18. A szerelık azt a munkát kapják, hogy építsenek ki fényvezetı kábeles hálózatot. Ismertesse számukra a munkához szükséges fényvezetı szálak típusait és azok optikai és átviteltehnikai jellemzıit! Értelmezze az alábbi diagramot! a (dB/km)
10
UV abszorpció IR abszorpció
1
OH gyök II.
0.1
III. Rayleigh szórás
I. 850
1300 1550
λ (nm)
Információtartalom vázlata -
Többmodusú szálak Egymodusú szálak Fényvezetı szálak csillapítása Diszperzió Fényvezetı szál gyártástechnológiái
Módus: Azonos hullámhosszú, azonos fázisú fotonok együtthaladó csoportja. Száltípus Multi, lépcsıs indexő Multi,gradiens indexő Mono, lépcsıs indexő
Alkalmazási terület Adat, mérés, vezérléstechnika LAN Távközlés
Többmódusú szálak Azokat a szálakat, amelyen több száz módus átvihetı egy idıben, multimódusú, vagy többmódusú szálnak nevezik.
(MM / lépcsıs)
-
magátmérı: 100µm héjátmérı: 140 – 200µm numerikus apertúra: 0,24 terjedı módusok száma: ~4000 áthidalható távolság: n x 100m
(MM / gradiens) -
magátmérı: 50µm héjátmérı: 150µm numerikus apertúra: 0,2064 maximális akceptanciaszög: 11,9 fok
Egymódusú szálak
-
numerikus apertúra: 0,113 maximális akceptanciaszög: 6,48 fok módustér(mag)átmérı 10µm magtörésmutató 1,46
Csillapítás
Okai: -
abszorpciós (elnyelıdési) veszteség szóródás (Rayleigh, Mie, stb)
Abszorpciós vszteség: Az üvegszál a fényenergia egy részét elnyeli és hıvé alakítja át. Nem túl jelentıs az eredı csillapításban
Szóródások: Rayleigh-szórás:
A fényvezetı szálban jelenlévı káros inhomogenitások okozzák: - mikrorepedések - buborékok - mechanikai feszültség (min. hajlítási sugár!) - adalékanyagok szabálytalan eloszlásából Raleigh-szórásnál a szóró részecske átmérıje kisebb, mint a fény hullámhossza. Mie-szórás: A szóró részecske mérete összemérhetı a szórt fény hullámhosszával. Ilyenkor a szóródás erısen irányfüggı. Egy tipikus multimódusú szál csillapítása 0,1 – 0,3 dB / km jelenleg. Ez 5-7%, ami nagyságrendileg akár 100km áthidalható távolságot is jelenthet jelismétlés nélkül. (erısítı) A legegyszerőbb csillapításmérés a szintmérés. Ehhez kell egy kalibrált adó és egy vevı, lehetıleg módusegyensúly beállta, azaz 1km távolság felett kell mérni. (vagy segédeszköz) Általában több hullámhosszon is szoktak mérni, a csillapítás hullámhosszfüggı. OTDR mőszerrel már grafikus szintmenet is vizsgálható a szál hosszában.. Ilyenkor elég egy oldalról vizsgálni a szálat, szóráson alapul. (visszaszórásos mérés) Diszperzió: A tökéletes optikai szál kimenetén teljesen ugyanazt a jelformát kapnánk vissza, mint amit a bemeneten rákapcsoltunk. A valóságban azonban az optikai kábel hosszától és egyéb paramétereitôl függôen a beadott jel kissé "elkenôdik", sávszélessége megnô, hossza bizonytalanná válik. Ez a jelenség a diszperzió, ami leginkább gátat szab az alkalmazható frekvencia magasságának és az áthidalható távolságnak. A diszperzió három fô forrásra vezethetô vissza. - Az egyik a módusdiszperzió, ami multimódusú szálakban lép fel és a különbözô hosszúságú terjedési utakkal magyarázható. - A másik az optikai kábel anyaga által okozott diszperzió, mely az eltérô frekvenciákon jelentkezô eltérô késleltetési paraméterekbôl adódik - A harmadik a hullámvezetési diszperzió, ami abból adódik, hogy az optikai kábel magrésze mellett a magot körülvevô borítás is vezeti a fényt az egymódusú szálak esetében. Fényvezetı szál gyártástechnológiája Alapanyag => Elıforma (preform) gyártás => szálhúzás => védelem
Alapanyag: 1. SiO2 gázfázisból való kiválasztása 2. Si tetrakolorid és klórgáz hozzáadásával 3. törésmutató beállítása adalékolással (F, B2O3 /bórtrioxid/ csökkenti, GeO2, vagy P2O5 növeli 4. Az adalékolás sajnos hat a mechanikai tulajdonságokra és a csillapításra is. 5. Szennyezıdés: 10-4 térf.% Cu => +100dB/km csillapítás!, de ez csak 800nm-en igaz, a hullámhossz növekedtével nı a csillapítás is. Preform: CVD eljárások: -
MCVD – Modified Chemical Vapour Deposition PCVD – Plasma-activated CVD OVD – Outside Vapour Deposition VAD – Vapour Axial Deposition
Szálhúzás: - húzótorony tetején kályha (~2000C) - gyakorlatilag steril környezet szükséges - a szálhúzás után közvetlenül viszik is fel az elsıdleges védelmet (dupla mıanyag réteg) - ha megszilárdultak a védırétegek => húzópróba - pontosan beállított elıfeszítéssel kerekeken húzzák át - dobra csévélik
Védelem: - szoros köpenyezésı szálképzés - laza köpenyezésı szálképzés Szoros köpenyezés: Az elsıdleges mıanyag védelemre egy újabb mıanyag réteget visznek fel: - rétegvastagság 0,9mm - anyag: poliamid, PP, poliészter - hıre lágyuló réteg => extrudálás - vízfürdıben hőtik ki - a mıanyag hıtágulási együtthatója egy nagyságrenddel nagyobb, mint a kvarcüvegé - a nagy zsugorodás miatt az üvegben feszültség keletkezik => csillapítás nıı - ezt lehet csökkenteni kenıanyag hozzáadásával (üveg és a mőa. közé) => „kompakt szál” Laza köpenyezéső szálak: -
a fényvezetı szálra kemény PE, vagy PA rudat extrudálnak a csııben a teret víztaszító zselé tölti ki a szál mindig hosszabb, mint a védıcsı, abban hullámosan helyezkedik el néhány mm holtjáték => szabadon mozog a fényvezetı ér
Amirıl még érdemes említést tenni: - mőanyag fényvezetı szálak - optikai szektorkábelek - kábelfektetés sajátosságai fényvezetı kábelek esetében
