O`zbekiston respublikasi axborot texnologiyalari va kommunikatsiyalarni rivojlantirish vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti

Optik tolaning sonli aperturasini o‘lchash

ti (del)	t0=0.2	t1=0.3	t2=0.8	t3=1.2	tn=0.625
Ri (del/mksek)	R0=50	R1=20	R2=10	R3=5	Rn=21.25
Ti (del)	T0=0.5	T1=1.1	T2=23	T3=4	Tn=1.974
Fi (MM)	F0=13	F1=10	F2=9	F3=8	Fn=10
di (mm)	d0=16	d1=10.9	d2=13.91	D3=12	dn=8.2
NA	NA0=0.37	NA1=0.26	NA2=0.388	NA3=0.287	NAn =0.31

D=40mm
Xulosa: Biz 1- labratoriya ishi orqali Optik tolalarning turlari, xarakteristikalari Optik tolalarning geometrik va fizik parametrlari ni bilgan holda Optik tolalarning sonli aperturasini tajriba yo‘li bilan aniqlashni amalga oshirdik, chiqqan natija 0.31 ga teng bo’ldi va bu ko’p modelli optikalarda normal hisobanadi


Nazorat savollari.

1. 
   Optik tolaning optik aloqa tizimidagi o‘rniga tavsif bering.
   
2. 
   Optik tolaning tuzilishini tavsiflang?
   
3. 
   Optik tola qanday materiallardan tayyorlanadi?
   
4. 
   Tolali optik aloqa tizimida qo‘llaniladigan optik tolalarning qanday turlari mavjud? Ularga tavsif bering.
   
5. 
   Tolali optik aloqa tizimlarida optik tolalarning qanday standartlaridan keng foydalaniladi? Ularga tavsif bering.
   
6. 
   Ikki muhit chegarasidagi tekislikka tushgan yorug‘lik nurining tushish va sinish burchaklari orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi Snellius qonuni qanday munosabat bilan aniqlanadi?
   
7. 
   Optik tolaning muhim parametrlaridan biri - sindirish ko‘rsatkichining nisbiy farqi qanday munosabat bilan aniqlanadi?
   
8. 
   Yorug‘lik nurining to‘liq ichki qaytish burchagi uchun miqdoriy munosabatni yozing va uni tavsiflang.
   
9. 
   Apertura burchagi va sonli apertura tushunchalariga ta’rif bering.
   
10. 
    Pog‘onali va gradientli sindirish ko‘rsatkichlariga ega bo‘lgan optik tolalar uchun apertura sonlari qanday miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi?
    

Javoblar.

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

Optik signallar tarqaladigaiv u zatish muhitiga bog‘liq holda OAT ochiq optik aloqa tizimi va tolali optik aloqa tizimlariga bo‘linadi. Axborotlar ochiq optik uzatish muh iti orqali uzatilsa, ochiq optik aloqa tizimi (OOAT), tolali optik uzatish muhiti orqali uzatilsa, tolali optik aloqa tizimi (TOAT) deyiladi.

OOATda nurlanish manbalari elektromagnit to ‘lqinlarni ochiq fazoga nurlantiradi. OO ATin in g uzatuvchi muhiti o‘z navbatida uch turga bo‘linadi: atmosfera , kosmik va suvosti aloqa muhitlari.

OATning asosiy yo'nalishi TOAT hisoblanadi. TOATda elektromagnit nurlanishlarning tarqalish yoilini tashkil etish uchun maxsus optik yorug‘lik uzatkich — o ptik tolalar qo‘llaniladi. Hozirgi vaqtda uzatish xarakteristik alari yuqori darajada bo‘lgan yorug'lik uzatkichlar, optik tolalar ishlab chiqilgan. Ammo axborotlarni ochiq fazo va atmosferada uzatishga asoslangan OOAT ham, radioaloqa uchun ajratilgan chastotalarni to‘ldiruvchi vosita sifatida qiziqishlami namoyon etadi.

Optik aloqa tarmog‘i bu tugunlar orasi optik uzatish muhiti orqali bog’langan aloqa tarmog‘idir. Tugunlar orasi tolali optik uzatish muhiti orqali bog‘lan tolali optik aloqa tarmog‘i, ochiq optik uzatish muhiti orqali bog’lansa, ochiq optik aloqa tarmog‘i deb ataladi. Qo‘llaniladigan modulyatsiya turiga ko‘ra analog va raqamli OAT ga bo‘linadi. Analog OAT da modulyatsiyaning analog usullari: amplituda, chastota va faza modulyatsiyasi turlari qo'llaniladi. Optik nurlanish manbalarining yuqori nochiziqliligi va analog uzatish uchun talab etiladigan shovqin bardoshlilikni ta’minlash texnik murakkabligi sababli analog OAT dan foydalanish chegaralangan. Shunga qaramay bir qator sohalar (optik kabelli televideniye, telemetriya, operativ va xizmat aloqa tizimlari)da qo‘llaniladi.

Raqamli OAT da modulyatsiyalashning diskret usullaridan foydalaniladi. Bunda signal tashuvchining biron -bir parametri diskret o‘zgaradi, ya’ni boshlang‘ich parametrning qiymatlar sohasi kvantlash sathlariga bo‘linadi, har bir kvantlash sathiga mos ravishda aniq diskret Signal qo'yiladi. Hozirgi kunda raqamli OATdan keng foydalanilmoqda. Chunki raqamli OAT analog OATga qaraganda quyidagi afzalliklarga ega: shovqin bardoshiiligiyuqori, signalni uzatish sifati liniya trakti uzunligiga kam bog‘liq, texnik iqtisodiy ko'rsatkichlari yuqori va boshqalar.

Vazifasi va signallarning uzatish masofasiga ko‘ra, OAT magistral, mintaqaviy, mahalliy-shahar va qishloq aloqa tizimlariga bo‘linadi. Magistral OAT signallarni 1000 km ga, mintaqaviy OAT signallarni 600 kmga uzatish , shahar OAT shahar telefon tarmog‘ining bog‘lovchi liniyalarini zichlashtirish uchun xizmat qiladi.

2. 
   Tolali optik aloqa tizimida optik tebranishlaming tarqalishini chegaralovchi va yorug'lik energiyasi oqimini berilgan yo‘nalishda yo‘naltiruvchi, uzatish va qabul qilish traktlarini bog‘lab turuvchi muhit optik yorug'lik uzatkichlar deyiladi. Optik yorug‘lik uzatkichlaming tavsiflari qisman aloqa tizimining sifatini aniqlaydi. Shuning uchun TOATni loyihalashtirishda nurlanish tarqaladigan uzatuvchi muhit - optik yorug'lik uzatkichlaming tavsiflarini hisobga olish kerak. TOATda maxsus optik yorug‘lik uzatkichlar — optik tolalar (OT) qo‘llaniladi. Kichik so‘nish koeffitsiyentiga ega bo‘lgan optik yorug‘lik uzatkichlar asosida optik signallarni uzoq masofalarga uzatishni ta’minlovchi optik kabellar yaratilgan. Yorug'lik uzatuvchi optik tolalar o‘zak va qobiqdan iborat bo‘ladi. Ular qiymat bo'yicha bir-biriga yaqin turli sindirish ko‘rsatkichlariga ega. 0 ‘zak uzatuvchi muhit, qobiq esa o‘zi va o‘zak orasida chegara hosil qiluvchi sifatida ishlatiladi. Bu chegara yorug‘likni yo'naltiruvchi fizik kanalni shakllantirib, u orqali uzatilgan signalning tashuvchisi yorug'lik nuri tarqaladi. Yorug'lik nurining faqatgina o‘zak bo‘ylab tarqalishini ta’minlash uchun quyidagi shart bajarilishi kerak:
   

n1>n2>n3>n0

bunda: nl — o‘zakning sindirish ko‘rsatkichi; n2, n3 — qobiqlarning sindirish ko‘rsatkichlari; n0 — tashqi muhitning sindirish ko‘rsatkichi Optik yorug'lik uzatkichlarning sindirish ko‘rsatkichi:

n =

bunda — mos ravishda nisbiy dielektrik va magnit o'tkazuvchanlik. Yoki sindirish ko‘rsatkichi n, yorug‘likning vakuumdagi tezligini (c) materialdagi yoruglik tezligiga (cm) nisbati orqaü ifodalanadi:

n = CK Har xil moddalardan yorug'lik turli tezliklarda tarqaladi.. OT uchun asosiy material juda toza va tiniq kvars shishasi, kremniy ikki oksidi (Si02) hisoblanadi. Agar dengiz suvi shunchalik tiniq bo'lsa, u holda Tinch okeanida joylashgan 33,177 futli Mariana cho‘kmasining eng chuqur joyini ko‘rish mumkin bo'lardi. 0 ‘zak va qobiqning kerakli sindirish ko'rsatkichlarini olish uchun kvars shishasiga qo'shimchalar qo‘shiladi. Masalan; germaniy va fesfer stndirish ko'rsatkichini oshiradi, bor va ftor esa aksincha uni kamaytiradi. Tolaning qo‘shimcha qobiqlari himoya qobig‘i hisoblanadi. Tashqi plastik qoplama optik tolaning xususiyatlariga ta’sir etuvchi mexanik va atrof-muhit ta’sirlaridan uni himoya qiladi.

2. 
   Optik tolaning tuzilishini tavsiflang
   

OT uchun asosiy material juda toza va tiniq kvars shishasi, kremniy ikki oksidi (S_i0₂) hisoblanadi. 0‘zak va qobiqning kerakli sindirish ko‘rsatkichlarini olish uchun kvars shishasiga qo‘shimchalar qo‘shiladi. Masalan; germaniy va fosfor sindirish ko‘rsatkichini oshiradi, bor va ftor esa aksincha uni kamaytiradi

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

To‘lqin uzunligiga nisbatan o ‘zak diametriga bog‘liq ravishda optik tolalar bir modali va ko‘p modaliga bo‘linadi. Bir modali optik tolalarda ko‘pincha o‘zak diametri 7 —10 mkm ko‘p modali optik tolalarda esa 50 — 62,5 mkm (2.3-b rasm) bo‘ladi. Ikkala turda qobiq diametri 125 mkm ni tashkil etadi. Amaliyotda ko‘p modali va bir modali optik tola diametrlarining boshqa qiymatlari ham mavjud. Bir modali optik toladan faqat bir moda (yorug‘lik tashuvchi) uzatiladi. Ko‘p modali optik toladan esa apertura burchagi doirasida tolaga turli burchaklar ostida kiritiladigan bir necha yuzlab ruxsat etilgan modalarni bir vaqtda uzatish mumkin. Barcha ruxsat etilgan modalar turli tarqalish yo‘nalishi va vaqtiga ega. Ko‘p modali optik tolalar sindirish ko‘rsatkichi ko‘rinishi bo‘yich a pog‘onali va gradiyent tolalarga bo'linadi.



Bir modali (a) va ko‘p modali (b) optik tolalarning ko‘ndalang kesimi.

Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar ikki muhit chegarasida sindirish ko‘rsatkichlarining keskin (pog‘ona ko‘rinishida) o ‘zgarishi (n^ dan n2 ga) bilan xarakterlanadi. Pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli optik tolalar o ‘tkazish polosasini chegaralaydi, lekin gradiyent sindirish ko‘rsatkichli optik tolalarga nisbatan arzon hisoblanadi.

Pog‘onali (a) va gradiyentli (b) ko‘p modali optik tolalaming tuzilishi.

Gradiyent sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar pog‘onali sindirish ko‘rsatkichli tolalarga qaraganda ravon sindirish ko‘rsatkichi va modalararo dispersiyaning kamayishi bo'yicha yuqori texnik ko‘rsatkichlarga ega. Chunki gradiyent sindirish ko‘rsatkichli optic tolada modalarning tarqalish tezligi (dispersiyasi) bir-biridan juda ham katta farq qilmaydi. Dispersiya impulslarning kengayib ketishi va uzatilayotgan signallarning buzilishiga olib keladi. Shuning

uchun hozirda gradiyent sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalar keng tarqalgan.

Gradiyent sindirish ko‘rsatkichli ko‘p modali optik tolalarning eng asosiy kamchiligi ularning qimmatliligi va ishlab chiqarishning murakkabligidir

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

Snellius qonuni bo‘yicha tushgan va qaytgan nurlar o ‘rtasidagi munosabat:

da kritik tushish burchagi quyidagiga teng:

dan katta burchak ostida tushgan nurlar to ‘liq qaytadi.

Bu jarayon, ya’ni yorug‘lik energiyasining turli sindirish ko‘rsatkichli ikki muhit chegarasidan to‘liq qaytishi to‘liq ichki qaytish (TIQ) hodisasi deyiladi. TIQ hodisasi yorug‘lik uzatkich bo'ylab optik signallar 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. 0‘zak va qobiq tayyorlanadigan m ateriallarning sindirish ko'rsatkichlari nisbatini optimal tanlash orqali yorug'lik nurining o‘zak ichida to ‘liq ichki qaytishi ro‘y beradi va numi faqatgina optik tola o‘zagi bo‘ylab zigzagsimon tarqalishi ta’minlanadi.

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

Uzаtish uchun nur mа ’lum bir burchаk оstidа орtik tоlаgа kiritilаdi. Y orug’lik nurining tоlа o’zаgigа mаksimаl tushish konusining yarim burchаgi burchаk ареr turаsi Өа dеyilаdi.

Burchаk ареr turаsining sinusi sоnli ареr turа dеyilаdi vа NA hаrflаri bilаn bеlgilаnаdi (N-number-sоn, A-apеr ture-tuynik)

Sоnli ареr turа quyidаgi fоrmulа оrqаli аniqlаnаdi: