishi va bu ham tola so‘nishining oshishiga sezilarli ta’sir etishi mumkin.  13.3, a-rasmda makrobukilishning yorug‘lik nurlanishining tarqalish jarayoniga ta’siri ko‘rsatilgan. Yorug‘lik nuri o‘zak/qobiq chegarasiga kritik burchakdan kichik burchakda tushadi va qobiqda yo‘qoladi.

 

 

Θk – kritik burchak

a)

b)

13.3–rasm. Optik tolaning makrobukilishlari (a) va

mikrobukilishlari (b)

 

Mikrobukilishlar. Mikrobukilishlar bu ishlab chiqarish jarayonida tola o‘zagi geometriyasining mikroskopik o‘zgarishi, tolaning yetarli tekis bo‘lmagan tashqi himoya qoplamalari bilan qoplanishi natijasida o‘zakning o‘q markazida joylashmasligi, o‘qqa nisbatan nosimmetrik joylashishidan, ya’ni tolaning mukammal emasligidan, mikroyoriqlar va tashqi mexanik kuchlardan yuzaga kelishi mumkin.

Mikrobukilishlar kabeldagi yo‘qotishlarni oshiradi. Bu yo‘qotishlar juda katta bo‘lishi va ba’zi hollarda  100 dB/km  dan  ham oshishi mumkin. Mikrobukilishlarning yorug‘lik nurlanishining optik tola bo‘ylab tarqalish jarayoniga ta’siri 13.3, b–rasmda ko‘rsatilgan.

Makrobukilishlar kabi mikrobukilishlarda ham yorug‘lik nuri kritik burchakdan kichik burchakda tushsa qobiqqa o‘tadi [1].

 

 

ADABIYOTLAR

 

1.     Yunusov N.Yu., Isaev R.I., Mirazimova G.X. Optik aloqa asoslari. O‘zbekiston respublikasi Oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi – T.: Cho‘lpon nomidagi NMIU, 2014 y. – 368 bet. 

2.     Optik  aloqa asoslari:  o‘quv  qo‘llanma/  G.X.  Mirazimova,  t.f.n.,  dotsent  R.I. Isaev mas’ul muharrirligi ostida. - TATU, 2006. -118 bet.

3.     Isaev R.I., Atametov R.K., Radjapova R.N. Telekommunikatsiya uzatish tizimlari. -«Fan va texnologiya», 2011. — 520 bet.

4.     Скляров О. К. Волоконно - оптические сети и системы связи: Учебное пособие. 2е изд., стер. — СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 272 с.

5.     Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с английского  под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003.

6.     Волоконно-оптическая техника: Современное состояние и перспективы. - 2-е изд., перераб. и доп. / Сб. статей под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. - М.: ООО "Волоконно-оптическая техника", 2005.

7.     Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999.

8.     Дмитриев А.Л. Оптические системы передачи информации / Учебное    пособие. – СПб: СПбГУИТМО, 2007. -96 с.

9.     Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства: Учебное пособие. – М: Эко-Трендз. 2006. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MUNDARIJA

So‘z boshi........................................................................................................	3
1-laboratoriya ishi. Optik tolalar. Optik tolalarning turlari va xarakteristikalari. Optik tolalarning geometrik va fizik parametrlari. Optik tolalarning sonli aperturasini tajriba  yo‘li bilan aniqlash............................................................................................................	5
2-laboratoriya ishi. Yorug‘lik diodi va lazer diodining vatt-amper xarakteristikalarini qiyosiy o‘rganish…..………………………………	31
3-laboratoriya ishi. Fotoqabul qilgichning volt-amper va spektral xarakteristikalarini tadqiq etish…....................................................................	47
4-laboratoriya ishi. Lazer diod nurlanishining impulsli modulyatsiya jarayonini tadqiq etish.....................................................……........................	62
5-laboratoriya ishi. Lazer diod nurlanishining analog modulyatsiya jarayonini tadqiq etish.............................…………………………………….	68
6- laboratoriya ishi. Optik aloqa tizimlarining tuzilish prinsipini o‘rganish (STM-1 uzatish tizimi asosida) ................…………………………………...	83
7- laboratoriya ishi. Raqamli tolali-optik uzatish tizimlarining liniya kodlarini tadqiq etish ................……………………………….. ...................	93
8- laboratoriya ishi. Optik regeneratorlarni o‘rganish va tekshirish ……….	101
9- laboratoriya ishi. Optik kuchaytirgichlarning xarakteristika va parametrlarini tadqiq etish ................……………………………….. ...........	108
10- laboratoriya ishi. Real optik aloqa liniyasi qabul qilish punktida signal shaklini modellashtirish ................…………………………………………..	118
11- laboratoriya ishi. Ajraladigan optik ulagichlarning xarakteristikasini tadqiq etish ................……………………………….. ................…………..	138
12- laboratoriya ishi. Optik attenyuatorlarning xarakteristikasini tadqiq etish	149
13- laboratoriya ishi. Optik tolaning bukilishi tufayli sodir bo‘ladigan so‘nish solishtirma koeffitsiyentining uning bukilish radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish ................……………………………….. ................…………..	155
Adabiyotlar....................................................................................................	162

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Optik aloqa tizimlari” fani bo‘yicha laboratoriya ishlarini bajarish uchun

uslubiy qo‘llanma.

“5350100 – Telekommunikatsiya texnologiyalari” yo‘nalishi bo‘yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun.

 

 

TATU ilmiy-uslubiy kengashida ko‘rib chiqilgan va nashrga tavsiya etilgan

(2016 yil 23 martdagi 7(88)-sonli  bayonnomasi)

 

Tuzuvchilar:

                    G.X. Mirazimova

                    N.Yu. Yunusov

 Mas’ul muharrir:

  Prof. R.I. Isayev

                                                                    Musahhih:

K.A.Gayubova

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bichimi 60x84  ¹/₁₆

Bosma tabog‘i – 10.25  Adadi – 150

Buyurtma - №

 

      «ALOQACHI» nashr matbaasida nashr etilgan

        Toshkent axborot texnologiyalari universiteti

                Toshkent sh., Amir Temir kuchasi, 108