Optický přenosový systém

Prezentace na téma: "Optický přenosový systém"— Transkript prezentace:

1 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

2 Optický přenosový systém

3 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

4 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

5 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

6 Struktura optického vlákna

7 Lom a odraz paprsku

8 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)

9 Vedení paprsku vláknem

10 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

11 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

12 Mnohovidová vlákna

13 Přenos vidů vláknem

14 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

15 Jednovidová vlákna

16 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

17 Rozměry vláken

18 Konektory SC

19 Konektory ST

20 Kabely ST-SC

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

22 Lámačka

23 Lámačka

24 Svářečka

25 Svářečka