Расчет мощности импульсов, формируемых световодным конденсатором излучения
Принципы формирования оптического излучения. Использование замкнутых световодов для накопления энергии. Расчёт и конструирование конденсатора мощности. Изучение траектории луча и распределения показателя преломления по сечению световодного контура.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2017 |
| Размер файла | 646,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
ЗАО “Научно-образовательное предприятие
“Центр современных технологий””
УДК 535.016
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, ФОРМИРУЕМЫХ СВЕТОВОДНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ ИЗЛУЧЕНИЯ
Хан В.А., - к.ф.-м..н.
Зачастую для формирования мощного оптического излучения генерируют импульсы, которые затем усиливают в оптической форме. При этом максимальная амплитуда усиливаемых импульсов ограничивается подводимой к усилителю электрической энергией.
Для формирования импульсов из непрерывного излучения его модулируют (например, прерывают заслонкой). При этом теряется часть энергии излучения.
Разработан световодный конденсатор, позволяющий формировать импульсы излучения из непрерывного потока. При этом максимальная часть энергии преобразуется в поток импульсов.
Для накопления и кратковременного хранения энергии импульсного оптического излучения могут быть использованы замкнутые световодные контуры.
Рис. 1. Траектория луча и распределение показателя преломления по поперечному сечению световодного контура. 1 - поток исходного излучения, 2 - траектория оптического излучения, 3 - устройство вывода, 4 - выходное излучение, 5 - световодный контур.
На рис. 1 приведена принципиальная схема одного из вариантов такого накопителя энергии. Замкнутый световодный контур сформирован в виде кольца (полого цилиндра) из оптически прозрачного материала.
По торцам световодный контур имеет небольшие завалы кромки внешнего обода кольца, которые способствуют концентрации энергии в его экваториальной части.
Радиальное распределение показателя преломления в поперечном сечении световодного контура имеет переменное значение, что позволяет поток оптического излучения, вводимый под некоторым углом к радиусу из внутренней области, направлять под малым углом к касательной внешнего контура кольца.
При этом оптическое излучение может распространяться в световодном контуре, за счет многократного полного внутреннего отражения от внешней поверхности, внутри световодной области до полного ослабления.
Так как поток оптического излучения за один оборот по замкнутому контуру может ослабевать незначительно (для кварца, используемого в оптических волокнах - 0,2 дБ/км), то через некоторый момент времени одновременно будут распространяться пучки, прошедшие трассы разных длин и отличающиеся по мощности.
Происходит накопление оптического излучения. С каждым новым оборотом оптического излучения накапливаемая внутри световода энергия возрастает до тех пор, пока его суммарные потери в замкнутом контуре меньше мощности входного излучения.
Были проведены расчеты процесса накопления энергии в таком контуре. Величину потерь мощности определяли из закона Бугера I = Iо exp(-l), где l = nL, n - количество оборотов излучения, L - внешний периметр кольца. Величину Iо принимали равной значению 100.
На рис. 2 приведен график зависимости числа оборотов излучения внутри цилиндра радиусом 5 см, необходимого для достижения скорости увеличения энергии до значения менее 1 % от входной мощности, от коэффициента ослабления материала световодного контура (при этом мощность потока потерь составляет 99% от входной мощности).
Расчетные данные, приведенные на рис. 2 показывают, что число оборотов, которые проходит поток оптического излучения до момента времени, когда значение суммарных потерь сравниваются со входной мощностью, зависит от коэффициента ослабления материала и внешнего радиуса кольца.
Рис. 2. Зависимость уровня накапливаемой энергии от радиуса кольца и коэффициента ослабления материала световодного контура.
оптический световодный луч конденсатор
На рис. 2 приведена зависимость предельного значения мощности оптического излучения в замкнутом контуре от его радиуса и коэффициента ослабления материала световода.
Из этого рисунка следует, что при использовании цилиндра радиусом 3 см из материала с коэффициентом ослабления 0,002 м-1 суммарная мощность излучения в контуре в 2600 раз превышает мощность входного потока.
Одним из основных вопросов, который необходимо решать при конструировании такого конденсатора мощности оптического излучения, является формирование выходного окна.
Для этого могут быть использованы электрооптические материалы, изменяющие показатель преломления в зависимости от величины приложенного напряжения.
Эффективным устройством для вывода оптического излучения может служить световодный стержень треугольной формы, приводимый периодически в соприкосновение с одной из образующей на внешней поверхностью световодного контура.
Каждый механический контакт приводит к высвечиванию всей энергии оптического излучения за время, необходимое для прохода свету по периметру цилиндра, в световодный стержень. При этом время, необходимое для достижения скорости накопления энергии до достаточно малого значения, заведомо меньше времени цикла колебательного движения световодного стержня.
Вывод
Может быть сформирован световодный конденсатор длительности импульсов оптического излучения
Мощность выходных импульсов определяется коэффициентом потерь на одном обороте по замкнутому контуру светового луча.
Источники
1. ПМ РФ 12251. МПК G01N15/02. 1999. Устройство для регистрации полной индикатрисы рассеяния
Аннотация
Расчет мощности импульсов, формируемых световодным конденсатором излучения. Хан В.А., - к.ф.-м..н.
ЗАО “Научно-образовательное предприятие “Центр современных технологий”” УДК 535.016
В статье предложена схема световодного конденсатора длительности импульса оптического излучения.
Представлены результаты расчета мощности импульсов оптического излучения, формируемых световодным конденсатором из непрерывного потока.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Передающие оптоэлектронные модули, их применение. Построение зависимости выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока. Определение зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения.
контрольная работа [231,3 K], добавлен 05.05.2014Конструкция оптического волокна и расчет количества каналов по магистрали. Выбор топологий волоконно-оптических линий связи, типа и конструкции оптического кабеля, источника оптического излучения. Расчет потерь в линейном тракте и резервной мощности.
курсовая работа [693,4 K], добавлен 09.02.2011Определение затухания (ослабления), дисперсии, полосы пропускания, максимальной скорости передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе. Построение зависимости выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока.
контрольная работа [352,3 K], добавлен 21.06.2010Распространение оптических сигналов. Когерентность светового луча. Анализ источников некогерентного излучения. Энергия лазерного излучения. Тепловые и фотоэлектрические приемники излучения. Волоконно-оптическая сеть. Развитие оптических коммуникаций.
презентация [1,6 M], добавлен 20.10.2014Обзор оптических свойств преобразователей оптического излучения при разных температурах. Изучение возможностей прибора для нагревания кристаллов, собранного на базе ПИД-регулятора ОВЕН ТРМ101. Настройка прибора, разработка инструкции по пользованию им.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 30.06.2014Характеристики полупроводниковых материалов. Классификация источников излучения. Светоизлучающие диоды. Лазер как прибор, генерирующий оптическое когерентное излучение на основе эффекта вынужденного или стимулированного излучения, его применение.
курсовая работа [551,5 K], добавлен 19.05.2011Конструкции и поляризационные свойства световодов, дисперсия сигналов оптического излучения. Виды оптических коннекторов и соединительных адаптеров. Принцип работы и структура оптического рефлектометра, его применение для измерения потерь в коннекторах.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 11.11.2012Источники излучения и промежуточная среда. Физическая природа излучения источника, собственное и отраженное излучение. Функции оптической системы. Приемники излучения (определение и классификация). Усилитель и другие элементы электронного тракта.
реферат [662,9 K], добавлен 10.12.2008Особенности передачи сигналов по оптическому кабелю, распространение излучения по световоду. Частотные и временные, собственные и частные характеристики оптического кабеля. Диаграмма излучения и поглощения энергии в световоде. Искажения сигналов.
реферат [113,8 K], добавлен 20.02.2011Расчёт напряжённости электрического поля на входе радиоприёмного устройства при заданной мощности излучения. Определение скорости распространения и направления прихода электромагнитного поля. Изучение поляризационных характеристик и искажений сигнала.
курсовая работа [198,7 K], добавлен 23.12.2012Оптические кабели и разъемы, их конструкции и параметры. Основные разновидности волоконно-оптических кабелей. Классификация приемников оптического излучения. Основные параметры и характеристики полупроводниковых источников оптического излучения.
курс лекций [6,8 M], добавлен 13.12.2009Основы построения оптических систем передачи. Источники оптического излучения. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона. Фотоприемные устройства оптических систем передачи. Линейные тракты оптических систем передачи.
контрольная работа [3,7 M], добавлен 13.08.2010Способы проектирования радиоволнового передатчика. Энергетический расчёт коллекторной цепи. Формы уточнения элементной базы. Коррекция выходного усилителя мощности. Предоконечный усилитель мощности сигнала. Анализ конструкторского расчета элементов ВКС.
курсовая работа [254,7 K], добавлен 20.08.2010Определение требуемой ширины полосы частот ФП и длительности тактового интервала. Особенности расчета минимальной мощности оптического излучения на входе фотоприемника. Выбор типа транзистора входного каскада усилителя ФПУ. Выбор необходимого фотодиода.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.01.2013Структура оптического волокна. Устройство световода. Одномодовое и многомодовое волокна. Режимы прохождения луча. Источники и приемники излучения. Оптический модулятор, работающий на эффекте Керра и эффекте Поккельса. Расчет модовой дисперсии оптоволокна.
курсовая работа [96,4 K], добавлен 25.09.2011Разработка функциональной и принципиальной схем генераторов прямоугольных импульсов, синусоидальных колебаний, шума и линейно-изменяющегося напряжения. Расчет трансформатора, усилителя мощности, конденсатора, резистора и надежности радиоэлементов.
курсовая работа [333,2 K], добавлен 13.12.2015Ознакомление с методами и средствами измерения плотности потока энергии СВЧ излучения. Установление соответствия исследуемой микроволновой печи требованиям, предъявляемым санитарными нормами (СН № 2666-83). Приобретение навыков контроля ППЭ от СВЧ-печи.
курсовая работа [399,0 K], добавлен 13.12.2010Усилитель звуковых частот. Расчёт оконечного каскада. Выбор транзисторов по допустимой мощности рассеяния на коллекторе и максимальной амплитуде коллекторного тока. Выбор входного транзистора, расчет входных элементов. Расчет мощности элементов схемы.
курсовая работа [618,3 K], добавлен 12.03.2016Характеристика полупроводниковых источников излучения. Изучение принципов работы светоизлучающих диодов. Расчет квантового выхода, частоты излучения. Строение лазеров, электролюминесцентных и плёночных излучателей. Описание внутреннего фотоэффекта.
курсовая работа [330,7 K], добавлен 21.08.2015Конструирование усилителя низкой частоты, состоящего из каскадов и RC-цепочки связки. Расчет мощности сигнала на входе электронного модуля. Расчет напряжения смещения на коллекторном переходе транзисторов, сопротивления резистора и емкости конденсатора.
реферат [147,6 K], добавлен 27.08.2010
