Примечание. Позиции 6-10 могут быть заменены соответствующим измерителем мощности (11).
41.3.2. Источник оптического излучения
Источник оптического излучения представляет собой излучающее волоконно-оптическое оконечное устройство с большой излучающей поверхностью, например, лампа или светодиод (2). Излучающее волоконно-оптическое оконечное устройство питается от источника постоянного тока. Для удобства оно может быть сопряжено с возбуждающим волокном (3). Для исключения колебания потерь на излучающей стороне волоконно-оптического оконечного устройства, возбуждающее волокно, если оно используется, должно иметь ступенчатый показатель преломления и диаметр, значительно превышающий диаметр сердцевины испытуемого волокна.
41.3.3. Оптический детектор
Оптический детектор представляет собой приемное устройство, согласованное с используемым источником (7), например, PIN- фотодиод с пороговым детектором (9), настраиваемое с помощью потенциального делителя (8) и соединенное с индикатором (10). Может использоваться любое эквивалентное устройство. По причинам, указанным в п.41.3.2, чувствительная поверхность детектора должна иметь большие размеры.
41.3.4. Приспособление для установки волокна
Концевые устройства (4) и (6) на сторонах передающего и приемного волоконно-оптических оконечных устройств должны обеспечивать быструю установку волокна.
41.3.5. Контрольное волокно
Контрольное волокно (5а) соединяется с источником и детектором и используется для определения нулевой калибровочной точки.
41.3.2. Источник оптического излучения
Источник оптического излучения представляет собой излучающее волоконно-оптическое оконечное устройство с большой излучающей поверхностью, например, лампа или светодиод (2). Излучающее волоконно-оптическое оконечное устройство питается от источника постоянного тока. Для удобства оно может быть сопряжено с возбуждающим волокном (3). Для исключения колебания потерь на излучающей стороне волоконно-оптического оконечного устройства, возбуждающее волокно, если оно используется, должно иметь ступенчатый показатель преломления и диаметр, значительно превышающий диаметр сердцевины испытуемого волокна.
41.3.3. Оптический детектор
Оптический детектор представляет собой приемное устройство, согласованное с используемым источником (7), например, PIN- фотодиод с пороговым детектором (9), настраиваемое с помощью потенциального делителя (8) и соединенное с индикатором (10). Может использоваться любое эквивалентное устройство. По причинам, указанным в п.41.3.2, чувствительная поверхность детектора должна иметь большие размеры.
41.3.4. Приспособление для установки волокна
Концевые устройства (4) и (6) на сторонах передающего и приемного волоконно-оптических оконечных устройств должны обеспечивать быструю установку волокна.
41.3.5. Контрольное волокно
Контрольное волокно (5а) соединяется с источником и детектором и используется для определения нулевой калибровочной точки.
41.4. Проведение испытания
41.4.1. Регулирование устройства
а) Проверка работы устройства с помощью короткого отрезка контрольного волокна (5а).
б) При использовании устройства в соответствии с черт.23 следует установить ручку контроля чувствительности (8) так, чтобы порог чувствительности детектора (9) был превышен и индикатор (10) действовал. (Если используется измеритель мощности, следует проверить, чтобы показания были достаточного уровня).
41.4.2. Первоначальное измерение испытуемого образца
а) Заменить контрольное волокно (5а) испытуемым волокном (5б).
б) Увеличить чувствительность (8) на предполагаемое значение затухания испытуемого волокна (5б).
в) Убедиться, что индикатор (10) действует. Действующий индикатор свидетельствует о целостности волокна.
г) Если индикатор (10) не действует, увеличивать чувствительность, пока он не начнет действовать. Определить значение (дБ), на которое пришлось повысить чувствительность по сравнению с указанной в п.41.4.3в). (Если используется измеритель мощности, определить значение роста затухания при необходимой мощности и мощности, указанной в п.41.4.1б).
д) Если увеличение затухания превышает заданное значение, волокно разрушено.
41.4.3. Измерение после механического воздействия
Измерение выполняется только на длине волокна, которое не было повреждено до начала механического воздействия.
а) Подвергнуть волокно требуемому механическому воздействию.
б) При необходимости заменить волокно в испытательном устройстве.
в) Увеличивать чувствительность (8), пока не начнет действовать индикатор (10). Вычислить требуемую чувствительность относительно полученной в п.41.4.2г). (Если используется измеритель мощности, выполните расчет, используя относительные показания). Если рост затухания превышает заданное значение вследствие механических воздействий, волокно считается разрушенным.
41.5. Фиксируемые результаты
Длина волокна и предполагаемое затухание.
Значение при установке первоначальной чувствительности (п.41.4.1б).
Значение при установке чувствительности для испытуемого волокна и показание индикатора до начала механического воздействия (пп.41.4.2б) и 41.4.2в)).
Если индикатор не действовал, значение при установке чувствительности для его нормального функционирования.
Значение при установке чувствительности после механического воздействия (п.41.4.3в).
а) Проверка работы устройства с помощью короткого отрезка контрольного волокна (5а).
б) При использовании устройства в соответствии с черт.23 следует установить ручку контроля чувствительности (8) так, чтобы порог чувствительности детектора (9) был превышен и индикатор (10) действовал. (Если используется измеритель мощности, следует проверить, чтобы показания были достаточного уровня).
41.4.2. Первоначальное измерение испытуемого образца
а) Заменить контрольное волокно (5а) испытуемым волокном (5б).
б) Увеличить чувствительность (8) на предполагаемое значение затухания испытуемого волокна (5б).
в) Убедиться, что индикатор (10) действует. Действующий индикатор свидетельствует о целостности волокна.
г) Если индикатор (10) не действует, увеличивать чувствительность, пока он не начнет действовать. Определить значение (дБ), на которое пришлось повысить чувствительность по сравнению с указанной в п.41.4.3в). (Если используется измеритель мощности, определить значение роста затухания при необходимой мощности и мощности, указанной в п.41.4.1б).
д) Если увеличение затухания превышает заданное значение, волокно разрушено.
41.4.3. Измерение после механического воздействия
Измерение выполняется только на длине волокна, которое не было повреждено до начала механического воздействия.
а) Подвергнуть волокно требуемому механическому воздействию.
б) При необходимости заменить волокно в испытательном устройстве.
в) Увеличивать чувствительность (8), пока не начнет действовать индикатор (10). Вычислить требуемую чувствительность относительно полученной в п.41.4.2г). (Если используется измеритель мощности, выполните расчет, используя относительные показания). Если рост затухания превышает заданное значение вследствие механических воздействий, волокно считается разрушенным.
41.5. Фиксируемые результаты
Длина волокна и предполагаемое затухание.
Значение при установке первоначальной чувствительности (п.41.4.1б).
Значение при установке чувствительности для испытуемого волокна и показание индикатора до начала механического воздействия (пп.41.4.2б) и 41.4.2в)).
Если индикатор не действовал, значение при установке чувствительности для его нормального функционирования.
Значение при установке чувствительности после механического воздействия (п.41.4.3в).
42. МЕТОД С5. ЗАДЕРЖКА ИМПУЛЬСА И ФАЗОВЫЙ СДВИГ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ
42.1. Назначение
Метод позволяет определить коэффициент дисперсии одномодовых и многомодовых волокон путем измерения групповой задержки на различной длине волны.
42.2. Описание
Для определения дисперсии используют два метода, отличающиеся по типу оптического источника и по методу измерения задержки.
Метод С5А предусматривает использование лазерных диодов или светоизлучающих диодов, работающих в требуемом диапазоне длин волн.
Метод С5В предусматривает использование лазерных диодов или лазера, выполненного на рамановских волокнах, работающих в требуемом диапазоне длин волн.
42.3. Образец
Испытание проводят на строительной длине волокна. Волокно должно находиться на соответствующем накопительном устройстве и перед испытанием должно быть подвергнуто кондиционированию.
42.4. Метод С5А. Фазовый сдвиг
42.4.1. Оборудование
Принципиальные схемы расположения испытательного оборудования, в котором используются лазерные и светоизлучающие диоды, приведены на черт.24 и 25.
Расположение испытательного оборудования, в котором используются лазерные диоды (фазовый сдвиг)
Метод позволяет определить коэффициент дисперсии одномодовых и многомодовых волокон путем измерения групповой задержки на различной длине волны.
42.2. Описание
Для определения дисперсии используют два метода, отличающиеся по типу оптического источника и по методу измерения задержки.
Метод С5А предусматривает использование лазерных диодов или светоизлучающих диодов, работающих в требуемом диапазоне длин волн.
Метод С5В предусматривает использование лазерных диодов или лазера, выполненного на рамановских волокнах, работающих в требуемом диапазоне длин волн.
42.3. Образец
Испытание проводят на строительной длине волокна. Волокно должно находиться на соответствующем накопительном устройстве и перед испытанием должно быть подвергнуто кондиционированию.
42.4. Метод С5А. Фазовый сдвиг
42.4.1. Оборудование
Принципиальные схемы расположения испытательного оборудования, в котором используются лазерные и светоизлучающие диоды, приведены на черт.24 и 25.
Расположение испытательного оборудования, в котором используются лазерные диоды (фазовый сдвиг)
 | |
| 265 × 82 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - лазерные диоды; 2 - испытуемое волокно; 3 - аттенюатор;
4 - оптический детектор; 5 - векторный вольтметр; 6 - ЭВМ;
7 - генератор импульсов; 8 - контрольный сигнал
Черт.24
4 - оптический детектор; 5 - векторный вольтметр; 6 - ЭВМ;
7 - генератор импульсов; 8 - контрольный сигнал
Черт.24
Расположение испытательного оборудования, в котором используются светодиоды (фазовый сдвиг)
Расположение испытательного оборудования, в котором используются
светодиоды (фазовый сдвиг)
светодиоды (фазовый сдвиг)
 | |
| 315 × 94 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - светодиоды; 2 - испытуемое волокно; 3 - селектор длины волны;
4 - аттенюатор; 5 - оптический детектор; 6 - усилитель; 7 - векторный вольтметр;
8 - ЭВМ; 9 - генератор импульсов; 10 - контрольный сигнал
Черт.25
а) Оптический источник
Используют несколько лазерных светоизлучающих диодов, работающих на различной длине волны и перекрывающих весь требуемый диапазон длин волн.
б) Оптический детектор
Чувствительность и диапазон оптического детектора должны соответствовать выбранному диапазону длин волн.
в) Генератор импульсов
Генератор импульсов используют для модулирования оптического источника на требуемой частоте, а также для выработки контрольного сигнала для векторного вольтметра.
г) Обработка сигналов
Сдвиг фаз на различных длинах волн измеряется векторным вольтметром.
д) Селектор длины волны
Если используют источник с широким спектром, то для выбора требуемой длины волны, на которой измеряют групповую задаржку, следует применять селектор. Для этих целей можно использовать монохроматор или набор фильтров интерференции. В зависимости от типа измерений селектор используют на входе или выходе измеряемого волокна.
42.4.2. Проведение испытания
а) Испытуемое волокно подсоединяют к лазерному диоду или светодиоду.
б) С помощью векторного вольтметра измеряют сдвиг фазы между контрольным сигналом и сигналом, полученным на выходе на различных длинах волн. Групповая задержка в зависимости от длины волны
определяется по формуле
,
Используют несколько лазерных светоизлучающих диодов, работающих на различной длине волны и перекрывающих весь требуемый диапазон длин волн.
б) Оптический детектор
Чувствительность и диапазон оптического детектора должны соответствовать выбранному диапазону длин волн.
в) Генератор импульсов
Генератор импульсов используют для модулирования оптического источника на требуемой частоте, а также для выработки контрольного сигнала для векторного вольтметра.
г) Обработка сигналов
Сдвиг фаз на различных длинах волн измеряется векторным вольтметром.
д) Селектор длины волны
Если используют источник с широким спектром, то для выбора требуемой длины волны, на которой измеряют групповую задаржку, следует применять селектор. Для этих целей можно использовать монохроматор или набор фильтров интерференции. В зависимости от типа измерений селектор используют на входе или выходе измеряемого волокна.
42.4.2. Проведение испытания
а) Испытуемое волокно подсоединяют к лазерному диоду или светодиоду.
б) С помощью векторного вольтметра измеряют сдвиг фазы между контрольным сигналом и сигналом, полученным на выходе на различных длинах волн. Групповая задержка в зависимости от длины волны
определяется по формуле , где 
- рабочая частота, Гц;
- измеренный сдвиг фазы, рад.
в) На основе измеренных значений групповой задержки вычерчивается соответствующая кривая, затем путем взятия производной рассчитывается коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. На черт.28 и 29 изображена относительная временная задержка и коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. Правильное построение кривой очень важно, т.к. кривая влияет на значение дисперсии, получаемое в результате измерений.
42.4.3. Результаты
В документации фиксируют следующие данные:
применяемое испытательное оборудование;
частоту модуляции;
тип оптического источника;
показатели волокна с указанием его длины и вида упаковки;
характеристики селектора длины волны;
типы оптического детектора;
характеристики векторного вольтметра;
график времени относительной задержки, а также коэффициент дисперсии во всем рассматриваемом спектральном диапазоне. Кроме этого, указывают длину волны нулевой дисперсии и тип используемой кривой.
42.5. Метод С5В. Задержка импульса
42.5.1. Оборудование
Испытательное оборудование, в котором используются лазерные диоды или рамановские лазеры, представлено на принципиальных схемах (черт.26 и 27).
Расположение испытательного оборудования, в котором используются лазерные диоды (метод определения задержки)
- рабочая частота, Гц; - измеренный сдвиг фазы, рад.в) На основе измеренных значений групповой задержки вычерчивается соответствующая кривая, затем путем взятия производной рассчитывается коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. На черт.28 и 29 изображена относительная временная задержка и коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. Правильное построение кривой очень важно, т.к. кривая влияет на значение дисперсии, получаемое в результате измерений.
42.4.3. Результаты
В документации фиксируют следующие данные:
применяемое испытательное оборудование;
частоту модуляции;
тип оптического источника;
показатели волокна с указанием его длины и вида упаковки;
характеристики селектора длины волны;
типы оптического детектора;
характеристики векторного вольтметра;
график времени относительной задержки, а также коэффициент дисперсии во всем рассматриваемом спектральном диапазоне. Кроме этого, указывают длину волны нулевой дисперсии и тип используемой кривой.
42.5. Метод С5В. Задержка импульса
42.5.1. Оборудование
Испытательное оборудование, в котором используются лазерные диоды или рамановские лазеры, представлено на принципиальных схемах (черт.26 и 27).
Расположение испытательного оборудования, в котором используются лазерные диоды (метод определения задержки)
 | |
| 265 × 85 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - лазерные диоды; 2 - испытуемое волокно; 3 - аттенюатор; 4 - оптический
детектор; 5 - осциллограф; 6 - ЭВМ; 7 - синхронизирующая цепь; 8 - триггер.
Черт.26
детектор; 5 - осциллограф; 6 - ЭВМ; 7 - синхронизирующая цепь; 8 - триггер.
Черт.26
Расположение испытательного оборудования, в котором используется рамановский лазер (метод определения задержки)
 | |
| 330 × 87 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - лазер на алюмоиттриевом гранате; 2 - рамановское волокно; 3 - аттенюатор;
4 - монохроматор; 5 - испытуемое волокно; 6 - оптический детектор;
7 - осциллограф; 8 - ЭВМ; 9 - синхронизирующая цепь; 10 - триггер
Черт.27
4 - монохроматор; 5 - испытуемое волокно; 6 - оптический детектор;
7 - осциллограф; 8 - ЭВМ; 9 - синхронизирующая цепь; 10 - триггер
Черт.27
а) Оптический источник
1) Рамановский лазер
Рамановский лазер можно изготовить на основе ИАГ-лазера, кристалл которого легирован Nd, оптического волокна, генерирующего рамановское излучение, и оптического аттенюатора. Такой лазер будет генерировать сигналы в широком диапазоне длин волн.
В качестве рамановского волокна используют соответствующее оптическое волокно. Оптический аттенюатор необходим для регулирования мощности возбуждения рамановского волокна.
2) Лазерные диоды
Используют несколько лазерных диодов, работающих на разной длине волны для того, чтобы обеспечить требуемый диапазон длин волн.
б) Синхронизирующая цепь и триггер задержки
Сигналы, генерируемые высокостабильным синтезатором частоты, используются для управления оптическим источником. Синхронизирующая цепь подает также с определенной задержкой триггерные импульсы на осциллограф.
в) Оптический детектор
Чувствительность и ширина полосы частот оптического детектора должны быть согласованы с выбранной длиной волны в требуемом диапазоне.
г) Осциллограф
Для наблюдения за оптическими импульсами используется широкополосный осциллограф, работающий в режиме реального времени, или стробоскопический осциллограф. В сочетании с осциллографом может использоваться процессор сигналов, предназначенный для устранения помех или фазового дрожания формы импульса.
д) Монохроматор
Если используется рамановский лазер, то монохроматор применяется для выбора длины волны оптических сигналов, подаваемых в испытуемое волокно.
42.5.2. Проведение испытания
а) Испытуемое волокно подсоединяют к лазерному диоду или рамановскому лазеру.
б) Время задержки сигнала, проходящего по испытуемому волокну при различной длине волны, определяют с помощью осциллографа. Если используют рамановский лазер, то требуемую длину волны выбирают с помощью монохроматора.
в) На основе измеренных значений групповой задержки строят кривую и путем деривации получают коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. На черт.28 и 29 изображены относительная задержка и коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны.
Время относительной задержки в зависимости от длины волны
1) Рамановский лазер
Рамановский лазер можно изготовить на основе ИАГ-лазера, кристалл которого легирован Nd, оптического волокна, генерирующего рамановское излучение, и оптического аттенюатора. Такой лазер будет генерировать сигналы в широком диапазоне длин волн.
В качестве рамановского волокна используют соответствующее оптическое волокно. Оптический аттенюатор необходим для регулирования мощности возбуждения рамановского волокна.
2) Лазерные диоды
Используют несколько лазерных диодов, работающих на разной длине волны для того, чтобы обеспечить требуемый диапазон длин волн.
б) Синхронизирующая цепь и триггер задержки
Сигналы, генерируемые высокостабильным синтезатором частоты, используются для управления оптическим источником. Синхронизирующая цепь подает также с определенной задержкой триггерные импульсы на осциллограф.
в) Оптический детектор
Чувствительность и ширина полосы частот оптического детектора должны быть согласованы с выбранной длиной волны в требуемом диапазоне.
г) Осциллограф
Для наблюдения за оптическими импульсами используется широкополосный осциллограф, работающий в режиме реального времени, или стробоскопический осциллограф. В сочетании с осциллографом может использоваться процессор сигналов, предназначенный для устранения помех или фазового дрожания формы импульса.
д) Монохроматор
Если используется рамановский лазер, то монохроматор применяется для выбора длины волны оптических сигналов, подаваемых в испытуемое волокно.
42.5.2. Проведение испытания
а) Испытуемое волокно подсоединяют к лазерному диоду или рамановскому лазеру.
б) Время задержки сигнала, проходящего по испытуемому волокну при различной длине волны, определяют с помощью осциллографа. Если используют рамановский лазер, то требуемую длину волны выбирают с помощью монохроматора.
в) На основе измеренных значений групповой задержки строят кривую и путем деривации получают коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны. На черт.28 и 29 изображены относительная задержка и коэффициент дисперсии в зависимости от длины волны.
Время относительной задержки в зависимости от длины волны
 | |
| 200 × 156 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - время относительной задержки (нс); 2 - длина волны (мкм)
Черт.28
Черт.28
Коэффициент хроматической дисперсии в зависимости от длины волны
 | |
| 225 × 196 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - коэффициент (хроматической) дисперсии (пс (нм·км));
2 - длина волны (мкм)
Черт.29
Черт.29
42.5.3. Результаты
В документации фиксируют следующие данные:
применяемое испытательное оборудование;
тип оптического источника;
показатели волокна с указанием его длины и вида упаковки;
характеристики монохроматора (при необходимости);
показатели и длину рамановского волокна (при необходимости);
тип оптического детектора;
тип осциллографа;
график времени относительной задержки и рассчитанную общую дисперсию во всем интересующем спектральном диапазоне, а также длину волны нулевой дисперсии (при необходимости).
В документации фиксируют следующие данные:
применяемое испытательное оборудование;
тип оптического источника;
показатели волокна с указанием его длины и вида упаковки;
характеристики монохроматора (при необходимости);
показатели и длину рамановского волокна (при необходимости);
тип оптического детектора;
тип осциллографа;
график времени относительной задержки и рассчитанную общую дисперсию во всем интересующем спектральном диапазоне, а также длину волны нулевой дисперсии (при необходимости).
43. ЧИСЛОВАЯ АПЕРТУРА. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕТА В ДАЛЬНЕМ ПОЛЕ
43.1. Рабочие определения. Числовая апертура
Числовая апертура (
) градиентного многомодового волокна является важным параметром, который показывает способность волокна улавливать свет. Он используется для прогнозирования эффективности ввода, потерь в местах сращивания и стойкости к микро- и макроизгибам. Теоретическая максимальная градиентного многомодового волокна определяется по формуле 
, где 
является наибольшим углом меридианного луча, который может направляться волокном. Выражение через профиль показателя преломления волокна:
Числовая апертура (
) градиентного многомодового волокна является важным параметром, который показывает способность волокна улавливать свет. Он используется для прогнозирования эффективности ввода, потерь в местах сращивания и стойкости к микро- и макроизгибам. Теоретическая максимальная градиентного многомодового волокна определяется по формуле , где является наибольшим углом меридианного луча, который может направляться волокном. Выражение через профиль показателя преломления волокна:
или
,
, где 
при 
,
- максимальный показатель преломления сердечника,
- показатель преломления оптической оболочки.
может быть определена по диаграмме излучения в поле дальней зоны, измеряемой на короткой длине волокна, или по профилю показателя преломления волокна. При использовании метода поля дальней зоны получают диаграмму интенсивности излучения волокна 
.
определяют как синус половины угла, при котором эта интенсивность соответствует 5% ее максимального значения.
Отношение между числовой апертурой в поле дальней зоны ( ) и максимальной теоретической числовой апертурой ( 
) зависит также от длины волны, используемой при измерениях в поле дальней зоны и от профиля показателя преломления. Чаще всего измерения в поле дальней зоны проводят на длине волны 850 нм, тогда как измерения профиля показателя преломления проводят на 540 или 633 нм.
Для этих длин волн отношение между и задается формулой
, (1)
при , - максимальный показатель преломления сердечника, - показатель преломления оптической оболочки. может быть определена по диаграмме излучения в поле дальней зоны, измеряемой на короткой длине волокна, или по профилю показателя преломления волокна. При использовании метода поля дальней зоны получают диаграмму интенсивности излучения волокна . определяют как синус половины угла, при котором эта интенсивность соответствует 5% ее максимального значения.Отношение между числовой апертурой в поле дальней зоны (
) и максимальной теоретической числовой апертурой ( ) зависит также от длины волны, используемой при измерениях в поле дальней зоны и от профиля показателя преломления. Чаще всего измерения в поле дальней зоны проводят на длине волны 850 нм, тогда как измерения профиля показателя преломления проводят на 540 или 633 нм.Для этих длин волн отношение между
и задается формулой , (1) где 
= 0,95, если измерение проводят на 540 нм и = 0,96, если измерение проводят на 633 нм. на 850 нм будет числовой апертурой волокна. Это значение можно получить непосредственно при измерении в поле дальней зоны на 850 нм или косвенно на базе измерения профиля, используя уравнение (1).
43.2. Метод С6. Распределение света в дальнем поле
Метод описывает измерение углового распределения интенсивности излучения. Числовая апертура многомодового оптического волокна может быть вычислена на основе результатов этого измерения с использованием уравнения для , приведенного в п.43.1.
43.2.1. Аппаратура-устройство ввода
43.2.1.1. Источник света
Применяют некогерентный источник света, чтобы получить по всей поверхности конца образца устойчивую освещенность (изменение интенсивности освещенности менее 10%). Он должен быть стабильным по интенсивности излучения и по положению в течение всего времени проведения измерений.
43.2.1.2. Система оптики ввода
Используют систему оптических компонентов для создания монохроматического пятна (общая ширина на половине максимальной амплитуды менее 100 нм) с устойчивой яркостью, диаметром, превышающим диаметр конца образца, на котором проводят измерения, и числовой апертурой, превышающей числовую апертуру этого образца. Кроме отдельно оговоренных случаев, центральная длина волны должна составлять (850±25) нм.
Используют средства проверки центровки конца. Можно использовать оптические фильтры для ограничения спектральной ширины источника.
43.2.1.3. Держатель вводного конца волокна и центровка
Средства удержания вводного конца образца, на котором проводятся измерения, должны обеспечивать устойчивое и воспроизводимое регулирование его положения без значительной деформации волокна. Соответствующие средства применяют для центровки поверхности ввода с вводимым светом.
43.2.1.4. Выделение мод оболочки
Соответствующие средства должны обеспечить устранение передачи света в оболочку образца, на котором проводятся измерения. Как правило, эту роль выполняет покрытие волокна. В противном случае необходимо использовать подавитель мод оболочки на обоих концах образца.
43.2.2. Аппаратура. Выходное устройство и детектирование
Могут применяться три (А, В, С) эквивалентных метода для детектирования углового распределения (в поле дальней зоны) интенсивности излучения образца, на котором проводятся измерения. Методы А и В являются угловым сканированием диаграммы в поле дальней зоны, метод С заключается в сканировании пространственного результата преобразования угловой диаграммы интенсивности излучения (может использоваться сканирующий детектор малой или большой поверхности).
43.2.2.1. Угловое сканирование, метод А (см. черт.30а)
Метод А
= 0,95, если измерение проводят на 540 нм и = 0,96, если измерение проводят на 633 нм. на 850 нм будет числовой апертурой волокна. Это значение можно получить непосредственно при измерении в поле дальней зоны на 850 нм или косвенно на базе измерения профиля, используя уравнение (1).43.2. Метод С6. Распределение света в дальнем поле
Метод описывает измерение углового распределения интенсивности излучения. Числовая апертура многомодового оптического волокна может быть вычислена на основе результатов этого измерения с использованием уравнения для
, приведенного в п.43.1.43.2.1. Аппаратура-устройство ввода
43.2.1.1. Источник света
Применяют некогерентный источник света, чтобы получить по всей поверхности конца образца устойчивую освещенность (изменение интенсивности освещенности менее 10%). Он должен быть стабильным по интенсивности излучения и по положению в течение всего времени проведения измерений.
43.2.1.2. Система оптики ввода
Используют систему оптических компонентов для создания монохроматического пятна (общая ширина на половине максимальной амплитуды менее 100 нм) с устойчивой яркостью, диаметром, превышающим диаметр конца образца, на котором проводят измерения, и числовой апертурой, превышающей числовую апертуру этого образца. Кроме отдельно оговоренных случаев, центральная длина волны должна составлять (850±25) нм.
Используют средства проверки центровки конца. Можно использовать оптические фильтры для ограничения спектральной ширины источника.
43.2.1.3. Держатель вводного конца волокна и центровка
Средства удержания вводного конца образца, на котором проводятся измерения, должны обеспечивать устойчивое и воспроизводимое регулирование его положения без значительной деформации волокна. Соответствующие средства применяют для центровки поверхности ввода с вводимым светом.
43.2.1.4. Выделение мод оболочки
Соответствующие средства должны обеспечить устранение передачи света в оболочку образца, на котором проводятся измерения. Как правило, эту роль выполняет покрытие волокна. В противном случае необходимо использовать подавитель мод оболочки на обоих концах образца.
43.2.2. Аппаратура. Выходное устройство и детектирование
Могут применяться три (А, В, С) эквивалентных метода для детектирования углового распределения (в поле дальней зоны) интенсивности излучения образца, на котором проводятся измерения. Методы А и В являются угловым сканированием диаграммы в поле дальней зоны, метод С заключается в сканировании пространственного результата преобразования угловой диаграммы интенсивности излучения (может использоваться сканирующий детектор малой или большой поверхности).
43.2.2.1. Угловое сканирование, метод А (см. черт.30а)
Метод А
 | |
| 300 × 155 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - зажим; 2 - вид сверху; 3 - детектор; 4 - образец; 5 - выходной конец;
6 - подвижный кронштейн; 7 - основание; 8 - вид сбоку; 9 - ноль
Черт.30а
6 - подвижный кронштейн; 7 - основание; 8 - вид сбоку; 9 - ноль
Черт.30а
43.2.2.1.1. Держатель выходного конца волокна и центровка
Средства удержания и центровки выходного конца образца, на котором проводятся измерения, должны быть такими, чтобы плоскость выходного торца волокна была перпендикулярна к оси вращения оптического детектора и чтобы ось волокна совпадала с этой осью вращения. Например, возможно применение вакуумного зажима, смонтированного на микрометрическом позиционере X-Y-Z микроскопа, позволяющего сцентрировать конец волокна. Устройство может иметь гониометр или плиту, приводимую во вращение шаговым двигателем.
43.2.2.1.2. Механические системы детектора
Применяют такие устройства для вращения оптического детектора, чтобы детектор описывал дугу, достаточную для практического охвата угла излучения, выходящего из испытываемого образца (например, тарированный гониометр). Ось вращения механизма должна совпадать с поверхностью конца образца, а плоскость вращения механизма должна быть параллельна оси образца. Должна быть возможность зафиксировать относительное угловое положение детектора к оси испытуемого образца.
43.2.2.2. Угловое сканирование, метод В (см. черт.30б)
Метод В
Средства удержания и центровки выходного конца образца, на котором проводятся измерения, должны быть такими, чтобы плоскость выходного торца волокна была перпендикулярна к оси вращения оптического детектора и чтобы ось волокна совпадала с этой осью вращения. Например, возможно применение вакуумного зажима, смонтированного на микрометрическом позиционере X-Y-Z микроскопа, позволяющего сцентрировать конец волокна. Устройство может иметь гониометр или плиту, приводимую во вращение шаговым двигателем.
43.2.2.1.2. Механические системы детектора
Применяют такие устройства для вращения оптического детектора, чтобы детектор описывал дугу, достаточную для практического охвата угла излучения, выходящего из испытываемого образца (например, тарированный гониометр). Ось вращения механизма должна совпадать с поверхностью конца образца, а плоскость вращения механизма должна быть параллельна оси образца. Должна быть возможность зафиксировать относительное угловое положение детектора к оси испытуемого образца.
43.2.2.2. Угловое сканирование, метод В (см. черт.30б)
Метод В
 | |
| 300 × 150 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - детектор; 2 - вид сверху; 3 - зажим; 4 - ноль; 5 - выходной конец;
6 - образец; 7 - основание; 8 - подвижный кронштейн; 9 - вид сбоку
Черт.30б
6 - образец; 7 - основание; 8 - подвижный кронштейн; 9 - вид сбоку
Черт.30б
Испытываемый образец удерживают таким образом, чтобы выходной торец детектора был на оси вращения оптического волокна и чтобы ось детектора совпадала с осью вращения. Этот механизм (например, гониометр или прецизионная плита вращения) должен описывать такую дугу, чтобы все излучение на выходе испытываемого образца в плоскости вращения попадало на неподвижный детектор. То есть угол вращения должен быть больше полного угла излучения на выходе испытываемого образца. Угол между осью образца и линией, соединяющей детектор и выходной торец образца, должен фиксироваться в документации.
43.2.2.3. Сканирование диаграммы пространственного поля, метод С (см. черт.30в)
Метод С
43.2.2.3. Сканирование диаграммы пространственного поля, метод С (см. черт.30в)
Метод С
 | |
| 385 × 112 пикс. Открыть в новом окне | |
1 - образец; 2 - поле ближней зоны; 3 - объектив 
(преобразователь);
4 - поле дальней зоны; 5 - объектив
(транслятор);
6 - сканирующий детектор (типовой)
Черт.30в
(преобразователь);4 - поле дальней зоны; 5 - объектив
(транслятор);6 - сканирующий детектор (типовой)
Черт.30в
43.2.2.3.1. Держатель конца волокна
Следует использовать устройство, поддерживающее и ориентирующее выходной конец испытываемого образца и позволяющее проводить устойчивую и воспроизводимую регулировку положения.
43.2.2.3.2. Преобразование в поле дальней зоны и проецирование
Для пространственного изображения поля испытываемого образца в дальней зоне применяют соответствующие устройства, например, объектив микроскопа или другие хорошо скорректированные объективы, при этом получают Фурье-образ выходной диаграммы волокна в поле ближней зоны. Эта диаграмма или ее изображение анализируют с помощью диафрагмированного детектора, так чтобы зарегистрировать силу излучения поля в дальней зоне. Диаметр диафрагмы менее или равен половине предела дифракции системы:
,
Следует использовать устройство, поддерживающее и ориентирующее выходной конец испытываемого образца и позволяющее проводить устойчивую и воспроизводимую регулировку положения.
43.2.2.3.2. Преобразование в поле дальней зоны и проецирование
Для пространственного изображения поля испытываемого образца в дальней зоне применяют соответствующие устройства, например, объектив микроскопа или другие хорошо скорректированные объективы, при этом получают Фурье-образ выходной диаграммы волокна в поле ближней зоны. Эта диаграмма или ее изображение анализируют с помощью диафрагмированного детектора, так чтобы зарегистрировать силу излучения поля в дальней зоне. Диаметр диафрагмы менее или равен половине предела дифракции системы:
, где 
- диаметр диафрагмы, мкм;
- длина волны, выходящей из волокна, нм;
- фокусное расстояние преобразующего объектива, мм;
- диаметр сердечника волокна, мкм;
- увеличение задней фокусной плоскости преобразующего объектива по сравнению с анализируемой плоскостью.
- диаметр диафрагмы, мкм; - длина волны, выходящей из волокна, нм; - фокусное расстояние преобразующего объектива, мм; - диаметр сердечника волокна, мкм; - увеличение задней фокусной плоскости преобразующего объектива по сравнению с анализируемой плоскостью. 43.2.2.3.3. Сканирующее устройство
Используют метод анализа диаграммы в поле дальней зоны в зависимости от диафрагмированного детектора.
43.2.2.3.4. Калибровка устройства
Должна быть проведена калибровка с целью измерения степени преобразования, дающей перемещение сканирующего устройства в зависимости от реального перемещения при сканировании в задней фокальной плоскости преобразующего объектива в поле дальней зоны. В связи с этим может использоваться градуированная мера, точно установленная в задней фокальной плоскости .
Кроме того, соотношение между положением анализатора в плоскости пространственного преобразования (задняя фокальная плоскость на черт.30в) и углом излучения ( 
) относительно выходной оси образца выражается следующим образом:
,
Используют метод анализа диаграммы в поле дальней зоны в зависимости от диафрагмированного детектора.
43.2.2.3.4. Калибровка устройства
Должна быть проведена калибровка с целью измерения степени преобразования, дающей перемещение сканирующего устройства в зависимости от реального перемещения при сканировании в задней фокальной плоскости преобразующего объектива в поле дальней зоны. В связи с этим может использоваться градуированная мера, точно установленная в задней фокальной плоскости
.Кроме того, соотношение между положением анализатора в плоскости пространственного преобразования (задняя фокальная плоскость
на черт.30в) и углом излучения ( ) относительно выходной оси образца выражается следующим образом: , где 
- расстояние от оптической оси до плоскости пространственного преобразования;
- фокусное расстояние преобразующего объектива ;
- угол относительно оптической оси.
43.2.2.3.5. Система регистрации
С помощью соответствующих средств регистрируют
обнаруженную интенсивность излучения в зависимости от положения анализатора и корректируют обнаруженную интенсивность излучения по формуле
,
- расстояние от оптической оси до плоскости пространственного преобразования; - фокусное расстояние преобразующего объектива ; - угол относительно оптической оси. 43.2.2.3.5. Система регистрации
С помощью соответствующих средств регистрируют
обнаруженную интенсивность излучения в зависимости от положения анализатора и корректируют обнаруженную интенсивность излучения по формуле , где - распределение угловой интенсивности излучения, обнаруженной угловым анализатором;
- расстояние от диафрагмированного детектора до оптической оси;
- энергетическая светимость на расстоянии от оптической оси;
- угол относительно оси образца.
- распределение угловой интенсивности излучения, обнаруженной угловым анализатором; - расстояние от диафрагмированного детектора до оптической оси; - энергетическая светимость на расстоянии от оптической оси; - угол относительно оси образца. 43.2.2.4. Оптический детектор
Используют детектор с линейностью не хуже 5% в измеряемом диапазоне интенсивности падающего излучения. Может применяться диафрагма для уменьшения эффективного размера детектора и улучшения разрешения. Детектор или диаметр диафрагмы определяют на основе требуемого углового разрешения по формуле
,
Используют детектор с линейностью не хуже 5% в измеряемом диапазоне интенсивности падающего излучения. Может применяться диафрагма для уменьшения эффективного размера детектора и улучшения разрешения. Детектор или диаметр диафрагмы определяют на основе требуемого углового разрешения по формуле
, где - диаметр апертуры детектора, мкм;
- желаемое угловое разрешение, …°;
- расстояние от выходного конца образца до детектора или до диафрагмы, см.
Обычно используется разрешение менее или равное 0,5°.
должно удовлетворять ограничительному условию поля дальней зоны:
( , мм),
- диаметр апертуры детектора, мкм; - желаемое угловое разрешение, …°; - расстояние от выходного конца образца до детектора или до диафрагмы, см.Обычно используется разрешение менее или равное 0,5°.
должно удовлетворять ограничительному условию поля дальней зоны: ( , мм), где - диаметр излучения испытываемого образца, мкм;
- длина центральной волны оптического источника, нм.
Соответствующий диаметр диафрагмы или детектора для метода С приведен в п.43.2.2.3.2.
43.2.3. Образец для проведения измерений
Образец для проведения измерений должен быть длиной (2,0±0,2) м и быть характерным для данного волокна.
Концы измеряемого образца должны быть гладкими, плоскими и перпендикулярными к оси волокна. Точность измерений не может быть получена при неперпендикулярности выходного торца. Рекомендуемые концевые углы - менее 2°.
43.2.4. Проведение измерения
43.2.4.1. Концы образца закрепляют в держателях. Входной торец образца должен быть приблизительно в центре входной зоны сфокусированного изображения с постоянной яркостью.
43.2.4.2. Оптический источник регулируют на требуемую длину волны и спектральную ширину.
43.2.4.3. Диаграмму излучения в поле дальней зоны анализируют вдоль диаметра и фиксируют интенсивность излучения в зависимости от углового положения.
43.2.5. Расчеты
43.2.5.1. Угол с 5-процентной интенсивностью излучения
Анализируемая диаграмма должна быть нормирована по отношению к пиковому значению. Фиксируют точки диаграммы, для которых интенсивность излучения составляет 5% максимума. Половину угла между этими двумя точками фиксируют как .
43.2.5.2. Числовая апертура ( )
Числовая апертура в поле дальней зоны определяется по формуле
.
- диаметр излучения испытываемого образца, мкм; - длина центральной волны оптического источника, нм. Соответствующий диаметр диафрагмы или детектора для метода С приведен в п.43.2.2.3.2.
43.2.3. Образец для проведения измерений
Образец для проведения измерений должен быть длиной (2,0±0,2) м и быть характерным для данного волокна.
Концы измеряемого образца должны быть гладкими, плоскими и перпендикулярными к оси волокна. Точность измерений не может быть получена при неперпендикулярности выходного торца. Рекомендуемые концевые углы - менее 2°.
43.2.4. Проведение измерения
43.2.4.1. Концы образца закрепляют в держателях. Входной торец образца должен быть приблизительно в центре входной зоны сфокусированного изображения с постоянной яркостью.
43.2.4.2. Оптический источник регулируют на требуемую длину волны и спектральную ширину.
43.2.4.3. Диаграмму излучения в поле дальней зоны анализируют вдоль диаметра и фиксируют интенсивность излучения в зависимости от углового положения.
43.2.5. Расчеты
43.2.5.1. Угол с 5-процентной интенсивностью излучения
Анализируемая диаграмма должна быть нормирована по отношению к пиковому значению. Фиксируют точки диаграммы, для которых интенсивность излучения составляет 5% максимума. Половину угла между этими двумя точками фиксируют как
.43.2.5.2. Числовая апертура (
)Числовая апертура в поле дальней зоны определяется по формуле
. 43.2.6. Документация
43.2.6.1. В документации должна фиксироваться следующая информация:
дата измерения;
идентификация образца, на котором проводились измерения;
результаты измерений, полученные в соответствии с п.43.2.5;
длина волны источника, если она отлична от 850 нм.
43.2.6.2. Дополнительно может представляться следующая информация:
длина центральной волны и спектральная ширина интерференционных фильтров, если они применяются;
вид калибровки устройства обнаружения и угловое разрешение;
размер и числовая апертура излучаемого светового пятна;
метод подавления мод оболочки;
метод анализа в соответствии с п.43.2.2.
43.3. Устройство
а) Источник
Некогерентный источник света со стабильным оптическим излучением на протяжении времени проведения измерений и с заданной длиной волны.
б) Детектор
Детектор должен иметь линейную характеристику в требуемом диапазоне измерений (выходной ток детектора должен быть линейным относительно мощности получаемого света). Могут быть использованы устройства, подобные описанным в методе А2.
в) Ввод излучения
Размеры светового пятна должны соответствовать, по меньшей мере, площади поперечного сечения волокна, а числовая апертура вводимого пучка света должна быть, по меньшей мере, равна числовой апертуре образца.
г) Фильтр оболочечных мод
Во избежание возникания оболочечных мод следует применять фильтр оболочечных мод.
д) Регистрирующий прибор
Графопостроитель или дисплей.
43.4. Проведение измерения
а) Принцип измерения (черт.30)
Интенсивность излучения (количество света на единицу телесного угла) определяется как функция полярного угла в одной плоскости с осью волокна (диаграмма направленности излучения). Расстояние между концом образца и детектором должно быть большим по сравнению с диаметром сердечника оптического волокна. Методика детектирования соответствует описанной в методе А2 "Распределение света в ближнем поле".
б) Подготовка
Образец закрепляют в держателе, и на него направляют пучок света в соответствии с черт.30.
в) Измерение
Интенсивность излучения определяется как функция полярного угла в одной плоскости, совпадающей с осью волокна.
Принцип измерения
43.2.6.1. В документации должна фиксироваться следующая информация:
дата измерения;
идентификация образца, на котором проводились измерения;
результаты измерений, полученные в соответствии с п.43.2.5;
длина волны источника, если она отлична от 850 нм.
43.2.6.2. Дополнительно может представляться следующая информация:
длина центральной волны и спектральная ширина интерференционных фильтров, если они применяются;
вид калибровки устройства обнаружения и угловое разрешение;
размер и числовая апертура излучаемого светового пятна;
метод подавления мод оболочки;
метод анализа в соответствии с п.43.2.2.
43.3. Устройство
а) Источник
Некогерентный источник света со стабильным оптическим излучением на протяжении времени проведения измерений и с заданной длиной волны.
б) Детектор
Детектор должен иметь линейную характеристику в требуемом диапазоне измерений (выходной ток детектора должен быть линейным относительно мощности получаемого света). Могут быть использованы устройства, подобные описанным в методе А2.
в) Ввод излучения
Размеры светового пятна должны соответствовать, по меньшей мере, площади поперечного сечения волокна, а числовая апертура вводимого пучка света должна быть, по меньшей мере, равна числовой апертуре образца.
г) Фильтр оболочечных мод
Во избежание возникания оболочечных мод следует применять фильтр оболочечных мод.
д) Регистрирующий прибор
Графопостроитель или дисплей.
43.4. Проведение измерения
а) Принцип измерения (черт.30)
Интенсивность излучения (количество света на единицу телесного угла) определяется как функция полярного угла в одной плоскости с осью волокна (диаграмма направленности излучения). Расстояние между концом образца и детектором должно быть большим по сравнению с диаметром сердечника оптического волокна. Методика детектирования соответствует описанной в методе А2 "Распределение света в ближнем поле".
б) Подготовка
Образец закрепляют в держателе, и на него направляют пучок света в соответствии с черт.30.
в) Измерение
Интенсивность излучения определяется как функция полярного угла в одной плоскости, совпадающей с осью волокна.
Принцип измерения
 | |
| 370 × 80 пикс. Открыть в новом окне | |