Technologia wytwarzania światłowodów

Transkrypt

1 Technologia wytwarzania światłowodów

2 Technologia światłowodów włóknistych. Kable światłowodowe

3

4 Measurements of glass properties

5 Measurements of glass properties

6 F2 glass Material dispersion - Sellmeier coefficeint calculation n bi c 2 i Equation: C3^2)+1) We determine the coefficients: b 1, b 2, b 3, c 1, c 2, c 3, which are characteristic for a given material: y=sqrt((b1*x^2)/(x^2-c1^2)+(b2*x^2)/(x^2-c2^2)+(b3*x^2)/(x^2- B1 1, Chi^2/DoF = 1.91E-8 R^2 = B2 B3 C1 2, E-01 9, E-01 9, E-03 B B B C C C C2 C3 4, E-02 1, E+02

7 Material dispersion - Sellmeier coefficeint calculation Monochromator Spectrometer LED scale on monochrom. wavelength (nm) 1,640 wavelength (microm) delta min delta 1,635 min rad n 15,5 451,975 0, , , ,630 1, ,16 0, , , ,625 1, ,5 504,345 0, , ,620 0, , ,53 0, , ,615 0, ,6216 1,610 17,5 556,715 0, ,55 0, ,6187 1, ,9 0, , , ,6163 0,44 0,49 0,54 0,59 0,64 18,5 609,085 0, ,3 0, ,6142 Wavelength [ m] ,27 0, , , , ,5 661,455 0, ,1 0, ,6106 Index of refraction Dispersion of F2 glass prism

8 Z-scan technique For third-order nonlinearities, the real part of the refractive index can be written as n = n 0 + n 2 I, where I is the intensity. As a consequence of the Gaussian-beam profile of the laser beam used, the sample behaves as a nonlinear lens that modifies the intensity distribution in the far field. If medium can be assumed as thin then nonlinear phase shift : phase shift follows the radial variation of incident beam M. Sheik-bahae, A. A. Said, and E. W. Van Stryland, High-sensitivity, single-beam n2 measurements, Sept, 1989 / Vol. 14, No. 17 / OPT. LETT.

9 Z-scan technique M. Sheik-bahae, A. A. Said, and E. W. Van Stryland, High-sensitivity, single-beam n2 measurements, Sept, 1989 / Vol. 14, No. 17 / OPT. LETT.

10 Measurements of n 2 with Z-scan technique different sources can be used for these measurements: (1) mode-locked dye laser generating 180- fs pulses at 600 nm with peak powers of 2.8 kw, (2) a Ti:sapphire laser generating 100-fs pulses at 770 nm with peak powers of 58 kw, (3) a Ti:sapphire laser generating 80-fs pulses at 900 nm with peak powers of 50 kw, (4) a Cr:forsterite laser15 generating 80-fs pulses at 1.25 mm with peak powers of 25 kw. The standard Z-scan technique is used to measure the nonlinear refractive index n2 and the nonlinear absorption coefficient. A schematic of the experimental setup is shown in Fig. 1. The nonlinear refractive index n2 and the TPA coefficient b are proportional to the real part and the imaginary part of the third-order susceptibility, respectively. In glasses this tensor has only two independent components, the diagonal element and the off-diagonal element, owing to the isotropy of the medium and the intrinsic permutation symmetry of the tensor The signal from a reference arm with an optical path identical to the signal arm (with the exception of the sample) was subtracted to increase the sensitivity. A lock-in amplifier was used to reduce the noise, and fractional changes in transmittance. M. Sheik-Bahae et al., "High-sensitivity, single-beam n2 measurements", Opt. Lett. 14 (17), 955 (1989)

11 Measurements of n 2 with Z-scan technique Fig. 2. Experimental setup used for the Z-scan experiment: Ref Pd, reference photodetector; FF PD, far-field photodetector; NF PD, near-field photodetector. The plots show the typical shape of the far-field Z scan for n2. 0 (upper graph) and the typical near-field Z scan for, 0 (lower graph). Limits to the determination of the nonlinear refractive index by the Z-scan method R. de Nalda, R. del Coso, J. Requejo-Isidro, J. Olivares, A. Suarez-Garcia, J. Solis, and C. N. Afonso Vol. 19, No. 2/February 2002/J. Opt. Soc. Am. B

12 CVD Chemical Vapour Deposition

13

14

15 Fabrication facility The fiber drawing tower for PCF fabrication at The Institute of Electronic Materials Technology, Warsaw, Poland

16 Fabrication process with multicomponent glasses 20 mm 5 mm 10 mm C 1 mm CC 2 mm I. Stack and draw of the C C ordered multicapillary preform 0.1 mm a) b) c) d) 1. Fabrication of single capilaries and rods. 2. Stacking of the preform 3. Drawn of intermediate preform. 4. Stacking of the intermediate preform (additional rods and capilaries are added). 5. Drawn of the final fiber. the preform of PCF with holes of diameter 1mm the intermediate preform with air holes with a diameter of 250 m the PCF fiber; diameter of the fiber = 120 m, air holes diameter d = 3 m II. Extrusion molten glass is forced through a die containing a designed pattern of holes

17 Technological process of photonic fiber manufacturing 1. Drawing of elements for preform construction glass capillaries, rods, tubes. 2. Macroscopic mosaic preform, with designed structure, stacking. On this stage we decide about type of lattice, hole/spacing ratio, distribution of capillaries, rods, etc., adding special properties elements (active, sensing, conductive, magnetostrictive, etc.).

18 Technological process of photonic fiber manufacturing 3. Intermediate (subpreform) preform drawing. Structure of subpreform is adequate to designed photonic fiber but in diameter of a few mm. 4. Arrangement of the preform for fiber drawing. Adding outside layers of glass to achieve designed dimensions of the fiber (photonic structure/fiber diameter ratio). 5. Photonic fiber drawing. On this stage we can influence to holes diameter, filling factor and fiber diameter by parameters of drawing process (temperature, feeding and drawing speeds).

19 Measurable in Photonic crystal General parameters: - Attenuation - Bending depend losses - Mode area - Fiber Dispersion fibers Material parameters Material dispersion Nonlinear refractive index Birefringent fibers: group birefringence phase birefringence Temperature sensitivity Presure sensitivity Multicore fibers: Coupling lenght Nonlinear fibers: Raman response Measurement techniques for PCFs are adopted from standard silica fiber procedures.

20

21 Podstawowe typy kabli Kable zewnętrzne kanałowe wzmacniane przeciwgryzoniowe samonośne, ósemkowe ziemne podwodne konstrukkcyjnie: luźna tuba lub rozetowe Kable wewnątrzobiektowe wzmacniane i niewzmacniane przeciwgryzoniowe Kable stacyjne jednowłóknowe dwuwłóknowe wielowłóknowe rozdzielcze (dzielone) Kable samonośne dla linii energetycznych i telekomunikacyjnych Światłowody montowane standardowo w kablach jednomodowe zwykłe jednomodowe z przesuniętą dyspersją wielomodowe 62,5/125 wielomodowe 50/125

22

23

24

25

26

27 Parametry linii przesyłowych - potrzeby Spoleczenstwo infornacyjne IST Information Society Technologies 6 Program Ramowy EU Stan obecny: sieci nie spełniają zapotrzebowania na pasmo stawianego przez współczesne technologie sieciowe ATM, Internet, WWW, aplikacje Javy, video-konferencje. Rozwiązanie: zastosowanie światłowodów 1. ogromne pasmo (50 Tb/s) 2. małe tłumienie 3. znikome zniekształcenia sygnału 4. niewielkie zapotrzebowanie na moc 5. małe zużycie materiału 6. oszczędność przestrzeni 7. niskie koszty

28

29

30

31

32

33

34

35 Parametry i technologia światłowodowego systemu CTV

36

37

38

39

40

41

42

43 Contrast Noise Ratio Signal Noise Ratio Bit Error Rate

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53 Sieci komputerowe - zasada działania i podstawowe pojęcia 1. LAN - Local Area Network Lokalna sieć komputerowa zawierająca od kilku do kilkudziesięciu stacji rozmieszczonych na niewielkim obszarze. 2. MAN - Metropolitan Area Network Miejska sieć komputerowa. Łączy sieci LAN na większym obszarze 3. WAN - Wide Area Network Rozległa sieć komputerowa obejmująca kraje lub kontynenty (np. system rezerwacji lotów)

54

55 Model odniesienia OSI Warstwa 7 - Aplikacji (zastosowań) (Application): logowanie, poczta elektroniczna, bazy danych, polecenia systemu operacyjnego Warstwa 6 - Prezentacji (Presentation)- interpretacja danych, (de)kompresja, emulacja terminali. Warstwa 5 - Sesji (Sesion)- połączenie logiczne pomiędzy komputerami (początek, koniec, synchronizacja). Aplikacje sieciowe korzystają z usług tej warstwy. Np. NetBIOS Extender User Interface, APPC Warstwa 4 - Transportowa (Transport)- przekazywanie danych pomiędzy połączonymi systemami. Np. TCP/IP Warstwa 3 - Sieciowa (Network) Przekazywanie danych przez sieć (lub sieci) od nadawcy do adresata. Dane warstw 1-3 przetwarzane są w porcjach zwanych pakietami Warstwa 2 - Łącza danych (Data Link) Dane z warstwy 3 przygotowane są do przesłania. Pakiet przygotowany do przesłania nazywamy ramką (frame). Warstwa kontroluje niezawodność przesyłania danych pomiędzy węzłami sieci. (np. Protokoły Ethernet, Token Ring) Warstwa 1 - Fizyczna (Physical) Zagadnienia techniczne związane z przesyłaniem danych. Okablowanie, napięcia, poziomy sygnału, kodowanie, itd.

56 Warstwa 1

57 Warstwa 1

58 Warstwa 2 - Łącza danych (Data Link)

59

60

61

62

63

64

65

66

67 Tak wyglądał rysunek pierwszego schematu Ethernetowego Boba Metcalfe... Przykładowe koncentratory/huby i przełączniki/switche Patchkord wykonany ze skrętki zakończonej wtykami RJ45