Politechnika Białostocka 

Wydział Elektryczny 

Katedra Promieniowania Optycznego 

 
 
 
 
 
 
 

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych z przedmiotu: 

 

ŚWIATŁOWODY I ICH ZASTOSOWANIA 

 

 

 

 

 

 

 

KOD PRZEDMIOTU:  TZ1A700  051 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ćwiczenie numer 1 

 
 

Temat ćwiczenia:  Pomiary parametrów geometrycznych 

światłowodów 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Opracował: 

dr Dominik Dorosz 

 
 
 
 
 
 

Białystok  2010 

 

 

- 2 - 

Wydział Elektryczny 
Katedra Promieniowania Optycznego 
Kierunek studiów: EiT 
Kod: ....................................................................................................................................  
 
 
Spis treści: 
1. 

Wprowadzenie ..................................................................................................................3 

2. 

Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego ............................................................................5 

3. 

Metodyka badań................................................................................................................5 

4. 

Wymagania BHP ..............................................................................................................5 

5. 

Sprawozdanie studenckie..................................................................................................6 

6. 

Literatura...........................................................................................................................7 

 
 
 

 

 

- 3 - 

1. 

Wprowadzenie 

 

Światłowód  jest  konstrukcją  optyczną,  przenoszącą  falę  elektromagnetyczną  drogą 

wielokrotnych odbić. Jest to moŜliwe dzięki zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia na 

granicy  dwóch  ośrodków,  które  sprawia,  Ŝe  światło  pozostaje  „uwięzione"  we  włóknie 

optycznym. 

 

  

 

Rys.  1.1.  Odbicie  i  załamanie  światła  na  granicy  dwóch  ośrodków  a  -  schemat,  b  -  przykład 
zjawiska, zachodzącego na granicy woda-powietrze. 
 

Najmniejszy  kąt  padania  θ

1

  (rys.1.1),  przy  którym  całe  światło  jest  odbijane,  nazywamy kątem 

granicznym 

θ

1GR 

=  arc  sin  n

2

  /  n

1

.  Zjawisko całkowitego wewnętrznego  odbicia  zachodzi,  więc 

gdy  kąt  θ

2

  jest  kątem  prostym  -  wtedy  bowiem  światło  padające  na  granicę dwóch ośrodków 

nie  opuszcza  ośrodka  w  którym  się  znajduje.  Z  tego  powodu,  kaŜdy  światłowód  musi  być 

zbudowany, z co najmniej dwóch materiałów o róŜnych współczynnikach załamania światła 

(rys.1.2).  Z  powyŜszego  wynika  teŜ,  Ŝe  zjawisko  całkowitego  wewnętrznego  odbicia  w 

światłowodzie cylindrycznym zachodzi tylko wtedy, gdy współczynnik załamania światła materiału 

prowadzącego  światło  zwanego  rdzeniem  (n

r

)  jest  większy  od  współczynnika  załamania  światła 

otaczającego  materiału,  tworzącego  jego  płaszcz  (n

p

).  RóŜnica  tych  współczynników, 

przedstawiana często w formie względnej: 

∆ = 

r

p

r

n

n

n −

,                                                                    (1.5) 

decyduje o właściwościach światłowodu.  

 

Promieniowanie  optyczne  wnikające  do  światłowodu  moŜe  się  w  nim  rozprzestrzeniać  w 

postaci  fal  własnych  rdzenia  lub  płaszcza  względnie  wyciekać  do  otaczającego  go  ośrodka 

(rys.  1.3).  Jedynie  fale  rdzeniowe  są  uŜytecznym  w  telekomunikacji  optycznej  rodzajem 

energii prowadzonej przez światłowód.  

 

 

 

- 4 - 

 

  

 

 

Rys.  1.2.  Struktura  i  przykłady  światłowodów  o  róŜnych  średnicach  rdzeni  (widok 
powierzchni czołowej).  
 

 

 

Rys. 1.3. Rodzaje fal rozprzestrzeniających się w światłowodzie. 

 
Parametry  geometryczne  istotne  są  ze  względu  na  utrzymanie  stałych  parametrów 

propagacyjnych w światłowodzie. MoŜna do nich zaliczyć:  

•  średnicę zewnętrzna i eliptyczność płaszcza,  

•  średnicę i eliptyczność rdzenia,  

•  współosiowość rdzeń-płaszcz, 

•  średnica pola modu (światłowody jednomodowe). 

 

Parametry 

geometryczne 

są 

szczególnie 

istotne 

w 

przypadku 

światłowodów 

telekomunikacyjnych,  gdzie  przyjęte  są  określone  standardy  parametrów  geometrycznych. 

Nie  spełnienie  tych  wymogów  związane  jest  ze  zwiększeniem  tłumienia  w  trakcie 

światłowodowym, a w drastycznych przypadkach braku sprzęŜenia między światłowodami i 

urządzeniami  nadawczo  –  odbiorczymi.  Powodzenie  zastosowania  światłowodów  w 

systemach wymagających łączenia światłowodów ze źródłem promieniowania, światłowodów 

między  sobą  oraz  światłowodu  z  odbiornikiem  promieniowania  zaleŜy  od  utrzymania 

parametrów geometrycznych światłowodów w określonych granicach (tab.1).  

 

 

 

 

 

 

- 5 - 

TABELA 1. 

Zalecenia 

normalizacyjne 

parametrów 

geometrycznych 

światłowodów 

telekomunikacyjnych 

 

 

2. 

Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego 

 

Celem ćwiczenia jest pomiar parametrów geometrycznych włókien światłowodowych.  

3. 

Metodyka badań 

W skład układu pomiarowego wchodzą: 

- 

stanowisko do pomiaru parametrów geometrycznych. 

- 

badane włókna światłowodowe. 
W trakcie ćwiczenia naleŜy: 

- 

przeprowadzić  pomiar  średnicy  zewnętrznej  i  eliptyczności  płaszcza,  średnicy  i 
eliptyczności 

rdzenia, 

współosiowości 

rdzeń-płaszcz, 

zewnętrznej 

średnicy 

światłowodu  wraz  z  pokryciem.  Dla  światłowodów  wielordzeniowych  równieŜ: 
odległości osi rdzeni od osi światłowodu, połoŜenie rdzeni w przekroju poprzecznym i 
odległości pomiędzy rdzeniami badanych włókien światłowodowych. 

4. 

Wymagania BHP 

a)  Grupę studentów wprowadza do laboratorium prowadzący zajęcia. 
b)  KaŜdy  student  przed  przystąpieniem  do  wykonywania  ćwiczeń  laboratoryjnych  jest 

zobowiązany  do  zapoznania  się  z  regulaminem  BHP  i  potwierdzenia  tego  własnym 
podpisem. 

 

 

- 6 - 

c)  Uruchomienie  urządzeń  i  przyrządów  naleŜących  do  danego  ćwiczenia  moŜe  nastąpić 

dopiero  po  zapoznaniu  się  z  instrukcją  obsługi,  szczegółowymi  przepisami  BHP  i  po 
uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia. 

d)  Zabrania  się  samodzielnego  włączania,  manipulowania  i  korzystania  z  urządzeń  nie 

naleŜących do danego ćwiczenia. 

e)  Wszystkie  zauwaŜone  uszkodzenia:  urządzeń,  przewodów  przyłączeniowych,  gniazd 

sieciowych  i  przyrządów  pomiarowych,  a  takŜe  wadliwe  ich  działanie  naleŜy  zgłosić 
prowadzącemu zajęcia. 

f)  W  przypadku  wystąpienia  przy  pracy  w  laboratorium  wypadku  poraŜenia  prądem 

elektrycznym naleŜy: 

- 

wyłączyć zasilanie stanowisk laboratoryjnych, 

- 

przed odłączeniem napięcia nie dotykać poraŜonego. 

g)  Prowadzący zajęcia, w razie wypadku poraŜenia prądem, jest zobowiązany: 
- 

zapewnić poraŜonemu natychmiastową pomoc medyczną, 

- 

jeŜeli  poraŜony  stracił  przytomność  i  nie  oddycha,  natychmiast  przystąpić  do 
sztucznego oddychania i kontynuować je do chwili przybycia lekarza, 

- 

niezaleŜnie  od  stanu  poraŜonego  po  wypadku,  nawet  gdy  nie  odczuwa  Ŝadnych 
dolegliwości, skierować go na badania lekarskie, 

- 

o zaistniałym wypadku powiadomić kierownika katedry. 

h)  Nie  przestrzeganie  regulaminu  BHP  moŜe  spowodować  usunięcie  studenta  z  zajęć 

laboratoryjnych. 

5. 

Sprawozdanie studenckie 

W sprawozdaniu naleŜy zamieścić: 
•  cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego, 
•  opis stanowiska badawczego i przebieg realizacji eksperymentu, 
•  zestawienie i analiza wyników badań, 
•  uwagi i wnioski dotyczące ćwiczenia. 

 

 

- 7 - 

6. 

Literatura 

 
1. 

Dorosz  J.,  Technologia  światłowodów  włóknistych,  Polski  Biuletyn  Ceramiczny 
Ceramika/Ceramics Vol. 86, Kraków 2005. 

2. 

Smoliński A.: Optoelektronika światłowodowa, WKiŁ Warszawa 1985. 

3. 

Szustakowski M.: Elementy techniki światłowodowej, WNT Warszawa 1992. 

4. 

Crosignani  B.,  de  Marchis  G.,  Tadeusiak  A.:  Światłowody  w  telekomunikacji,  WKiŁ 
Warszawa 1987. 

5. 

Palais Joseph C.: Zarys telekomunikacji światłowodowej WKŁ Warszawa 1991.