światłowód światłowód gradientowy n 2 <n 1 n 1

Podobne dokumenty
Światłowodowe Sensory interferencyjne: zasady pracy i konfiguracje

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

Technika falo- i światłowodowa

Wprowadzenie do optyki nieliniowej

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

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

Wzmacniacze optyczne ZARYS PODSTAW

Wzmacniacze optyczne

Grupa R51 Wykład 30 godzin Laboratorium w ramach lab USF. Prowadzący: prof. dr hab. inż. Małgorzata Kujawińska pok.

Właściwości transmisyjne

Wykład 12: prowadzenie światła

Wprowadzenie do światłowodowych systemów WDM

Czujniki światłowodowe

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Interferometria laserowa

III. Opis falowy. /~bezet

Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

Dyspersja światłowodów Kompensacja i pomiary

Optotelekomunikacja 1

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

IV. Transmisja. /~bezet

Technika laserowa, otrzymywanie krótkich impulsów Praca impulsowa

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

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

/~bezet

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 5. Badanie wpływu periodycznych zgięd na tłumiennośd światłowodu

Media transmisyjne w sieciach komputerowych

Metody Obliczeniowe Mikrooptyki i Fotoniki

TELEKOMUNIKACJA ŚWIATŁOWODOWA

Pomiar tłumienności światłowodów włóknistych

Solitony i zjawiska nieliniowe we włóknach optycznych

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 20, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Bernard Ziętek OPTOELEKTRONIKA

Światłowody telekomunikacyjne

Ośrodki dielektryczne optycznie nieliniowe

Wykład 5: Pomiary instalacji sieciowych

Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Zakład Optoelektroniki

Czujniki światłowodowe

W p r o w a d z e n i e dr hab. inż. Sergiusz Patela

Instrukcja do ćwiczenia Optyczny żyroskop światłowodowy (Indywidualna pracownia wstępna)

VII Wybrane zastosowania. Bernard Ziętek

Parametry i technologia światłowodowego systemu CTV

Laboratorium techniki światłowodowej. Ćwiczenie 2. Badanie apertury numerycznej światłowodów

Media transmisyjne Opracował: Dr inż.. Sławomir KULA

1. Wprowadzenie - łącze optyczne i jego elementy

3. Materiały do manipulacji wiązkami świetlnymi

LASERY NA CIELE STAŁYM BERNARD ZIĘTEK

Systemy i Sieci Radiowe

O p i s s p e c j a l n o ś c i

Światłowodowy wzmacniacz erbowy z płaską charakterystyką wzmocnienia

Zjawisko interferencji fal

Obecnie są powszechnie stosowane w

Światłowody. Telekomunikacja światłowodowa

Optotelekomunikacja. dr inż. Piotr Stępczak 1

VI. Elementy techniki, lasery

Włókna utrzymujące polaryzację oraz domieszkowane metalami sziem rzadkich. Polarization Maintaining Fibers And Rate Earth-Doped Fibres

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

Elektrotechnika II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Metody Optyczne w Technice. Wykład 8 Polarymetria

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Seminarium Transmisji Danych

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

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

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

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 12, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Media transmisji 1

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

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 01/18. SŁAWOMIR CIĘSZCZYK, Chodel, PL PIOTR KISAŁA, Lublin, PL

Typowe parametry włókna MMF-SI

ELEMENTY SIECI ŚWIATŁOWODOWEJ

Wybrane zagadnienia i konstrukcje

Światłowody przystosowane do WDM i ich rozwój

Połączenia spawane światłowodów przystosowanych do multipleksacji falowej WDM

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

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 12, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Optyczne elementy aktywne

Fotonika. Plan: Wykład 9: Interferencja w układach warstwowych

1. Wzmacniacze wiatłowodowe oparte na zjawisku emisji wymuszonej (lasery bez sprz enia zwrotnego).

Analiza wpływu domieszkowania na właściwości cieplne wybranych monokryształów wykorzystywanych w optyce

Postawy sprzętowe budowania sieci światłowodowych

Telekomunikacja światłowodowa

PRZYRZĄDY OPTOMETRYCZNE [06] Dr hab. Jacek Pniewski, kod w USOS: BO07 Sezon 2017/2018, semestr zimowy, środy

Laboratorium Fotoniki

Interferencja promieniowania

Ćw.2. Prawo stygnięcia Newtona

Podstawy Fizyki III Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 11, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

PODSTAWY FOTONIKI Dr hab. inż. Mirosław Karpierz

OPTOTELEKOMUNIKACJA. dr inż. Piotr Stępczak 1

Wykład 2: Wprowadzenie do techniki światłowodowej

Wprowadzenie do sieci światłowodowych

Podsumowanie W9. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2003/04. wykład 12 1

KATEDRA TELEKOMUNIKACJI I FOTONIKI

Pomiary w instalacjach światłowodowych.

Metody Optyczne w Technice. Wykład 5 Lasery i światłowody

Optyka Fourierowska. Wykład 10 Optyka fourierowska w telekomunikacji optycznej

Def. MO Optyczne elementy o strukturze submm lub subμm, produkowane głównie metodami litograficznymi

FIZYKA LASERÓW XIII. Zastosowania laserów

Transkrypt:

światłowód n 2 <n 1 n 1 światłowód gradientowy

rodzaje światłowodów

zastosowania światłowodów lokalne sieci transmisyjne telekomunikacja światłowodowa czujniki światłowodowe obrazowody optyczne układy scalone inne... historia światłowodów włóknistych 1910 - teoria światłowodu kołowego (Hondros, Debye) 1920 - światłowody bezpłaszczowe (Baird, Hansell, Lamm) 1966 - idea włókna optycznego (Kao, Hockam) 1970 - światłowód włóknisty 20dB/km (Kapron, Keck, Maurer)

szkło SiO 2 0,5 ~1/λ 4 1550 nm 0,4 razem straty 0,3 0,2 absorpcja IR 0,1 0,0 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,0 długość fali [µm]

światłowód telekomunikacyjny 1550 nm 1280 nm 1625 nm 50 THz

w kablu koncentrycznym (φ 7mm) 1% energii na odległości: ~1000m dla 10MHz ~300m dla 100MHz ~100m dla 1000MHz w światłowodzie (φ 0,1mm) 1% energii na odległości: ~100 km dla 100THz

1 E n 2 A B y θ θ 2a A C π 2θ 2θ π/2 k 1 x θ 2 n 1 1 n 2 B z mody światłowodowe 1 m=0 m=1 y sinθ m=2 m=3 n 2 E(y) m= 0 m= 1 m= 2 2a n 1 sinθ GR 0 1 2 3 4 5 V=(n 12 n 22 ) 1/2 a/λ n 2

impulsy czasowe A(t) A(ω) t ω A(t) impuls przesłany przez światłowód ulega wydłużeniu w wyniku dyspersji v=c/n dyspersja t ω

dyspersja w światłowodzie Współczynnik dyspersji [ps km -1 nm -1 ] 30 n 20 10 dyspersja materiałowa r 0-10 λ 1 λ 2 dyspersja wypadkowa -20 dyspersja falowodowa -30 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 λ [µm]

światłowody utrzymujące polaryzację światłowody dwójłomne E-core, E-clad, Bow-tie, PANDA L B ~ 50 m dla SMF L B < 5 mm dla HBF

sprzęgacz kierunkowy ), )exp(, ( ) ( ) )exp(, ( ) ( ),, ( 2 2 2 1 1 1 z i y x z A z i y x z A z y x β β + = E E E ( ) ( ) 2 1 1 2 2 1, 2 exp, 2 exp β β δ δ κ δ κ = = = z i A A dz d i z i A A dz d i A 1 (L) z=0 y z x z=l A 2 (L) A 0

sprzęgacz kierunkowy 1000 1,0 900 800 0,8 700 P / P 0 0,6 0,4 δ = 0 δ = 0.5κ 600 500 400 0,2 300 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 κz / π 200 100 0-20 -10 0 10 20

sprzęgacz kierunkowy 1.0 P out / P in 0.5 0.0 długość sprzęgacza 1 λ 1 + λ 2 λ 1 λ 2 λ 1 λ 2 λ 1 + λ 2

sprzęgacz kierunkowy

optyczny cyrkulator

elektrooptyczne zjawisko w światłowodzie paskowym Coplanar strip electrodes V(t) Thin buffer layer Polarized input light L d E a LiNbO 3 LiNbO 3 EO Substrate y x Waveguide z Cross-section

światłowodowe modulatory elektrooptyczne V(t) In C A B Electrode B D A Waveguide Out interferometr Macha-Zehndera LiNbO 3 EO Substrate V(t) sprzęgacz kierunkowy Out LiNbO 3 EO Substrate

Wzmacniacz optyczny w domieszkowanym erbem światłowodzie EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) Er 3+ (10-20 m) λ = 1550 nm λ = 1550 nm λ = 980 nm

scalony układ 4 laserów do WDM

czujniki światłowodowe źródło sensor Detektor źródło sensor Detektor

CZUJNIKI ŚWIATŁOWODOWE: natężeniowe interferometryczne polarymetryczne SYGNAŁ OPTYCZNY: amplituda (natęż ężenie) rozkład widmowy faza (częstotliwo stotliwość) stopień spójno jności stan polaryzacji stopień polaryzacji

termometr światłowodowy GaAs LED Det d λ abs dt 0,28 nm/k

czujniki polarymetryczne czujniki polarymetryczne ( ),...;,, ; 2 ε λ π δ δ p T X X n L X L n X = + = Φ x y światłowód HB POLARYZATOR φ ANALIZATOR α L I(z=L) = 0.5[1+cos2αcos2φ + γ sinαsin2φcos Φ, Φ = βl

zjawisko Sagnaca L ~ Ω Ω Ω φ = φ R φ L = γ Ω

żyroskop światłowodowy (Interferometric Fiber-Optic Gyro) PM DC Pol DC SLD Ω Det I det = I 0 + I r cos ( γω + f sinω m t )

żyroskop światłowodowy (Interferometric Fiber-Optic Gyro) liczne zastosowania (samoloty, rakiety taktyczne, pojazdy samosterujące, statki wodne) długa pętla światłowodu dwójłomnego zwiększa czułość podraża koszty czuła na zmiany temperatury

żyroskop światłowodowy (Resonator Fiber-Optic Gyro) Det DC FS Ω DC DC LD DC FS Det

α>α 0 R>R 0 log P czujniki rozłożone one (OTDR) LD DC t = 2z/v Det P ~ R exp ( 2 ) α( z) d z

SIEĆ CZUJNIKÓW duża a pojemność kanału światłowodowego rozwinięte systemy lokalnych sieci światłowodowych mniejsze koszty jednostkowe czujnika wiele sposobów w tworzenia sieci czujników światłowodowych SYSTEMY ADRESOWANIA przestrzenne (SDM) czasowe (TDM) różne długod ugości fali (WDM) modulacja częstotliwo stotliwości (FDM) różny stopień koherencji mieszane ortogonalna modulacja (różne parametry fali świetnej)

CZUJNIKI ŚWIATŁOWODOWE korzystające z nowych technologii mało o rozpowszechnione drogie wymagające dalszych udoskonaleń CZUJNIKI ŚWIATŁOWODOWE elektrycznie obojętne szerokopasmowe bezpieczne w wybuchowym środowisku nieczułe e na zakłócenia elektromagnetyczne o wysokiej czułości ci o małych rozmiarach i cięż ężarze pomiary na dużych odległościach bezpośrednio sprzęgane z liniami telekomunikacyjnymi

kryształy fotonowe ε 1 ε 2 ε 2 ε 1 PBG PBG ε 2 ε 1 PBG

światłowód fotoniczny n 2 /n 3 n 1 n 2 /n 3 całkowite odbicie w wyniku odbicia od struktury periodycznej

światłowody fotoniczne klasyczny swiatłowód

światłowód fotoniczny

FOTONIKA fotony są nośnikiem danych w układach przesyłania i przetwarzania informacji

wytwarzanie, przesyłanie i przetwarzanie informacji