Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Badania stabilności mechanicznej i temperaturowej pasywnych układów optomechanicznych

Karolina Marta Paciorek

Abstract

This work presents an analysis of the optomechanical system employed by the company InPhoTech. The analysis is based on examining tolerances of the system’s degrees of freedom with the use of two different optomechanical elements. The results of the study are presented in relation to the maximum power value of the output signal in a correctly adjusted system. At first the theoretical problems were introduced: system aligning, adjusting the elements on one axis, minimizing signal losses during propagation. Following the elements were described. The next part concerns the methodology and results of the research divided into two main parts: the measurements involving an element with a lens permanently attached to the metal case and the measurements involving an element with an adjustable lens position in case. In the first part, measurements of the degrees of freedom tolerances of two element adjusters. Based on the result the permissible rotation values for each adjuster while maintaining the correct operation of the system (defined by the power losses not exceeding 10% of the initial value) was defined. Apart from that, a study of the relationship between the output power value and propagation distance as well as the influence of external temperature on behavior of the system were carried out. The effectiveness, defined as short time of readjusting the system after unscrewing the elements, of the construction was also tested. In addition, two simulations were carried out. The first one in the OSLO program allowed to determine the parameters of the system for specific beam wavelengths – Strehl ratio and focal length. A MTF was included as well with the ray analysis and spot diagram. The second simulation was carried out in MATLAB and was aimed at numerically simulating the values of the output signal power. The result were compared with the experimental data. This simulation allowed determining the permissible displacement of the coupling element in the perpendicular plane to the direction of the beam propagation with the preservation of good working parameters. In the second part an element with adjustable position of the lens was introduced to the system. Analogous study was performed: measurements of the degrees of freedom tolerances for each adjuster: two linear alignments and three angular alignments. Based on this the acceptable angle of rotation for each of the adjuster was defined. Following, the same method was implemented for measuring the acceptable angle of rotation for pitch, yaw and roll. Additionally a study of the system’s efficiency and a measurement of the output power in relationship to the distance between the collimating and coupling elements was also carried out.
Rodzaj dyplomu
Praca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomu
Praca inżynierska
Autor
Karolina Marta Paciorek (WM) Karolina Marta Paciorek Wydział Mechatroniki (WM)
Tytuł w języku polskim
Badania stabilności mechanicznej i temperaturowej pasywnych układów optomechanicznych
Promotor
Michał Józwik (WM/IMiF) Michał Józwik Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM)
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechatroniki (WM)
Jednostka prowadząca
Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)
Kierunek / specjalność studiów
, Mechatronika
Język
(pl) polski
Status pracy
Obroniona
Data obrony
07-02-2019
Data (rok) wydania
2019
Recenzenci
Michał Józwik (WM/IMiF) Michał Józwik Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM) Leszek Wawrzyniuk (WM/IMiF) Leszek Wawrzyniuk Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM)
Słowa kluczowe w języku polskim
układy optomechaniczne, fotonika, kolimator
Słowa kluczowe w języku angielskim
optomechanical systems, photonics, collimator
Streszczenie w języku polskim
W pracy przeanalizowano układ optomechaniczny wykorzystywany przez firmę InPhoTech. Analiza układu zawiera zbadanie tolerancji stopni swobody konstrukcji z wykorzystaniem dwóch różnych elementów optomechanicznych. Wyniki badań są prezentowane w odniesieniu do wartości mocy sygnału na wyjściu precyzyjnie wyjustowanego układu. Na początku pracy opisano problematykę pracy: justowanie układu, ustawianie elementów współosiowo, zminimalizowanie strat mocy sygnału na drodze propagacji. Potem zamieszczono opis i parametry wykorzystanych w układzie elementów. Następnie przedstawiono metodykę oraz wyniki pomiarów podzielone na dwie główne części: pomiary dla prostego manipulatora z soczewką zamontowaną na stałe w metalowej obudowie oraz pomiary dla drugiego typu manipulatora umożliwiającego regulację pozycji soczewki w obudowie. W pierwszej części wykonano pomiary w zakresie tolerancji dwóch śrub nastawczych elementu ustawczego i określono dopuszczalne wartości obrotu śrub pozycjonujących przy zachowaniu poprawnej pracy układu definiowanej jako spadek wartości mocy na wyjściu układu nie przekraczający 10% wartości początkowej. Przeprowadzono także badania wartości mocy układu w zależności od odległości propagacji wiązki i badania efektywności konstrukcji, rozumianej jako możliwość szybkiego wyjustowania układu po rozkręceniu konstrukcji. Wykonano również badania stabilności temperaturowej mające na celu sprawdzenie jak układ zachowuje się w zmiennych warunkach temperaturowych. Ponadto przeprowadzono dwie symulacje układu. W programie OSLO zbadano parametry optyczne kolimatora dla wybranego zakresu długości fal promieniowania – kryterium Strehla oraz długość ogniskowej. Dołączono także wykres MTF układu oraz analizę promieni i plamki skupienia. Druga symulacja została przeprowadzona w programie MATLAB i miała na celu numeryczne zasymulowanie zmian wartości mocy sygnału wyjściowego układu optomechanicznego. Wyniki porównano z pomiarami eksperymentalnymi, różnice nie przekraczały 10%. Symulacja pozwoliła na określenie dopuszczalnego przesuwu elementu sprzęgającego z zachowaniem dobrych warunków pracy zdefiniowanych wcześniej. W drugiej części badania z wykorzystaniem elementu ustawczego z regulowaną pozycją soczewki wykonano analogiczne badania stopni swobody elementu – przesuwu w dwóch osiach i pochylenia w trzech kierunkach wokół osi optycznej dla soczewki oraz trzech pochyleń całego podzespołu. Na podstawie wyników określono dopuszczalne wartości kątów obrotu śrub nastawczych. Wykonano także badanie efektywności konstrukcji. Dołączono do tego badanie wartości mocy sygnału wyjściowego w zależności od długości drogi propagacji wiązki pomiędzy elementami kolimującym i sprzęgającym.
Plik pracy
  • Plik: 1
    269888_inz.pdf
Poproś o plik WCAG
Pola lokalne
Identyfikator pracy APD: 31744

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT519185f7d0694381ba6a12f349db6b96/
URN
urn:pw-repo:WUT519185f7d0694381ba6a12f349db6b96

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony