Optotelekomunikacja. dr inż. Piotr Stępczak 1



Podobne dokumenty
OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

Optotelekomunikacja 1

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

IV. Transmisja. /~bezet

2. Światłowody. 2. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Światłowody Strona 1

Pomiary w instalacjach światłowodowych.

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Zakład Optoelektroniki. Laboratorium Elementów i Systemów Optoelektronicznych

A- 01 WPROWADZENIE DO TECHNIKI ŚWIATŁOWODOWEJ

Pomiar tłumienności światłowodów włóknistych

Pomiary światłowodów telekomunikacyjnych Laboratorium Eksploatacja Systemów Telekomunikacyjnych

TŁUMIENIE ŚWIATŁA W OŚRODKACH OPTYCZNYCH

Solitony i zjawiska nieliniowe we włóknach optycznych

Łączenie włókien światłowodowych spawanie światłowodów. Spawy mechaniczne 0,05 0,2 db Spawanie 0,05 0,1 db

Wzmacniacze optyczne ZARYS PODSTAW

V n. Profile współczynnika załamania. Rozmycie impulsu spowodowane dyspersją. Impuls biegnący wzdłuż światłowodu. Wejście Wyjście

Technika falo- i światłowodowa

SPECYFIKACJA ZASIĘGU POŁĄCZEŃ OPTYCZNYCH

Właściwości transmisyjne

Wydział Elektryczny Mechaniczny Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki LABORATORIUM ZASTOSOWAŃ OPTOELEKTRONIKI. Badanie tłumienności światłowodów

Wprowadzenie do światłowodowych systemów WDM

Pasywne elementy traktu światłowodowego

KOREKCJA BŁĘDÓW W REFLEKTOMETRYCZNYCH POMIARACH DŁUGOŚCI ODCINKÓW SPAWANYCH TELEKOMUNIKACYJNYCH ŚWIATŁOWODÓW JEDNOMODOWYCH

Współczynnik załamania Całkowite wewnętrzne odbicie Co to jest światłowód i jak działa? Materiały na światłowody Zjawiska zachodzące w światłowodach

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 6, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Reflektometr optyczny OTDR

Typy światłowodów: Technika światłowodowa

Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 2. Badanie apertury numerycznej światłowodów

Zjawiska nieliniowe w światłowodach Wykład 8 SMK Na podstawie: J. Siuzdak, Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej

Technika światłowodowa

Wydział Elektryczny Mechaniczny Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki LABORATORIUM ZASTOSOWAŃ OPTOELEKTRONIKI. Badanie tłumienności światłowodów

Pomiary kabli światłowodowych

Elementy traktu światłowodowego

Włókna z cieczowym rdzeniem oraz włókna plastykowe. Liquid-Core and Polymer Optical Fibers

Transmisja bezprzewodowa

VI. Elementy techniki, lasery

Zarządzanie dyspersją

Transmisja w systemach CCTV

PODSTAWY I NORMY ZWIĄZANE Z OKABLOWANIEM STRUKTURALNYM

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

Problemy spawania telekomunikacyjnych jednomodowych włókien światłowodowych stosowanych w Polsce i pochodzących od różnych producentów

Glosariusz: Technika Światłowodowa od A jak Absorpcja do Z jak Złącze

Normy i wymagania OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

Światłowody przystosowane do WDM i ich rozwój

/~bezet

Systemy i Sieci Radiowe

Pomiary kabli światłowodowych

Seminarium Transmisji Danych

Połączenia spawane światłowodów przystosowanych do multipleksacji falowej WDM

Dyspersja światłowodów Kompensacja i pomiary

Zjawiska w niej występujące, jeśli jest ona linią długą: Definicje współczynników odbicia na początku i końcu linii długiej.

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Zakład Optoelektroniki

Systemy i Sieci Radiowe

Pod względem zdolności aktywnej obróbki sygnału rozróżniamy światłowody

Charakteryzacja telekomunikacyjnego łącza światłowodowego

Autokoherentny pomiar widma laserów półprzewodnikowych. autorzy: Łukasz Długosz Jacek Konieczny

Światłowód jednomodowy Przepływ strumienia świetlnego w światłowodzie jednomodowym

Obecnie są powszechnie stosowane w

LABORATORIUM ZASTOSOWAŃ OPTOELEKTRONIKI

Laboratorium Fotoniki

Pomiary parametrów telekomunikacyjnych światłowodów jednomodowych. Na poprzednim wykładzie przedstawiono podstawowe parametry światłowodów

Podstawy prowadzenia światła we włóknach oraz ich budowa. Light-Guiding Fundamentals and Fiber Design

Światłowody telekomunikacyjne

Media transmisyjne Opracował: Dr inż.. Sławomir KULA

Załącznik nr 4 do Umowy Ramowej Usługa Dzierżawa Ciemnych Włókien

TELEKOMUNIKACJA ŚWIATŁOWODOWA

Falowa natura światła

Ćwiczenie 2. Badanie strat odbiciowych i własnych wybranych patchcordów światłowodowych. LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKI

Propagacja światła we włóknie obserwacja pól modowych.

Dominik Kaniszewski Sebastian Gajos. Wyznaczenie parametrów geometrycznych światłowodu. Określenie wpływu deformacji światłowodu na transmisję.

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik telekomunikacji 311[37]

1. Technika sprzęgaczy i ich zastosowanie

Wykład 2: Wprowadzenie do techniki światłowodowej

FMZ10 S - Badanie światłowodów

INSTRUKCJA DO LABORATORIUM. Spawarka światłowodowa, reflektometr optyczny OTDR (ang. Optical time domain reflectometer), zestaw transmisyjny

Nowoczesne sieci komputerowe

Wydział Elektryczny Mechaniczny Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki LABORATORIUM ZASTOSOWAŃ OPTOELEKTRONIKI

Własności optyczne półprzewodników

Laboratorium technik światłowodowych

Podstawy i normy sieci komputerowych

Definicja światłowodu

III. Opis falowy. /~bezet

2.4.1 Sprawdzenie wykonania traktu światłowodowego Pomiary optyczne Opis badań przy odbiorze traktu światłowodowego...

Nanowłókna krzemowe (włókna o średnicy poniżej długości fali) oraz włókna chiralne. Silica Nanofibres (Subwavelength-Diameter) and Chiral Fibres

Wzmacniacze optyczne

Fotonika kurs magisterski grupa R41 semestr VII Specjalność: Inżynieria fotoniczna. Egzamin ustny: trzy zagadnienia do objaśnienia

Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki. Światłowody

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2013/2014. Zadania z teleinformatyki na zawody III stopnia

LASERY NA CIELE STAŁYM BERNARD ZIĘTEK

ELEMENTY SIECI ŚWIATŁOWODOWEJ

Fiber sensing jako alternatywna metoda E-book. wykorzystania światłowodów

Transmisja przewodowa

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

Grafen materiał XXI wieku!?

Światłowodowe elementy polaryzacyjne

Telekomunikacja światłowodowa

WYBRANE ASPEKTY DOBORU WŁÓKIEN DLA SYSTEMÓW ŚWIATŁOWODOWYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM DYSPERSJI CHROMATYCZNEJ

Wprowadzenie do optyki nieliniowej

Optyka. Optyka falowa (fizyczna) Optyka geometryczna Optyka nieliniowa Koherencja światła

Wykład 2 Transmisja danych i sieci komputerowe. Rodzaje nośników. Piotr Kolanek

Transkrypt:

Optotelekomunikacja dr inż. Piotr Stępczak 1

dr inż. Piotr Stępczak Falowa natura światła () ( ) () ( ) z t j jm z z z t j jm z z e e r H H e e r E E β ω β ω Θ ± Θ ± 1 0 0 1 0 1 1 zatem 0 n n n n gr λ π β λ π λ π λ π β λ π λ π β < < Θ Θ Θ 0

λ 1 > λ > λ 3 Stała fazowa modu n ef n 1 βλ0 π LP 01 Dyspersję falowodową wyraża zależność od częstotwliości efektywnego współczynnika załamania oddziałującego z n ef LP 11 λ danym modem, spowodowaną zmianami podziału mocy tego modu między rdzeń i płaszcz LP 1 LP0 w o λ 1 λ 3 a,5 a (0,65 + 1,619 V +,879 V 1 6 ) n V πa λ,405 4 V częstotliwość znormalizowana n 1 n dr inż. Piotr Stępczak 3

Prędkość fazowa, grupowa 1,5 Współczynnik załamania 1,48 1,46 n kn 1 β LP 01 LP 11 β LP 1 LP0 1,44 0,5 1 1,5 λ [µm] kn π k λ 0,405 4 ω V częstotliwość znormalizowana πa ω a V NA NA λ c dr inż. Piotr Stępczak 4

Prędkość fazowa, grupowa Współczynnik załamania 1,5 1,48 1,46 N n v v f g π ω Tβ β c n ω dω β dβ c dn n λ dλ c N 1,44 0,5 1 1,5 λ [µm] Czas propagacji obwiedni (grupy fal) - τ g L v g dr inż. Piotr Stępczak 5

Dyspersja chromatyczna Zniekształcenie kształtu sygnału rozszerzenie impulsu τ g L d n λ λ c dλ τ g D m λ L Lc dn dλ D m wsp. dyspersji materiałowej [ ps nm km] τ C D [ps nm -1 km -1 ] +40 +0 0-0 1300-40 800 1000 100 1400 1600 1800 000 λ [nm] ( D D ) λ L + m 170 f D m D C D m +D f D f dr inż. Piotr Stępczak 6

Profil wsp. załamania: SF Dyspersja chromatyczna D [ps nm -1 km -1 ] +40 SF (G.65) +0 DSF (G.653) DSF DFF 0-0 -40 DFF 1300 1550 800 1000 100 1400 1600 1800 000 λ [nm] dr inż. Piotr Stępczak 7

Przykład: L10km, λ 0 1310nm, D m 0, ps/nmkm λnm τ C 4,13ps Częstotliwość powtarzania impulsów nie powinna być większa niż B 0,441/ τ 106,8 GHz L10km, λ 0 1550nm, D m 17,6 ps/nmkm λnm τ C 35,4ps Częstotliwość powtarzania impulsów nie powinna być większa niż B 0,441/ τ 1,5 GHz dr inż. Piotr Stępczak 8

Kompensacja dyspersji chromatycznej D [ps nm -1 km -1 ] D L 1 1 D L +0 SF 0 L 1 dd1 dd L dλ dλ -0-40 150 1580 DCF 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 λ [nm] D 1 D L 1 L dr inż. Piotr Stępczak 9

Przykład: Łącze optyczne o całkowitej długości 100km skompensowane dyspersyjnie z włóknem SF o D C 17,6 ps/nmkm i DCF o D C -30 ps/nmkm wymaga: włókna SF o L 1 63km włókna DCF o L 37km dr inż. Piotr Stępczak 10

Straty mocy optycznej we włóknie Mechanizmy strat Rozproszenie Rayleigha Absorpcja Mikro- i makroskopowe zagięcia Rozpraszanie nieliniowe dr inż. Piotr Stępczak 11

Rozproszenie Rayleigha n n 1 n 3 P wyj P we 10 α L n n 1 n 3 α R 0,75 + 60 n 4 λ dr inż. Piotr Stępczak 1

Absorpcja Zamiana energii fotonów w inne formy energii drgania sieci atomowej w ultrafiolecie i podczerwieni zanieczyszczenia szkła kwarcowego Fe, Cu, Cr (0,001ppm) OH - (największy wpływ) (1ppm) dr inż. Piotr Stępczak 13

Mikro- i makro zagięcia Mikroskopowe zagięcia nieregularność kształtu rdzenia/płaszcza wzdłuż włókna występujące losowo lub okresowo powstają w procesie produkcji włókna Makroskopowe zagięcia zmiany spowodowane zgięciem włókna o promieniu mniejszym od 50 x średnicy włókna powstają w procesie kablowania i instalacji dr inż. Piotr Stępczak 14

Rozproszenia nieliniowe Rozproszenie Brillouina (SBS Stimulated Brillouin Scattering) oddziaływanie propagującej fali optycznej z falą dźwiękową tworzącą poruszającą się okresową siatkę rozproszenie SBS propaguje w przeciwnym kierunku do fali opt. bardzo wąskie widmo SBS przesunięte o kilka GHz niekorzystny dla źródeł optycznych 3 moc progowa P B,4 10 d λ α λ 4 d średnica rdzenia db (w praktyce P B,4mW) λ długość fali α 3dB tłumienność włókna λ szerokość widma wiązki dr inż. Piotr Stępczak 15

Rozproszenia nieliniowe Rozproszenie Ramana (SRS Stimulated Raman Scattering) oddziaływanie propagującej fali z drgającymi molekułami SiO powodujące przemianę częstotliwości fali świetlnej rozproszenie SRS propaguje w obu kierunkach duża szerokość spektralna wiązki rozproszonej (dla szkła kwarcowego 40THz) niekorzystny wpływ dla transmisji wielofalowej moc progowa PB,9 10 d λ αdb 5 d średnica rdzenia (w praktyce P B λ/500 GHz W) λ długość fali α 3dB tłumienność włókna λ szerokość widma wiązki dr inż. Piotr Stępczak 16

α [db/km] Tłumienność włókna α α + α + α + α R A F N Original: 160 1360 nm Extended: 1360 1460 nm Short: 1460 1530 nm Conventional 1530 1565 nm Long: 1565 165 nm Ultra-long: 165 1675 nm 100 10 3.50 1.0 0.35 0. 0.1 Rozproszenie Rayleigh a Absorpcja w ultrafiolecie I 0.95µm Absorpcja OH - II Original 1.3µm Extended Short 1.37µm Stratność falowodowa III Conventional Long Ultra-long Absorpcja w podczerwieni 0.8 1.0 1. 0.85 1.31 1.4 1.6 1.8 1.55 λ [µm] dr inż. Piotr Stępczak 17

Pomiar tłumienności włókna Metoda transmisyjna tłumienie całkowite toru optycznego Metoda reflektometryczna (OTDR) tłumienie części i całości światłowodu długość światłowodu tłumienie współczynnika odbicia złączy charakterystykę dyspersyjną dr inż. Piotr Stępczak 18

Optical Time Domain Reflectometry światłowód Nadajnik t złącze sprzęgacz kierunkowy Fotodioda Integrator ln : Monitor : dr inż. Piotr Stępczak 19

Optical Time Domain Reflectometry α s - współczynnik rozpraszania, [1/km] S - faktor rozpraszania, P o - moc optyczna wprowadzona do światłowodu [W], T s - straty dwukrotnego przejścia sprzęgacza, w - szerokość impulsu [s], c -prędkość światła w próżni, 3*10 8 m/s, N - grupowy współczynnik załamania r współczynnik odbicia P wc N αl /10 Sα s P0 T s 10 spaw P1 Sα s P0 T s Moc sygnału powracającego Moc [db] wc N L c N t P rp0 10 F T s αl /10 złącze spaw czas odległość [s] [km] [ db km] ( L L ) ( L1 ) ( L ) dr inż. Piotr Stępczak 0 α 1 1 P 10log P

Optyczne elementy pasywne Złącza światłowodowe Spawy Sprzęgacze światłowodowe i multipleksery Filtry światłowodowe Bragga Przestrajalne filtry optyczne dr inż. Piotr Stępczak 1

Złącza światłowodowe Podstawowe parametry złączy wnoszone straty wynikające z niedokładności geometrycznych spowodowane przesunięciem osi szczeliną pomiędzy złączami odchyleniem kąta osi dr inż. Piotr Stępczak

Złącza światłowodowe Podstawowe parametry złączy współczynnik odbicia mocy n1 n R n1 + n włókno-powietrze styk rdzeni (PC) 4% (14dB) 40dB kątowy styk rdzeni (APC) 70dB tłumienność odbiciowa (Optical Return Loss) [ ] n1 ORL db 10log n1 n + n dr inż. Piotr Stępczak 3

Złącza światłowodowe Budowa Najczęściej spotykane dr inż. Piotr Stępczak 4

Złącza światłowodowe Technologie wykonania 1. Złączki klejone przy pomocy żywic epoksydowych, utwardzanych na gorąco. Złączki klejone metodą HotMelt (3M) 3. Złączki zaciskane bez kleju (AMP) dr inż. Piotr Stępczak 5

Technika wykonania Spawy połączenie w łuku elektrycznym stopienie połączenie mechaniczne Elastomeric Lab Splice 3M Fibrlock AMP Corelink dr inż. Piotr Stępczak 6