NA = sin Θ = (n rdzenia2 - n płaszcza2 ) 1/2. L[dB] = 10 log 10 (NA 1 /NA 2 )

Transkrypt

1 dr inż. Krzysztof Hodyr Technika Światłowodowa Część 2 Tłumienie i straty w światłowodach Pojęcie dyspersji światłowodów Technika zwielokrotnienia WDM Źródła strat tłumieniowych sprzężenia światłowodu ze źródłami światła i odbiornikami złącza i spawy zjawiska fizyczne i defekty w światłowodzie: absorpcja światła rozpraszanie światła defekty geometryczne włókna NA (numerical aperture) światłowodu jest bezwymiarowym parametrem równym sinusowi kąta Θ pomiędzy tworzącą stożka akceptacji światłowodu, a jego osią NA = sin Θ = (n rdzenia2 - n płaszcza2 ) 1/2 Straty mocy optycznej w wyniku niedopasowania apertur numerycznych elementów łącza światłowodowego Sprzęganie nadajnika/odbiornika ze światłowodem L[dB] = 10 log 10 (NA 1 /NA 2 ) 1

2 Niedopasowanie na złączach i spawach Przyczyny nadmiernego tłumienia złączy światłowodowych: (a) przerwa międzypłaszczyznowa (b) zanieczyszczenia między włóknami (c) brak osiowości (d) niedopasowanie kierunkowe (e) niedopasowanie kątowe (f) różne średnice rdzeni (g) różne apertury numeryczne (h) różne średnice pól modowych rdzeni (i) brak centryczności rdzeni (j) eliptyczność rdzeni Niedopasowanie na złączach i spawach Tłumienność sygnału w światłowodzie to strata jego mocy następująca w wyniku przejścia sygnału przez 1 km włókna optycznego Czynniki powodujące absorpcję: - podstawowe właściwości materii - obecność domieszek i zanieczyszczeń materiału z którego wykonano włókno optyczne P we moc sygnału optycznego na wejściu światłowodu P wy moc sygnału optycznego na wyjściu światłowodu L długość toru światłowodowego Okna transmisyjne światłowodu 2

3 Okna transmisyjne światłowodu Generacje światłowodowe Pierwsze okno 850 nm (800 do 900 nm) Drugie okno 1320 nm (1260 do 1360 nm) PDFA Trzecie okno 1550 nm (1530 do 1565 nm) EDFA Czwarte okno 1600 nm (1565 do 1625 nm) TrueWave Piąte okno 1450 nm (1360 do 1530 nm) AllWave Rozpraszanie światła Dyspersja światłowodów Terminem dyspersja określamy w telekomunikacji każde zjawisko, które powoduje zniekształcenie sygnału rozchodzącego się w danym medium propagacyjnym w wyniku różnych prędkości falowych elementów składowych tego sygnału Dyspersja światłowodów Dyspersja materiałowa Dyspersja falowodowa Dyspersja materiałowa Zależność prędkości propagacji sygnału od długości fali optycznej, spowodowana zależnością współczynnika załamania światła n od długości fali λ. Światło o jednych długościach fali będzie pokonywało łącze szybciej niż światło o innych barwach. Zniekształcenia modowe Wartość dyspersji materiałowej (chromatycznej) światłowodu podawana jest w ps/(nm km) 3

4 Dyspersja falowodowa Większość mocy optycznej, która przeciekła do płaszcza ulegnie stracie, ale część może ulec ponownemu załamaniu do rdzenia. Współczynnik załamania światła w płaszczu n pł jest mniejszy niż w rdzeniu n rd, a więc prędkość fali optycznej w płaszczu będzie większa niż w rdzeniu. Powracające do rdzenia promienie światła będą wywoływać dyspersję sygnału zwaną falowodową. Ten rodzaj dyspersji jest istotny tylko w światłowodach jednomodowych Zniekształcenia modowe Zniekształcenia modowe nazywane są czasem niezgodnie z definicją pojęcia dyspersji w optyce dyspersją modalną. Zniekształcenia te nie wynikają jednak z różnych prędkości falowych elementów składowych sygnału. Pojawiają się one w światłowodach wielomodowych dlatego, że różne mody światła pokonują odcinek światłowodu w różnym czasie. Zmniejszenie zniekształceń modowych umożliwia technologia wielomodowych światłowodów gradientowych (GRIN). Współczynnik załamania światła w rdzeniu takich światłowodów maleje od wartości maksymalnej występującej wzdłuż osi światłowodu do wartości minimalnej na granicy z płaszczem. Zwiększanie pojemności łącza Techniki zwielokrotnienia łącza Sposób nowoczesny Sposób tradycyjny WDM zwielokrotnienie długości fali FDM zwielokrotnienie częstotliwości SCM zwielokrotnienie podnośnej TDM zwielokrotnienie czasowe CDM zwielokrotnienie kodowe WDM wavelength division multiplexing WDM wavelength division multiplexing Polega na jednoczesnym i równoległym przesyłaniu wielu kanałów za pomocą różnych długości fal światła wprowadzanych do pojedynczego włókna optycznego 4

5 Kategorie techniki WDM Specyfikacja ITU-T G WDM 2 do 4 kanałów optycznych w jednym włóknie światłowodowym; pierwszy taki system był 2-kanałowy, zapewniając przesył danych na falach o długości 1310nm i 1550nm CWDM (Coarse WDM) tzw. rzadki 4 do 16 kanałów optycznych w zakresie od 1270 nm do 1610 nm z odstępem co 20 nm, zgodnych ze specyfikacją ITU-T G DWDM (Dense WDM) tzw. gęsty do 64 kanałów optycznych z odstępem co 0,8nm, zgodnych ze specyfikacją ITU-T G UWDM (Ultra WDM) do 300 kanałów z odstępem 0,4nm Generacje światłowodowe 5