O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI ALOQA, AXBOROTLASHTIRISH VA TELEKOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARI

DAVLAT QO‘MITASI

 

TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

 

 

 

 

 

                  “Telekommunikatsiya injiniringi” kafedrasi

 

 

 

OPTIK ALOQA ASOSLARI

fani bo‘yicha laboratoriya ishlarini bajarish uchun

USLUBIY QO‘LLANMA

“5311300 - Telekommunikatsiya” yo‘nalishi

bo‘yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun

 

 

 

 

Toshkent  2014

Mualliflar: N.Yu. Yunusov

                  G.X. Mirazimova

                  D.X. Ibatova

 

 

Optik aloqa asoslari.

Laboratoriya ishlarini bajarish uchun uslubiy qo‘llanma.

TATU,  79 bet. Toshkent 2014.

 

 

 

 

 

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

         Uslubiy qo‘llanmada laboratoriya ishlari bajariluvchi qurilmalarning tuzilishi va ishni bajarish jarayoni ketma-ketligi keltirilgan. Shuningdek optik tolaning tuzilishi, optik tolaning geometrik va fizik parametrlari, optik nurlanish manbalari va optik passiv qurilmalarni tuzilishi va ishlash prinsipini o‘rganish masalalari ham yoritilgan.

         Uslubiy qo‘llanmada xar 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 TI kafedra majlisida ko‘rib chiqildi va tasdig‘i asosida nashrga tavsiya qilingan.

 

 

 

Toshkent axborot texnologiyalari universiteti. 2014.

 

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 16 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 tolaning sonli aperturasini tajriba yo‘li bilan aniqlash;

2- laboratoriya ishi. Optik tolaning bukilishi tufayli yuzaga keladigan so‘nish solishtirma koeffitsientining tola radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish;

          3- laboratoriya ishi. Lazer diodi va yorug‘lik diodi vatt-amper xarakteristikalarini qiyosiy tadqiq etish;

4- laboratoriya ishi. Ajraluvchi optik ulagichlarni tadqiq etish;

          5- laboratoriya ishi. Optik attenyuatorlarning xarakteristikalarini tadqiq etish.

Ushbu laboratoriya ishlarini bajarishda qo‘llaniladigan zamonaviy uskunalar, tolali optik aloqa tizimining tadqiq etiladigan aktiv va passiv elementlari bilan tanishish, laboratoriya ishlarini bajarish va ularning natijalari bo‘yicha tegishli hisoblashlar va tahliliy ishlarni bajarish, talabalarga ajratilgan soatlar davomida  «Optik aloqa asoslari» 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 tolalarning sonli aperturasini

tajriba yo‘li bilan aniqlash

 

1.     Laboratoriya ishining maqsadi va mazmuni

 

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;

- [3]-adabiyotning 49-56 sahifalari, [6]-adabiyotning 7-20 sahifalari, [7]-adabiyotning 3-34 sahifalari,  [8]-adabiyotning 37-45 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 YQ1 va YQ2;

-         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’ektivsiz telekamera;

-         oq-qora monitor;

-         qatorni ajratish bloki;

-         ossillograf.

 

 

 

 

Dastlabki ogohlantirish

Optik tolaning sonli aperturasini o‘lchashda telekamera mikroob’ektivi 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 ossillograf 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 proeksiyasining tasviri monitor ekranida yorug‘ dog‘ ko‘rinishida kuzatiladi. Ossillograf va qatorni ajratish bloki QAB yordamida televizion signalning qatorlaridan biri ajratilishi mumkin. Dog‘ o‘rtasiga to‘g‘ri keluvchi, qatorga muvofiq keluvchi ossillogrammaning namunaviy ko‘rinishi 1.2, b va 1.2, v-rasmlarda ko‘rsatilgan.

a

v

b

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 otsillogrammasini namunaviy ko’rinishi

 

 

 

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 ossillogramma 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.

Dog‘ning diametriga ossillogrammada belgilangan t o‘lcham mos keladi. D matritsaning gorizontal o‘lchamiga ossillogrammadagi 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 ossillogramma 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 ossillogramma 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 YQoriga 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 ossillogrammada unga mos keluvchi impuls o‘lchamini kamaytirishga harakat qilish. Bu bilan optik tola kesimi joylashgan yuza va ob’ektiv 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 ossillogrammada 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. YQorida 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 taxlili 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 standart-laridan 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 koeffitsientiga 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 yerda 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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                    

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

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. 

  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 xarakterlanadi. 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 YQori 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 TOATlar 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.

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. 1.6-rasmda optik signallarning turli xil tolalar bo‘ylab tarqalish jarayoni tasvirlangan [3].

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 (1.7-rasm).

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

 

 

 

 

1.6-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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7-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.

 

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 xarakat 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 [2].

Optik toladan signallarning uzatilish jarayonida ham YQorida 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 [3].

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 yerda o‘lchash usullariga bog‘liq holda k=0,98 yoki k=0,94.

YQoridagi 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 [3].

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 [3].

1.3-jadvalda eng ko‘p tarqalgan optik tolalar parametrlarining odatiy qiymatlari keltirilgan  [1].

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.

YQori 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 YQori bo‘ladi [8].

 

 

«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 koeffitsientining tola radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish.

YQorida 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 koeffitsientini aniqlash.

 

2. Laboratoriya maketining tarkibi va uning funksional sxemasi

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.11-rasm. Maketning funksional sxemasi

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’ektiv mavjud bo‘lib, u nurlanishni optik tolaning kesimiga fokuslash imkonini beradi. YD da mikroob’ektiv 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.

 

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

 

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 fotoqabulqilgich 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. Fotoqabulqilgich (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. Fotoqabulqilgich

 

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 koeffitsientining 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 r-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‘rsatgichi bu quvvatga proporsional, lekin unga teng emas. Fotoqabulqilgich 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’ektivli 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’ektivning 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’ektivi 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 YQoriga 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.

 

1.14-rasm. Qatorni ajratish bloki

 

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.

QAB monitorning video chiqishi va ossillografning 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. Ossillograf (OSS). Uning kirishiga QAB dan ajratilgan qatorga muvofiq keluvchi signal tushadi. Telekameraning kuzatish maydonida tadqiq etilayotgan optik tola kesimi yotganligi uchun, qatorni ajratish rejimida ossillogramma 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 (YQoridan 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 xarakatlanuvchi (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’ektiv 15 ga ega bo‘lgan opravka 16 buraladi. Telekamera ob’ektivi 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’ektiviga 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.

FQq

YQ1

 

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

 

 

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 YQoriga 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.

 

 

 

 

2-Laboratoriya ishi

 

Optik tolaning bukilishi tufayli sodir bo‘ladigan so‘nish solishtirma koeffitsientining 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 koeffitsientining 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;

-[2]-adabiyotning 88-95 sahifalari, [3]-adabiyotning 57-63 sahifalari, [6]-adabiyotning 19-26 sahifalari, [7]-adabiyotning 34-46 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, fotoqabulqilgich 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 «Almaz 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 YQoriga 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 2.1-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 2.1-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 testerdan 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 koeffitsientini hisoblashni amalga oshirish. Buning uchun bukilgan uchastka uzunligini aniqlash kerak.

2.1-jadval

Optik tolaning bukilgan bo‘lagidagi so‘nishning solishtirma koeffitsientini o‘lchash

D =         (mm), L₀ =         (mm), R₀ =        (dB).

Li (mm)
Ri(dB)
L=Li-L0 (mm)
li (mm)
γi (dB/mm)

 

 

2.1-rasm optik tolaning bukilgan uchastkasi uzunligini aniqlash uchun qo‘llaniladigan ifodani tavsiflaydi. Ikkita aylana o‘zida o‘ngdagi harakatlanmaydigan va markaziy harakatlanuvchi ustunlarning YQoridan ko‘rinishini aks etdiradi. VAV¹ to‘g‘ri chizig‘i ular orasidagi optik tolaning bukilmagan qirqimiga mos keladi va V hamda V¹ nuqtalardagi aylanalarga ta’lluqli 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 (2.1-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 koeffitsienti  γ ning kattaligi, quyidagi munosabat bo‘yicha aniqlanadi:

 

γ_i=10*Lg(r₀/r_i)/l .

 

 So‘nish solishtirma koeffitsientining qiymati barcha o‘lchov natijalari bo‘yicha γ_i qiymatini o‘rtachalashtirish yo‘li orqali aniqlanadi.

 

 

 

2.1-rasm. Optik tolaning bukilgan bo‘lagi uzunligini aniqlash

 

Ilova.  2-laboratoriya ishi bajariladigan qurilmaning umumiy tavsifi 22-31 betlarda keltirilgan.

 

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar taxlili 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]:

 

                                         R = R₀ yexr(-α·L),                                         (2.1)

 

bu yerda R₀ – 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,                           (2.2)

 

       a_B – yo‘naltiruvchi muhitning yutish koeffitsienti, km^-1.

       Umumiy holda so‘nish optik signallarning sochilishi va yutilishidan hosil bo‘luvchi yo‘qotishlar va kabel yo‘qotishlaridan yuzaga keladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2-rasm. Optik toladagi yo’qotishlarning asosiy turlari

 

  Yutilishdan hosil bo‘ladigan yo‘qotishlar kvars shishasining ultrabinafsha 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 (2.2-rasm).

Optik tolaning to‘liq yo‘qotishlarini quyidagi yig‘indi ko‘rinishida ifodalash mumkin:      

                 a = a_yu + a_s + a_k, (dB/km).                                  (2.3)

 

       Kvars optik tolasining so‘nish koeffitsienti tola bo‘ylab tarqalayotgan yorug‘likning to‘lqin uzunligiga ham bog‘liq (2.3-rasmga qarang).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3-rasm. Optik tola so‘nish koeffitsientining to‘lqin

uzunligiga bog‘liqligi

 

Bu bog‘lanishdan ko‘rinadiki, tolali optik aloqa tizimlarida optik tolaning 3 ta “shaffoflik” darchalaridan foydalanish imkoniyati mavjud. Turli to‘lqin uzunliklari uchun kvars shishasining so‘nish qiymatlari 2.2-jadvalda keltirilgan [3].

Birinchi “shaffoflik darchasi” keng polosali yorug‘lik nurlanish manbalari va qisqa to‘lqinli nurlardan 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 koeffitsientiga 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.

Uchinchi “shaffoflik darchasi”ning asosiy afzalligi so‘nish koeffitsientining minimalligi hisoblanadi. Biroq bu darchadan foydalanilganida YQori tezlikli tizimlarning oqimlarini uzatish chog‘ida dispersiya qiymati ortib ketadi.

 

2.2 – 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

 

Dispersiya qiymatini kamaytirish uchun dispersiyani kompensatsiya qiluvchi qurilmalarning qo‘llanilishi talab etiladi, bu esa tolali optik aloqa tizimlarining narxini oshiradi.

 

 

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 [2]. 

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 [4].

  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 [5].  2.4, 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 [2].

 

a)

b)

 

2.4–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 2.4, b–rasmda ko‘rsatilgan.

Makrobukilishlar kabi mikrobukilishlarda ham yorug‘lik nuri kritik burchakdan kichik burchakda tushsa qobiqqa o‘tadi [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-Laboratoriya ishi

 

Yorug‘lik diodi va lazer diodi  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 ularni ishlash prinsipini o‘rganish;

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

- [3]-adabiyotning 143-176 sahifalari, [6]-adabiyotning 73-77 sahifalari,  [7]-adabiyotning 60-90 sahifalaridan foydalaning.

 

 

3. Laboratoriya ishini bajarish tartibi

 

Ushbu berilgan laboratoriya ishida quyidagi elementlardan foydalaniladi (3.6-rasm):

-      Yorug‘lik manbaining elektr ta’minoti bloki;

-      ”Fotoqabulqilgich” elektron bloki;

-      Lazer diodi LD1;

-      Yorug‘lik diodi YD;

-      Qutblantirgichlar Q.

Optik manbadan nurlanayotgan quvvatning manbaning p-n o‘tishi orqali oqayotgan tokga (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 (3.6-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 xolda fotoqabulqilgich 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 3.1-jadvalga yoziladi. O‘lchash ishlari “Optik quvvat nisb. birl.” o‘lchov qurilmasining ko‘rsatkichi “1” qiymatni ko‘rsatguncha olib boriladi.

 

3.1-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 fotoqabulqilgich 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 taxlili 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 injeksion 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 (3.1-rasm) elektronlarning konsentratsiyasi nisbatan YQori 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 zsohaning tubi deb ataladi va uni Ye_s ko‘rinishida, valent energetik sohaning eng YQori energetik sathi bu sohaning shipi deb ataladi va Ye_v ko‘rinishida belgilanadi. Bu energetik sohalar orasida  Ye_m.e.s. energiyali man etilgan soha hosil bo‘ladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1-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 YQori 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 [7].

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 Ye_s – Ye_v energetik sathlarning farqi, ya’ni man etilgan energetik soha kengligining qiymati bilan aniqlanadi:

                    

 n=s/λ=E_q/h ,                                              (3.1)

 

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

λ-to‘lqin uzunligi, mkm;           

E_q-man etilgan energetik soha kengligi;

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

YQoridagi 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.

YQorida 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 (3.2, 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 [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

3.2, 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 YQorida 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 (3.1) 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

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.

Majburiy yoki induksiyalangan nurlanish nurlanadigan bo‘ylama modalar sonini kamaytiradi. Lazer nurlanishining quvvati va chastotasi spontan nurlanish spektrining shakliga bog‘liq bo‘ladi. 3.3-rasmda bo‘ylama modalarning spontan (a), kogerent (b) nurlanishlari spektrlari va lazer generatsiyasi spektri ko‘rsatilgan [4].

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

         Lazerda 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

 

         YQorida 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 nurlantiradilar. Agar Mendeleev jadvalining 3-4 guruh elementlari (aralashmali yarim o‘tkazgichlar) dan foydalanilsa, komponentalarning o‘zaro nisbatiga mos holda man etilgan zona_. energiyasi Ye_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 koeffitsienti ham o‘zgaradi.

         3.1-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_x Ga_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 [7].

         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.

        3.1-jadval

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

 

Tuzilishininig nisbatan soddaligi, YQori ishonchliligi va nurlanish tavsiflarining haroratga kuchsiz bog‘liqligi YDlarning 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 YQori tezlikli (155 Mbit/s dan YQori) optik tizimlarida qo‘llaniladi.

 

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_u oshib, chegaraviy I_ch qiymatga yetgach, ya’ni majburiy nurlanish quvvati tuzilishdagi yo‘qotishlarga teng yoki katta bo‘lganida lazer effekti yuzaga keladi. Bu nurlanish YQori 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. 3.4-rasmda LD va YD larining vatt-amper xarakteristikalari ko‘rsatilgan.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

2 - yorug‘lik diodi uchun

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5-rasm. Lazer diodi vatt-amper xarakteristikasining haroratga

bog‘liq ravishda o‘zgarishi

 

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 (3.5– rasm) [6].

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 retranslyatsiyasiz uzun uchastkalarda (L=100km) 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 (3.6-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 koeffitsientini aniqlash imkoni ta’minlanadi.

    LD2 yustirovka qurilmasi YQ1 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. 3.7-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. Fotoqabulqilgich qurilmasi (FQq), u λ=0.67 mkm to‘lqin uzunligidagi nurlanishni qayd etadi. 3.8-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 koeffitsientini o‘zgartirish imkonini beradi.

Fotoqabulqilgich 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. Fotoqabulqilgich 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’ektivli 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’ektivning 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’ektivi 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 YQoriga 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. Ossillograf (OSS), 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 ossillogramma 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 YQoridan 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 (3.10-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.

         YQorida 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 mahqamlangan.

3 va 4 platalarda tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichi o‘tkaziladigan tirqish mavjud (3.10-rasm).

YQ1 yustirovka qurilmasi tadqiq etilayotgan yorug‘lik uzatgichiga lazer diodi LD2 dan kiritilayotgan optik quvvat satxini 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 (3.6-rasm).

         3.10-rasmda telekamerani monitor bilan ulovchi kabel ko‘rsatilgan.

YQ2 yustirovka qurilmasi tadqiq qilinayotgan yorug‘lik uzatgichi uchining holatini telekameraning mikroob’ektiviga nisbatan to‘g‘rilash uchun xizmat qiladi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-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 ulagichlarni tuzilishi va ishlash prinsipini o‘rganish;

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

-[3]-adabiyotning 283-291 sahifalari, [6]-adabiyotning 36-53 sahifalari, [7]-adabiyotning 49-59 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. Har bir qo‘llashdan avval  “Topaz 3000” optik testeri yordamida o‘lchashlarni olib borishda uning konnektori kesimidan himoya qalpog‘ini yechish 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” xolatiga 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 4.1 – jadvalga yozing. Qolgan o‘lchashlarda bu qiymat o‘zgarmasligi kerak.

 

4.1-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 pultidagi “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 testerda 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 xarakatlarni 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 testerdan uzing.

 

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar taxlili 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1-rasmda shtekerli ajraladigan optik ulagichning tuzilishi ko‘rsatilgan. Bu ulagichda uya va shtir qismlari ulanadi. Ulanishdan so‘ng gayka bilan mustahkamlanadi. 4.1-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, YQori 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 (4.2-rasm):

- silindr 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 (4.3-rasm). Bunday ulashda kiritiluvchi so‘nish qiymati 0,29 dB ni tashkil etadi.

 

 

	4.3-rasm. Optik tolalarning nay yordamida ulash: 1-vtulka; 2-yopishtiruvchi kompaundni qo’shish uchun teshik; 3,4-tola

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tolalarni yarim silindrik ariqchali plastina yordamida ulash (4.4-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, YQorida 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 xarakteristkalarini o‘rganish;

3. Optik attenyuatorlarning xarakteristkasini o‘rganish;

4. Optik quvvat ajratgichning xarakteristkasini o‘rganish.

 

 

 

2. Laboratoriya  qurilmasi funksional sxemasining                                      tavsifi

 

Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi 4.5-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:

-         YQori qatorda 4 ta SC-SC/UPC turidagi ulovchi rozetka (FC turidagi konnektor bilan tugallangan bir modali yorug‘lik uzatgichlarni ulash uchun);

-         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.

                       4.5-rasm. Laboratoriya qurilmasining blok sxemasi

 

 

 

 

 

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 xolda “TOK” yoki “QUVVAT” tugmalarini bosib, indikatorda shu parametrlarga mos kelgan qiymatlarni ko‘rish mumkin.

 

 

4.6-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 xarakterga 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 ximoya 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5-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;

-[3]-adabiyotning 265-270 sahifalari, [6]-adabiyotning 57-60 sahifalari, [7]-adabiyotning 49-59 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. Har bir qo‘llashdan avval  “Topaz 3000” optik testeri yordamida o‘lchashlarni olib borishda uning konnektori kesimidan himoya qalpog‘ini yechish 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 5.1 – 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.

 

5.1-jadval

 

 

8. FC/SM  bir modali tola uchun o‘zgarmas attenyuator – rozetka tomonidan liniyaga kiritiladigan so‘nishni o‘lchang. Attenyuator 6-platada joylashgan (4.5-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. 5.1-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 xolatiga 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 testerniishlash rejimini o‘rnating. So‘ngra testerdagi “nolga sozlash” tugmasini bosing. Bunda  qurilma kirishiga tushuvchi optik quvvat satxi 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. 5.1-jadvaldagi MM-MM katagiga attenyuatorning ko‘p modali liniyaga kiritadigan so‘nish qiymatini kiriting. So‘nishning bu qiymati optik testr displeyida qayd etiladi.

9. YQoridagi 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 5.2-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 yetgunicha olib boring. Bu qiymatlarni 5.2-jadvalga kiriting.

 

5.2-jadval

O‘zgaruvchan attenyuator graduirovkasi Kirishdagi quvvat  P=             mvt
N (aylanishlar)	0
R, db	3

 

Ilova.  5-laboratoriya ishi bajariladigan qurilmaning umumiy tavsifi 65-70 betlarda keltirilgan.

 

 

4. Laboratoriya ishi bo‘yicha hisobot

 

Hisobotga quyidagilar keltirilishi lozim:

1. Nazariy qismning qisqacha mazmuni.

2. Qurilmaning tuzilish sxemasi.

3. Olingan natijalar taxlili 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 [6].

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 [3].

Ishlash prinsipi bo‘yicha attenyuatorlar co‘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 [3].

 

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 YQori bo‘lmasligi kerak [6].

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.

5.2-rasmda FC-FC optik rozetka asosidagi sozlanuvchi attenyuatorning tuzilishi ko‘rsatilgan. Unda kiritiladigan so‘nishni sozlash figurali gayka 1 ni (5.2-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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADABIYOTLAR

 

1.     Dmitriev A.L. Opticheskie sistemы peredachi informatsii / Uchebnoe    posobie. – SPb: SPbGUITMO, 2007. -96 s.

2. Devid Beyli, Edvin Rayt. Volokonnaya optika: teoriya i praktika/ Perevod s angl. – M.: KUDIS – OBRAZ, 2006. – 320 s.

3. Volokonno-opticheskaya texnika: Sovremennoe sostoyanie i perspektivы. - 2-ye izd., pererab. i dop. / Sb. statey pod red. Dmitrieva S.A. i Slepova N.N. - M.: OOO "Volokonno-opticheskaya texnika", 2005. - 576 s.

4. Vlasov I.I., Ptichnikov M.M. Izmereniya v sifrovыx setyax svyazi. M.: Postmarket, 2004. -432 s.

5. Friman R. Volokonno–opticheskie sistemы svyazi: Perevod s angliyskogo        pod red. N.N. Slepova.–M.: Texnosfera, 2003. -590 s.

6. Ubaydullaev R.R. Volokonno–opticheskie seti-M.: Eko– Trendz, 2000. -269 s.

7. 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.

8. Donald Dj. Sterling. Texnicheskoe rukovodstvo po volokonnoy optike. Izdatelstvo «LORI», 1998. -280 s.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MUNDARIJA

 

So‘z boshi........................................................................................................	3
1-laboratoriya ishi. Optik tolalarning sonli aperturasini tajriba yo‘li bilan aniqlash.............................................................................................................	4
2-laboratoriya ishi. Optik tolaning bukilishidan kiritiladigan so‘nish solishtirma koeffitsientining uning bukilish radiusiga bog‘liqligini tadqiq etish.......……………..................................................….	31
3-laboratoriya ishi. Yorug‘lik diodi va lazer diodining vatt-amper xarakteristikalarini qiyosiy o‘rganish...............................................................	39
4-laboratoriya ishi. Ajraladigan optik ulagichlarning xarakteristikasini tadqiq etish.....................................................…………………………...…...	57
5-laboratoriya ishi. Optik attenyuatorlarning xarakteristikasini tadqiq etish..................................……………………………………..........................	69
Adabiyotlar.......................................................................................................	75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Optik aloqa asoslari” fani bo‘yicha laboratoriya ishlarini bajarish uchun

uslubiy qo‘llanma.

“5311300 - Telekommunikatsiya” yo‘nalishi bo‘yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun.

 

 

«Telekommunikatsiya texnologiyalari» fakulteti ilmiy kengashida ko‘rib chiqilgan va nashrga tavsiya etilgan

(2014 yil 26 fevral 16 -sonli bayonnoma)

 

Tuzuvchilar:                N. Yunusov

                             G.X. Mirazimova

                                  D.X. Ibatova

                   

Mas’ul

muharrir:                     R.I. Isaev

 

 

Musahhih:                   N.D.Yulanova