První krok do vláknové optiky

1. První krok do vláknové optiky Stručný úvod do vláknové optiky

2. Proč optické komunikace ? • vysoká nosná frekvence f ~ 3 ·1014 Hz • l~ 1  m pásmo 600 - 1700 nm  obrovská přenosová kapacita frekvence vlnová délka

3. Optický přenosový systém Přenosové prostředí přijímač vysílač zdroj optického záření optické vlákno detektor

4. Optické vlákno jako přenosové médium • velká přenosová rychlost / šířka pásma • běžně přenosové rychlosti až 2,5, 10 Gbit/s • systémy přenosu signálu na více vlnových délkách • vlnový multiplex WDM • běžně přenosové kapacity až x100 Gbit/s i jednotky Tbit/s • malý útlum • až 0,2 dB/km • malé rozměry • nízká hmotnost vysoké počty vláken v kabelech (až stovky)

5. Optické vlákno jako přenosové médium • optické vlákno = dielektrikum • odolnost na elektromagnetická rušení - např. letecký a automobilový průmysl • bezpečnost ve výbušném prostředí - doly, rafinérie • ochrana přenášených informací • kvantová kryptografie • „odolnost proti krádeži“ • nízká cena vzhledem k množství přenášených dat

6. plášť jádro Optické vlákno – „světlovod“ • index lomu n n = c / v • totální odraz • na rozhraní prostředí s odlišným n • mezní úhel • vlákno • jádro • plášť n1 n1> n2 n2 profil n

7. Optické vlákno - vidy • prostorový VID • záření se vláknem šíří prostřednictvím vidů • počet šířících se vidů závisí na: • průměru jádra vlákna • čím menší průměr  tím méně vidů • vlnové délce záření • čím delší l tím méně vidů • zpravidla platí: • čím méně vidů  tím lepší přenosové vlastnosti(útlum, přenosová rychlost)

8. r n(r) r n(r) Optické vlákno - vidy • základní rozdělení vláken • mnohovidová vlákna MMF(mutli-mode fiber) • vláknem se šíří zpravidla stovky i tisíce vidů • jednovidová vlákna SMF (single-mode fiber) • vláknem se šíří jen jeden vid – nejlepší přenosové vlastnosti MMF SMF

9. Základní rozdělení optických vláken dle materiálu • skleněná (SiO2) • skleněné jádro a plášť • plastová POF • plastové jádro a plášť • hybridní PCS resp. HCS vlákna • skleněné jádro, plastový plášť

10. Skleněné optické vlákno • Mnohovidové vlákno MMF (multi-mode fiber) • typické geometrické parametry: • Jednovidové vlákno SMF (single-mode fiber) • typické geometrické parametry: • typické přenosové parametry: • útlum až 0,2 dB/km (v pásmu 1260 -1700 nm) • přenosová rychlost 10 Gbit/s na 100 m • použití: • Telekomunikace, sítě, internet

11.  0,98  1  2,2 Plastové optické vlákno POF(Plastic Optical Fiber) • mnohovidové vlákno - materiál PMMA (polymetylmetakrylát) • typické geometrické parametry: •  jádra 0,98 mm,  pláště 1 mm • kabel – ochrana  2,2 mm • (u skleněných vláken bývá  jádra x10 m) • typické přenosové parametry: • útlum do 120 - 200 dB/km (v pásmu 650 nm) • přenosová rychlost x10 Mbit/s na 100 m • použití • audio/video a počítačová technika • automobily, senzory

12. Spojování optických vláken • konektorovým spojením • svařováním • mechanickou spojkou konektorová spojka optickýkonektor konektorové spojení

13. ferule spojených konektorů vlákna ve ferulích Konektorové spojení optických vláken • pro dosažení minimálního vložného útlumu konektoru a zpětného odrazu signálu v místě spojení vláken je nutné - při konektorování vlákna (resp. „výrobě“ konektoru) - čelo konektoru (tzv. feruli) precizně leštit vodicí trubička konektorové spojky

14. Leštění čel optických konektorů jednoduchý způsob leštění: v praxi běžný způsob leštění (tzv. PC): signál dopadající na rozhraní část signálu odražená od rozhraní - ODRAZ leštění konektorů

15. Nejpoužívanější typy optických konektorů • u skleněných vláken: SC, FC, E2000, LC, ST • u plastových vláken • ST, DNP, SMA

16. Základní pojmy propojovací šňůra (modul) - patchcord pigtail zdroj záření s pigtailem