Technologia elementów optycznych



Podobne dokumenty
PL B1. Sposób termicznego łączenia w łuku elektrycznym włóknistych światłowodów fotonicznych

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

LABORATORIUM TECHNOLOGII NAPRAW WERYFIKACJA TULEJI CYLINDROWYCH SILNIKA SPALINOWEGO

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

spektroskopia UV Vis (cz. 2)

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

Soczewkowanie grawitacyjne 3

Typy światłowodów: Technika światłowodowa

Standardowe tolerancje wymiarowe

Zwory elektromagnetyczne najwyższej jakości

Fizyka Laserów wykład 10. Czesław Radzewicz

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

Przygotowanie próbki. DigiPREP LS* DigiPREP MS* DigiPREP Jr.* DigiPREP MINI. Pojemność bloku / Numer katalogowy

GPD Gumowe wkłady uszczelniaja ce

JUMO dtrans p33 Przetwornik ciśnienia i sonda poziomu dla stref zagrożonych wybuchem

System centralnego ogrzewania

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL BUP 09/06. ROBERT P. SARZAŁA, Łódź, PL WŁODZIMIERZ NAKWASKI, Łódź, PL MICHAŁ WASIAK, Łódź, PL

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

Udoskonalona wentylacja komory suszenia

SST SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE.

INSTRUKCJA OBSŁUGI SYSTEM KANAŁÓW POWIETRZNYCH

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

INSTRUKCJA OBSŁUGI WD2250A. WATOMIERZ 0.3W-2250W firmy MCP

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. PRZEDSIĘBIORSTWO BRANŻOWE GAZOWNIA SERWIS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL

(12) OPIS OCHRONNY WZORU PRZEMYSŁOWEGO

Zagospodarowanie magazynu

RURY I ZŁĄCZKI. P. H. U. ADVISER ul. Szczepankowo 97 A, Poznań Tel./fax (61) , , biuro@phu-adviser.pl,

Instrukcja Laboratoryjna

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

Temat: Rodzaje połączeń mechanicznych

Technologie kodowania i oznaczania opakowań leków w gotowych. Koło o ISPE AMG 2007

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY

Urządzenie do odprowadzania spalin

Pozostałe procesy przeróbki plastycznej. Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17)

PODNOŚNIK KANAŁOWY WWKR 2

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo fotowoltaiczne

dyfuzja w płynie nieruchomym (lub w ruchu laminarnym) prowadzi do wzrostu chmury zanieczyszczenia

PL B1. FAKRO PP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Nowy Sącz, PL BUP 22/ WUP 05/12. WACŁAW MAJOCH, Nowy Sącz, PL

OBLICZENIA STATYCZNE remont dachu ul. Kędzierzyńska 21

D wysokościowych

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

HAZE BATTERY Company Ltd. Akumulatory ołowiowo kwasowe szczelne żelowe 12 letnie monobloki 6 i 12V. seria HZY-ŻELOWE

INSTRUKCJA OBSŁUGI ORAZ MONTAŻU PANELOWY PROMIENNIK ELEKTRYCZNY. typu REL

Przykłady architektur sieci szerokopasmowych WDM: a).gwiazda, b). drzewo.

2.Prawo zachowania masy

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

KONKURS PRZEDMIOTOWY Z FIZYKI dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 23 marca 2012 r. zawody III stopnia (finałowe)

ZAŁĄCZNIK I OBSZAR STOSOWANIA

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1 B60Q 1/26 ( ) F21W 101/00 ( ) Frieske Tomasz, Bydgoszcz, PL BUP 22/09

Sensory optyczne w motoryzacji

EGZEMPLARZ ARCRMLW 9 OPIS OCHRONNY PL Data zgłoszenia: WZORU UŻYTKOWEGO 13) Y1. (2\J Numer zgłoszenia:

Karta charakterystyki Zgodnie z 1907/2006/WE, Artykuł 31 Data druku: Data aktualizacji: Smarowanie. jak wyżej.

Transport Mechaniczny i Pneumatyczny Materiałów Rozdrobnionych. Ćwiczenie 2 Podstawy obliczeń przenośników taśmowych

Sufity grzewczo-chłodzące Promienniki z płyt G-K. Ogrzewanie Chłodzenie Wentylacja Czyste powietrze

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 14/14

Ć W I C Z E N I E N R O-10

INSTRUKCJA BHP PRZY RECZNYCH PRACACH TRANSPORTOWYCH DLA PRACOWNIKÓW KUCHENKI ODDZIAŁOWEJ.

CD-W Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego. Cechy i Korzyści. Rysunek 1: Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego

OZNACZANIE WAPNIA I MAGNEZU W PRÓBCE WINA METODĄ ATOMOWEJ SPEKTROMETRII ABSORPCYJNEJ Z ATOMIZACJA W PŁOMIENIU

SILNIKI ASYNCHRONICZNE INDUKCYJNE

Informacje uzyskiwane dzięki spektrometrii mas

Innowacyjna gospodarka elektroenergetyczna gminy Gierałtowice

Prezentacja Systemu PDR

14P2 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - II POZIOM PODSTAWOWY

BM131 Cegowy 0,01~1000AC,logger,RS232 Brymen

PREFABRYKOWANE STUDNIE OPUSZCZANE Z ŻELBETU ŚREDNICACH NOMINALNYCH DN1500, DN2000, DN2500, DN3200 wg EN 1917 i DIN V

Spektroskopia UV-VIS zagadnienia

ELEKTROTRZYMACZE KARTA KATALOGOWA

Projektowanie Systemów Elektromechanicznych. Przekładnie dr inż. G. Kostro

D ODTWORZENIE TRASY I PUNKTÓW WYSOKOŚCIOWYCH

WZORU Y1 (2?) Numer zgłoszenia: /TJ\ ]ntc]7-

ARMATURA WODOCIĄGOWA STARNDARDY MATERIAŁOWE OBOWIĄZUJĄCE W ZWiK Trzebiatów Sp. z o.o.

Badania radiograficzne rentgenowskie złączy spawanych o różnych grubościach według PN-EN 1435.

WAŁKI. OSIE. SPRZĘGŁA. ŁOŻYSKA

OFERTA SPRZEDAŻY DZIAŁEK INWESTYCYJNYCH POŁOŻONYCH W CZĘSTOCHOWIE ULICA KORFANTEGO

Podręcznik techniczny systemu Rittal Systemy ramienia nośnego

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH ROBOTY W ZAKRESIE STOLARKI BUDOWLANEJ

Przepływomierz MFM 1.0 Nr produktu

INSTALACYJNE FILTRY ZASILANIA

Ć W I C Z E N I E N R O-9

PROFIBUS - zalecenia odnośnie montażu i okablowania instalcji sieciowych Profibus PNO Polska

Budowa stanowiska laboratoryjnego do wyznaczenia Apertury Numerycznej światłowodu, charakterystyki źródeł oraz detektorów światła.

DB Schenker Rail Polska

Rozbudowa domu przedpogrzebowego na cmentarzu komunalnym w Bierutowie. Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru robót budowlanych - Okna i drzwi

Sieć komputerowa grupa komputerów lub innych urządzeo połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, na przykład:

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY WZORU UŻYTKOWEGO. (19) PL (n) (i2,opis OCHRONNY

Bank PeKaO S.A. Oddział w Bielsku Białej Nr konta: O F E R T A USŁUG BADAWCZYCH

Przepustnica z tarczą centryczną iwykładziną typu TEFLON R. DN 40 do DN 300 mm korpus pierścieniowy i z otworami gwintowanymi

Technologia światłowodów włóknistych Kable światłowodowe

D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

Linia dużych prędkości LGV Est, która połączyła Strasburg i Paryż w 2 godziny 20 minut od czerwca2007r., budowana była 5 lat.

Wykorzystanie energii słonecznej

Agrofi k zy a Wyk Wy ł k ad V Marek Kasprowicz

Jak usprawnić procesy controllingowe w Firmie? Jak nadać im szerszy kontekst? Nowe zastosowania naszych rozwiązań na przykładach.

WZORU UŻYTKOWEGO. d2)opis OCHRONNY (19) PL (11)62749 EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. Zbigniew Kuska, Mysłowice, PL Michał Żydek, Piekary Śląskie, PL

Współczesne nowoczesne budownictwo pozwala na wyrażenie indywidualnego stylu domu..

NAJWAŻNIEJSZE ZALETY LAMP DIODOWYCH

Transkrypt:

Technologia elementów optycznych dr inż. Michał Józwik pokój 507a jozwik@mchtr.pw.edu.pl Część 6 Wybrane zagadnienia technologii światłowodów na podstawie wykładu prof. dr hab. inż. M. Kujawińskiej Technika światłowodowa

Światłowód Podstawowe zadanie: Prowadzenie światła przy jak najmniejszych stratach (tłumienie i rozpraszanie jak najmniejsze)

Zalety systemów światłowodowych bardzo duża przepływność i pojemność informacyjna długie odcinki międzyregeneratorowe brak zakłóceń powodowanych zewnętrznym polem elektromagnetycznym brak efektów zwarć wewnętrznych bezpieczeństwo transmisji danych małe rozmiary i masa dostępność materiału (kwarc) możliwości zastosowań w systemach pomiarowych

Zalety światłowodów Niewielka waga ok. 2kg 300m św. z pokryciem kabel koncentr. 40 kg 300m Mały wymiar SwΦ=1.2cm - 133 światłowody (1.75 mln rozmów tel.) KK Φ=12cm (40.300 rozmów tel.) Dobre zabezpieczenie przed podsłuchem/ ingerencją w przesyłane informacje Łatwość integracji toru światłowodowego z: - elementami planarnymi (zintegrowane tory fotoniczne) - systemami konwencjonalnymi (możliwość miniaturyzacji tych systemów)

Zalety światłowodów cd Elastyczność Nie pęka zginany na elemencie Φ=3mm Odporny na szumy elektromagnetyczne Odporny na korozję, wysokie temperatury i wpływ ośrodków skażonych (szkodliwych dla zdrowia) Bezpieczny dla pracy w ośrodkach grożących wybuchem (brak zwarcia i iskrzenia przewodów) Niska tłumienność Dla λ = 1.55µm tylko 0.16dB/km wzmacnianie niezbędne po kilkuset km W kablach koncentrycznych 19dB/km i wzmacniacze co 1km

Zalety światłowodów cd Szerokie pasmo Dla światłowodu gradientowego od 1 do 10GHz. Przepływność 1Gbit/s. Graniczna wartość kabli koncentrycznych 400Mbit/s Multipleksing Transmisja informacji tym samym światłowodem na różnych nośnikach - różne λ, różna polaryzacja

Modowość propagującego się promieniowania skokowa zmiana n wielomodowy step-index gradientowy wielomodowy skokowy jednomodowy Podstawowa wada: dyspersja 1) materiałowa 2) falowodowa 3) wielomodowa

Przykładowe parametry Typ Φ rdzenia Φ płaszcza NA Kąt akceptacji µm µm stopnie Skokowy 100 125 0.3 40 400 1000 0.4 50 Gradientowy 50 125 0.2 26 Jednomodowy 3-9 125 0.12 14 Włókno jednomodowe ma średnicę poniżej 10 µm Im krótsza długość fali, tym mniejsza średnica Rozkłady intensywności dla 2 różnych modów

Światlowody fotoniczne Swiatłowód fotoniczny jest światłowodem z płaszczem wykonanym z kryształu fotonicznego a rdzeniem uformowanym w wyniku defektu w strukturze periodycznej kryształu

MATERIAŁY NA ŚWIATŁOWODY Szkła: naturalne lub syntetyczne: kwarcowe czyste, domieszkowane, ze szkieł wieloskładnikowych, ze szkieł organicznych, Podstawowy materiał: szkło kwarcowe, temp. topnienia ok. 2000 C Dodatki: tlenki sodu i wapnia (1400 C) sodowo-ołowiowe, sodowo-glinowe (1400 C) sodowo-borowe (1240 C) Podstawowe szkła nieorganiczne: 1) tlenkowe: krzemionkowe i wieloskładnikowe : SiO 2, B 2 O 3, GeO 2, 2) nietlenkowe fluorkowe : ZrF 4, BaF 2, LaF 3, halogenowe : KCl, TlBrI. szkło typu ZBLAN ( ZrF 4, BaF 2, LaF 3, AlF 3 i NaF w proporcji 53 : 20 : 4 : 3 : 20).

MATERIAŁY NA ŚWIATŁOWODY Właściwości materiałów na światłowody: można silnie domieszkować, stabilne, odporne termicznie i mechanicznie, mała absorpcja w zakresie 0.2-7µm, niska energia fononów Konieczność stosowania bardzo czystych surowców Typowe szkło - duże zanieczyszczenia i obecność tlenków alkalicznych o małej odporności na wodę (obecność jonów OH) Niski współczynnik załamania kwarcu (rdzeń) n=1.4585 utrudnia dobór szkieł na płaszcz Domieszki: a) płaszcz: np.: SiO 2 -B 2 O 3, SiO 2 -F 2 b) rdzeń: np.: GeO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3

STRATY W ŚWIATŁOWODACH Z TWORZYW SZTUCZNYCH Tanie, duże tłumienie, ograniczony zakres temperaturowy pracy

ŚWIATŁOWODY DLA ZAKRESU IR Większe straty i mniejsza stabilność, ale dopuszczalne bo głównie dla potrzeb sensoryki i transmisji energii (medycyna)

METODY WYTWARZANIA ŚWIATŁOWODÓW 1 metoda: bezpośrednie wyciąganie włókien z podgrzanych w podwójnym tyglu mas wieloskładnikowych światłowody skokowe lub gradientowe (wymiana jonowa między szkłem płaszcza i rdzenia), światłowody wielopłaszczowe (m. wielotyglowa)

METODY WYTWARZANIA ŚWIATŁOWODÓW 2 metoda: proces dwuetapowy 1 etap: przygotowanie preformy 2 etap: wyciąganie światłowodu z preformy

METODY WYTWARZANIA ŚWIATŁOWODÓW 3 metoda: wyciąganie rdzeniowego włókna kwarcowego z bezpośrednim pokrywaniem go płaszczem z gumy silikonowej Zmniejszenie średnicy preformy do 300 razy, temp. do 2100 C Średnica włókna utrzymywana z dokładnością do 0,1%

PRZYGOTOWANIE PREFORM: PRĘT W RURZE Głównie światłowody wielomodowe skokowe

WYTWARZANIE PREFORM PRZEZ OSADZANIE SZKŁA Osadzania składników szkła wytwarzanych w wysokotemperaturowych reakcjach doprowadzanych gazów: CVD - Chemical Vapour Deposition MCVD i PMCVD ((Plasma) - Modified Chemical Vapour Deposition) osadzanie warstw szkła na wewnętrznej powierzchnii rury kwarcowej, OVD (Outside Vapour Deposition) osadzanie warstw szkła na zewnętrznej powierzchni pręta kwarcowego, VAD (Vapour-Phase Axial Deposition) osadzanie objętościowe szkła na jego zarodku,

METODA WEWNĘTRZNEGO OSADZANIA SZKŁA Duża czystość składników Pojedyncza warstwa osadzana 10 µm Kolaps rury w podwyższonej temperaturze ok. 2000 C (zaciśnięcie się pod wpływem napięcia powierzchniowego) PMCVD - wytworzenie plazmy wewnątrz rury (T ok. 5000 C) Preformy wystarczają na wyciągnięcie kilkunastu km światłowodu

Proces zewnętrznego osadzania szkła na pręcie z tlenku glinu lub grafitu Surowce gazowe doprowadzane przez palnik gazowy przesuwany ruchem posuwisto-zwrotnym. Osadzone proszki o kontrolowanym składzie tworzą masę szklistą. Po nałożeniu ok. 1000 warstw pręt usuwa się, a pozostały osad spieka w temp. 1500 C Duże preformy wyciągnięcie do 40 km światłowodu

PROCES OBJĘTOŚCIOWEGO OSADZANIA SZKŁA Aparatura podobna jak przy wyciąganiu monokryształów Surowce dostarczane przez palniki wodorowo-tlenowe Proszki osadzają się na końcu obracającego się pręta kwarcowego zarodka pierścieniowy piec grafitowy

Telekomunikacyjne kable światłowodowe

Telekomunikacyjne kable światłowodowe

Technologia złączy stałych Złącza klejone centrowanie włókien za pomocą odpowiednich prowadnic zalewanie klejem lub żywicą ( ciecz immersyjna) termokurczliwa opaska rowki cylindryczne kapilary (szklane, ceramiczne, metalowe)

Technologia złączy stałych Złącza spawane Spaw: kruchy i nietrwały naprężenia termiczne łuk elektryczny palnik gazowy laser dużej mocy

Technologia złączy stałych Etapy tworzenia złączy trwałych 1. identyfikacja łączonych światłowodów w kablu i wybór łączonych par 2. zdjęcie pokryć ochronnych z kabla i światłowodów, odsłonięcie włókien szklanych 3. przygotowanie czół światłowodów cięcie 4. justowanie i połączenie światłowodów (klejenie/spawanie) 5. naniesienie pokryć ochronnych i zabezpieczenie mechaniczne

Technologia złączy stałych Porównanie efektywności złącz Złącza spawane Złącza klejone Straty złącza 0,1 0,2 dβ 0,2 0,4 dβ Znaczne osłabienie wytrzymałości tak nie Wymagana sprawność obsługi średnia wysoka Automatyzacja procesu stosowana nie Potencjalne ryzyko złego złącza tak nie

Technologia złączy rozłączalnych Złącza rozłączalne małe tolerancje na poprzeczne, kątowe i poosiowe przesunięcia łączonych światłowodów, a więc dobra dokładność mechaniczna obróbki detali trwałość i wielokrotność połączeń (często szczelność)

Straty energii na łączach stałych 0.01-0.1dB na rozłączalnych 0.3-1.5dB. Wynikają z: 1) straty rozproszeniowe, 2) straty odbiciowe związane 3) straty spowodowane niedopasowaniem: współczynników załamania, średnic rdzeni i płaszcza, apertur numerycznych, geometrii łączonych światłowodów, 4) straty wynikające z niedopasowania wzajemnego ustawienia światłowodów i dokładności obróbki płaszczyzn łączenia (czół światłowodów).

Złącza rozłączalne Straty mocy w złączach przez odbicia Przerwa powietrzna Immersja + = α 2 2 p 2 1 2 p 2 1 F n n n n 1 log 20 Straty Fresnela

Złącza rozłączalne FC ST SC

Pojedyncze i szeregowe złączki handlowe

Sprzęganie boczne Bezpośredni kontakt optyczny włókien wzdłuż osi na długości sprzęgacza L Sprzęganie boczne technologia spawania (stapianie włókien) technologia klejenia (klejenie włókien) przewężenie stożkowe, skręcanie, trawienie chemiczne zginanie włókien, boczne ścinanie włókien UWAGA: słabe mechanicznie! 1) równoległe włókna 2) skręcenie 3) spawanie i stopienie w jeden falowód 1) umieszczenie w bloczkach z rowkiem 2) polerowanie płaszcza (rdzenia) 3) łączenie i sklejenie bloczków (imersja)

Technologia sprzęgaczy bocznie klejonych sprzęgacze 2 x 2 włókien jednorodnych i niejednorodnych, standardowych i przenoszących polaryzację sprzęgacze włókno - źródło sprzęgacze włókno - falowód planarny Uwaga: bardzo trudna automatyzacja a) b) Rodzaje sprzęgaczy z zastosowaniem zginania i polerowania bocznego i ze zginaniem: a) sprzęgacz typu X, b) sprzężenia światłowodu z falowodem paskowym (lub planarnym) (wg M.Zhanga, E.Garmire'a)

Sprzęgacze bocznie spawane typu X i N x N Przykład: parametry sprzęgaczy standardowych światłowodów jednomodowych 8/125 µm - średnie straty 0.05 db (min. 0.01 db, max. 0.11 db) - średnia dewiacja sprzężenia od 50% podziału ±0.4% - długość przewężenia stożkowego 10 mm φ20 µm - stosunek średnicy zewnętrznej światłowodu do φ przewężenia 1:6 - czas wykonywania czynności zautomatyzowanych: spawanie 0.5min, wyciąganie z podgrzewaniem 9 min., justowanie sprzężenia 5 min. Razem - 15 min. Proces wykonywania sprzęgaczy metodą spawania z rozciąganiem ruchome mikropalniki kształtowanie strefy spawania Para 1 i 2 - spawanie Para 3 i 4 - ujednorodnienie temperatury Lokalizacja mikropalników względem geometrii spawania: a) światłowodów standardowych spawanych z wyciąganiem i skręcaniem, b) światłowodów przenoszących polaryzację z wyciąganiem bez skręcania. c) łączy spawanych czołowo