Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Krzysztof Rdzany

Systemy światłowodowe dalekiego zasięgu


Long distance lightguide systems


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Bogusław Więcek
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Marcin Kałuża

Praca dyplomowa inżynierska obroniona 2011-12-08
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy dyplomowej było przedstawienie budowy i właściwości systemów światłowodowych dalekiego zasięgu. W ramach pracy zostały opisane parametry elementów toru światłowodowego ograniczające zasięg systemów dalekiego zasięgu oraz wpływające niekorzystnie na parametry przesyłanego sygnału. Przedstawione zostały podstawowe elementy toru światłowodowego min. źródła światła i fotodetektory wykorzystywane w telekomunikacji optycznej. Omówione zostały stosowane w transmisji dalekodystansowej wzmacniacze optyczne z podziałem na dwa podstawowe rodzaje: optyczne wzmacniacze półprzewodnikowe oraz wzmacniacze światłowodowe. W części praktycznej pracy wykonane zostało stanowisko pomiarowe służące do badania kąta rozbieżności wiązki światła laserowego. Do pomiaru wykorzystywana jest kamera podłączona do komputera za pośrednictwem interfejsu USB oraz program komputerowy napisany w języku C. Działanie programu opiera się na funkcjach z biblioteki Open CV umożliwiających analizę i przetwarzanie obrazu z kamery w czasie rzeczywistym. Wykorzystuje algorytmy detekcji krawędzi w celu znalezienia obwiedni plamki światła laserowego (o kształcie koła) skierowanego na ekran znajdujący się przed obiektywem kamery, następnie oblicza pole i promień koła znalezionego na ekranie. Wyznaczenie kąta polega na dwukrotnym pomiarze promienia wyświetlonej plamki, z bliska i z daleka od ekranu. Znając promienie oraz odległość między pomiarami program przy pomocy funkcji trygonometrycznych oblicza kąt rozbieżności wiązki światła. W celu weryfikacji działania programu przeprowadzone zostało badanie dostępnego w laboratorium źródła światła laserowego wykorzystywanego do nadawania sygnału w systemie światłowodowym. Na podstawie uzyskanych wyników określona została dokładność stanowiska. Ze względu na właściwości światła laserowego (skolimowana wiązka światła) wykonanie pomiaru jest trudne i wymaga dużej precyzji, a wyliczone przez program wartości są bardzo małe (rozbieżność poniżej 1 ° ). Przyjęta metoda kalibracji kamery przy użyciu ekranu z papieru milimetrowego umieszczonego przed obiektywem powoduje, że dokładność pomiaru jest w dużej mierze zależna od obserwacji operatora. Ponadto, użyty algorytm detekcji wiązki światła jest bardzo wrażliwy na wszelkie zmiany mocy świetlnej źródła oraz na światło otoczenia zakłócające pomiary. Przekład się to niekorzystnie na dokładność przyjętej metody pomiaru i pomimo, że uzyskiwane wyniki mają sens fizyczny powoduje, że stanowisko może wyznaczać jedynie orientacyjne wartości kątów.
Abstract:
The aim of this thesis was to present the structure and properties of long distance light guide systems. The thesis contains a description of certain parameters of the fiber track which limit the range and adversely affect the parameters of transmitted signal. The basic elements of a fiber optic circuit were presented, such as light sources and photodetectors used in optical telecommunication. Two basic groups of optical amplifiers were discussed: semiconductor optical amplifiers and doped-fiber amplifiers. In the practical part of the thesis a measurement station for testing laser beam divergence was made. It uses a camera connected to a computer via the USB interface and software written in C. The program is based on functions of Open CV library for analyzing and processing camera image in real time. The software uses edge detection algorithms to find the envelope of a circle-shaped laser spot directed at the screen placed in front of the camera, then calculates the field and radius of the circle found on the screen. The angle is determined through double measurement of the radius, at short and long distance from the screen. Knowing both radii and the distance between measurements, the software can calculate the angle by using trigonometric functions. In order to verify the program an examination was conducted on a source of laser light, used for transmitting optical signals in the light guide systems, which was available in the laboratory. The accuracy of the position measurement was determined on the basis of the examination results . Due to the properties of laser light (beam collimation) performing measurement is difficult and requires great precision, and values calculated by the program are very low (divergence below 1 ° ). Camera calibration method using a graph paper screen placed in front of the camera lens makes the measurement accuracy largely dependent on the operator’s observation. What is more, the detection algorithm used in the program is very sensitive to any changes in light source and ambient light. This translates into a negative effect on the accuracy of the measurement method, and although the results obtained make some physical sense, the measurement station may be used to provide approximate values only.