Optický přenosový systém Vysílač (zdroj světla) převádí elektrické impulsy na světelné elektroluminiscenční dioda (LED) laserová dioda (dražší) Přenosové médium (vlákno) přenáší světelný paprsek od zdroje k detektoru co nejmenší útlum (ztráty) Přijímač (detektor) převádí světelné impulsy na elektrické fotodioda fototranzistor

Optický přenosový systém

Optický přenosový systém Výhody imunní proti elektromagnetickému rušení přenášený signál nezkreslen žádné přeslechy velmi malý či žádný šum velmi malý útlum (závisí na homogenitě) přenos na velké vzdálenosti opakovače cca po 100 kilometrech velká šířka pásma vysoké frekvence - světlo cca 108 MHz vysoká přenosová rychlost (až 10Gbps) v Praze páteřní síť CESNETu 1-10Gbps dnes testování 1Tbps bezpečnost proti odposlechu malý průměr malá hmotnost

Optický přenosový systém Nevýhody nároky na montáž problémy při spojování vláken (především jednovidových) cena optických rozvodů především aktivních prvků a konektorů potřeba školeného instalatéra špatně se dynamicky mění přijímače

Struktura optického vlákna Tři vrstvy jádro (core) optického vlákna průměr řádově jednotky až desítky m vyrobeno ze skla či plastu plášť (cladding) optického vlákna sklo či plast jiný index lomu než jádro plastický obal plní pouze ochrannou funkci Na rozhraní vrstev vlákna úplný odraz paprsku musí vstupovat pod určitým úhlem tzv. numerická apertura (viz. fyzika) Sklo má nízký optický odpor pouze pro tři vlnové délky světla 850 nm 1300 nm 1500 nm

Struktura optického vlákna

Lom a odraz paprsku

Index lomu a vedení paprsku Dopadá-li světelný paprsek na rozhraní dvou prostředí část se odráží do původního prostředí část prochází (láme se) do druhého poměr mezi oběma částmi závisí na úhlu dopadu paprsku při určitém úhlu dopadu => úplný odraz (beze ztrát) Při úplném odrazu je paprsek veden vláknem Způsob vedení paprsku vláknem ovlivněn optickými vlastnostmi vlákna především indexem lomu na rozhraní jádro-plášť mění se skokem (s konstantním indexem lomu) mění se plynule (s proměnným indexem lomu) Dle způsobu vedení paprsku vláknem mnohovidová (multimode fiber) jednovidová (singlemode fiber)

Vedení paprsku vláknem

Rozdělení vláken 50-100 m 3-10 m vícevidové vlákno (multi mode) budí se pomocí LED oproti jednovidovým kratší vzdálenosti (cca 50 km) dále se dělí na s konstantním (stupňovitým) indexem lomu s proměnným (gradientním) indexem lomu 3-10 m jednovidové vlákno (single mode) úzké jádro - paprsek se šíří jádrem vlákna rovnoběžně budí se laserem pro spoje na velké vzdálenosti

Mnohovidová vlákna Vede více paprsků různých vln. délek tzv. vidy (modes) Mnohovidové vlákno s konstantním indexem lomu homogenní jádro (z hlediska indexu lomu) index lomu se mění skokem každá vlnová délka má svoji cestu (vid) menší šířka pásma => menší přenosová rychlost rozptylování => větší zkreslení nejlevnější z optických kabelů použití - LAN Mnohovidové vlákno s proměnným indexem lomu index lomu jádra vlákna se mění plynule vlákno vidy ohýbá všechny paprsky se šíří stejně rychle menší zkreslení větší šířka pásma použití – telefonní spoje

Mnohovidová vlákna

Přenos vidů vláknem

Jednovidová vlákna Vlastnosti Použití „jednovidovosti“ se docílí vedou pouze jediný vid (osou vlákna) bez odrazů delší vzdálenosti (řádově cca 100 km) vyžaduje laserovou diodu Použití velmi dlouhé telefonní spoje „jednovidovosti“ se docílí malým průměrem jádra srovnatelný s vlnovou délkou vidu vyšší nároky na montáž (souosost) malým rozdílem indexu lomu jádra a pláště paprsek – může „vyletět“ z vlákna (zvláště v ohybech) omezen poloměr ohybu

Jednovidová vlákna

Srovnání vláken Výhody mnohavidových vláken relativně nízká cena snazší spojování snazší montáž konektorů velká numerická apertura možnost použití LED Výhody jednovidových vláken vynikající přenosový výkon bez zkreslení vidovou disperzí větší vzdálenost mezi opakovači

Rozměry vláken

Konektory SC

Konektory ST

Kabely ST-SC

Lámačka a svářečka vláken zachovává kolmost plochy čel vláken odchylka 0,5° Svářečka zajišťuje kolmost při spojování

Lámačka

Lámačka

Svářečka

Svářečka