První krok do vláknové optiky

Prezentace na téma: "První krok do vláknové optiky"— Transkript prezentace:

1 První krok do vláknové optiky
Stručný úvod do vláknové optiky

2 Proč optické komunikace ?
vysoká nosná frekvence obrovská přenosová kapacita f ~ 3 ·1014 Hz l ~ 1  m pásmo  nm  frekvence vlnová délka

3 Optický přenosový systém
Přenosové prostředí vysílač přijímač zdroj optického záření optické vlákno detektor

4 Optické vlákno jako přenosové médium
velká přenosová rychlost / šířka pásma běžně přenosové rychlosti až 2,5, 10 Gbit/s systémy přenosu signálu na více vlnových délkách vlnový multiplex WDM běžně přenosové kapacity až x100 Gbit/s i jednotky Tbit/s malý útlum až 0,2 dB/km malé rozměry nízká hmotnost vysoké počty vláken v kabelech (až stovky)

5 Optické vlákno jako přenosové médium
optické vlákno = dielektrikum odolnost na elektromagnetická rušení - např. letecký a automobilový průmysl bezpečnost ve výbušném prostředí - doly, rafinérie ochrana přenášených informací kvantová kryptografie „odolnost proti krádeži“ nízká cena vzhledem k množství přenášených dat

6 Optické vlákno – „světlovod“
index lomu n n = c / v totální odraz na rozhraní prostředí s odlišným n mezní úhel vlákno jádro plášť n1 n1 > n2 n2 plášť jádro profil n

7 Optické vlákno - vidy prostorový VID počet šířících se vidů závisí na:
záření se vláknem šíří prostřednictvím vidů počet šířících se vidů závisí na: průměru jádra vlákna čím menší průměr  tím méně vidů vlnové délce záření čím delší l  tím méně vidů zpravidla platí: čím méně vidů  tím lepší přenosové vlastnosti (útlum, přenosová rychlost)

8 Optické vlákno - vidy základní rozdělení vláken
mnohovidová vlákna MMF (mutli-mode fiber) vláknem se šíří zpravidla stovky i tisíce vidů jednovidová vlákna SMF (single-mode fiber) vláknem se šíří jen jeden vid – nejlepší přenosové vlastnosti r n(r) MMF r n(r) SMF

9 Základní rozdělení optických vláken dle materiálu
skleněná (SiO2) skleněné jádro a plášť plastová POF plastové jádro a plášť hybridní PCS resp. HCS vlákna skleněné jádro, plastový plášť

10 Skleněné optické vlákno
Jednovidové vlákno SMF (single-mode fiber) typické geometrické parametry: Mnohovidové vlákno MMF (multi-mode fiber) typické geometrické parametry: typické přenosové parametry: útlum až 0,2 dB/km (v pásmu nm) přenosová rychlost 10 Gbit/s na 100 m použití: Telekomunikace, sítě, internet

11 Plastové optické vlákno POF (Plastic Optical Fiber)
mnohovidové vlákno - materiál PMMA (polymetylmetakrylát) typické geometrické parametry:  jádra 0,98 mm,  pláště 1 mm kabel – ochrana  2,2 mm (u skleněných vláken bývá  jádra x10 m) typické přenosové parametry: útlum do dB/km (v pásmu 650 nm) přenosová rychlost x10 Mbit/s na 100 m použití audio/video a počítačová technika automobily, senzory  0,98  1  2,2

12 Spojování optických vláken
konektorovým spojením svařováním mechanickou spojkou konektorová spojka optický konektor konektorové spojení

13 Konektorové spojení optických vláken
pro dosažení minimálního vložného útlumu konektoru a zpětného odrazu signálu v místě spojení vláken je nutné - při konektorování vlákna (resp. „výrobě“ konektoru) - čelo konektoru (tzv. feruli) precizně leštit ferule spojených konektorů vlákna ve ferulích vodicí trubička konektorové spojky

14 Leštění čel optických konektorů
jednoduchý způsob leštění: v praxi běžný způsob leštění (tzv. PC): signál dopadající na rozhraní část signálu odražená od rozhraní - ODRAZ leštění konektorů

15 Nejpoužívanější typy optických konektorů
u skleněných vláken: SC, FC, E2000, LC, ST u plastových vláken ST, DNP, SMA

16 propojovací šňůra (modul)
Základní pojmy propojovací šňůra (modul) - patchcord pigtail zdroj záření s pigtailem