První krok do vláknové optiky Stručný úvod do vláknové optiky

Proč optické komunikace ? vysoká nosná frekvence obrovská přenosová kapacita f ~ 3 ·1014 Hz l ~ 1  m pásmo  600 - 1700 nm  frekvence vlnová délka

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

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)

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

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

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)

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

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

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 1260 -1700 nm) přenosová rychlost 10 Gbit/s na 100 m použití: Telekomunikace, sítě, internet

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 120 - 200 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

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

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

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

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

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