No title

Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umisováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN – technická literatura

[email protected]

Mìrný útlum vlákna a je útlum na 1 km délky. Získáme jej ze vztahu (4.9.3), když jej podìlíme délkou vlákna l :

a=

3 E  =    ORJ   l l 3

(8.3.2a)

Hlavními pøíèinami útlumu svìtelného signálu v optickém vláknu jsou absorpce a rozptyl svìtelných paprskù. Ztráty vznikají: n pøímo v materiálu vlákna; n na rozhraní prostøedí vlákna; n pøi spojování vláken; n na mikroohybech a makroohybech optického vlákna. Hlavní složky útlumu svìtelného signálu v optickém vláknu Ztráty v materiálu vlákna: Ztráty v materiálu jádra se projevují ve vlastní a nevlastní absorpci a rozptylem v materiálu jádra. Všechny ztráty jsou závislé na vlnové délce optického záøení. Vlastní absorpce spoèívá v pohlcení èásti optického záøení vlastními molekulami materiálu optického vlákna. Materiálová nepøímá absorpce je zpùsobena pohlcením èásti optického záøení molekulami neèistot, které do vlákna pronikly pøi jeho výrobì. Pøi žíhání vyrábìného vlákna dochází ke složitým chemickým reakcím, na kterých se významnì podílí voda. Ve vláknu po žíhání zùstávají ionty hydroxylu OH–, které zpùsobují na nìkterých vlnových délkách absorpci optického záøení. Rayleighùv rozptyl vzniká jako dùsledek elastických kolizí mezi procházejícím optickým záøením a molekulami hmoty jádra optického vlákna. Vznikají lomy a odrazy èástí paprskù, které se následkem toho tøíští do všech smìrù, rozptýlené optické záøení, které zmìnilo smìr šíøení a je odklonìno, takže pronikne do pláštì, se ztratí. Ohyb vlákna: Pøi ohýbaní optického vlákna, dochází ke zmìnì úhlù dopadu a odrazu pøenášených paprskù. To mùže mít za následek, že nìkterý paprsek pøekroèí mezní hodnotu úhlu odrazu a nevrátí se do jádra vlákna, ale pronikne do pláštì. Na výstup vlákna se potom dostane menší poèet paprskù, než kolik jich bylo na jeho vstupu. YQ MãtWODN

3/Èâ

-È'52 =WUDFHQêSDSUVHN

Obr. 8.3.4 Šíøení paprskù v ohybu vlákna se skokovou zmìnou indexu lomu

A

QHGRNRQDORVW

3/Èâ

Obr. 8.3.5 Ztráty v ohybu vlákna se skokovou zmìnou indexu lomu

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

121

Tento jev je z hlediska pøenosových aplikací optických vláken nežádoucí. Na druhé stranì jej je možné využít pøi konstrukci optických senzorù založených na zakøivování optického vlákna. Aby nedocházelo k velkým ztrátám pøi ohybu, je nutné dodržovat pokyny výrobce a vlákno ohýbat s co nejvìtším polomìrem. Mikroohyby vlákna Malé chyby v geometrii vlákna, jejichž pøíklady jsou znázornìny na obr. 8.3.5 zpùsobují tzv. mikroohybové ztráty. Tyto mikroohyby mohou vzniknout také pùsobením vnìjších sil, které deformují pl᚝ kabelu, ale zpùsobují pouze malý ohyb vlákna. Na mikroohybech jsou nìkteré paprsky (vidy) odráženy pod velkým úhlem, unikají mimo jádro optického vlákna a dochází tak ke zvìtšení jeho útlumu. Odraz paprskù: Fresnelùv odraz se uplatòuje pøi navázání optického záøení do optického vlákna, kdy se èást optického záøení odráží od èela vlákna a vrací zpìt k svìtelnému zdroji. Stejným zpùsobem se tento mechanizmus ztrát uplatòuje na konci optického vlákna. Difúzní odraz – nastává na mikroskopických nerovnostech a vadách materiálu v oblasti odrazu nebo lomu optického záøení. Množství difúznì odraženého optického záøení je dáno koncentrací bodových poruch v místì dopadu optického záøení. Odraz ve spoji dvou vláken (obr. 8.3.6). Vazební ztráty: Ztráty pøi rozdílném prùøezu spojovaných vláken – jsou zpùsobeny spojováním vláken s rozdílným prùøezem jader, kdy èást paprskù dopadá na pl᚝ následujícího vlákna (obr. 8.3.7). Ztráty souosostí vláken jsou zpùsobeny nepøesností spojování vláken, kdy dochází k posunutí os vláken a èást paprskù není navázána do jádra navazujícího vlákna (obr. 8.3.8). Z toho vyplývá nutnost vysoké pøesnosti pøi spojování vláken zejména u vláken malých prùmìrù jader. 6SRMHQtYRSWLFNpPNRQHNWRUX

RGUDåHQêSDSUVHN Obr. 8.3.6 Pøíklad odrazu ve spoji vláken

=WUDFHQêSDSUVHN

Obr. 8.3.8 Posuv os spojovaných vláken

122

=WUDFHQêSDSUVHN

Obr. 8.3.7 Ztráty zpùsobené rùznými prùmìry jader vláken

=WUDFHQêSDSUVHN

Obr. 8.3.9 Úhlová odchylka os spojovaných vláken

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

A

Ztráty oddálením koncù vláken jsou zpùsobeny spojováním vláken, jejichž èela jsou délkovì posunuta a èást paprskù dopadá do oblasti pláštì navazujícího vlákna. Vliv montáže na útlum optického vlákna V praxi mùžeme hodnotu útlumu trasy ovlivnit pøedevším kvalitou pokládky a montáže spojek, dodržováním zásad pro povolené ohýbání kabelù apod.

8.3.5

Minimální polomìr ohybu

Minimální polomìr ohybu vlákna je nejmenší ohyb, který je možné pøi instalaci vlákna použít. Je závislý na prùmìru optického vlákna, pøípadnì kabelu a na materiálu, ze kterého je vlákno vyrobeno. Èím je prùmìr vlákna vìtší, tím vìtší je minimální polomìr ohybu. Vlákna z plastu mají pøi stejném prùmìru vlákna menší minimální polomìr ohybu než sklenìná. Bylo vytvoøeno pravidlo, že: n krátkodobì je možné, aby polomìr ohybu nebyl menší než stonásobek polomìru sklenìného vlákna; n pøi dlouhodobé instalaci by nemìl být polomìr ohybu menší než dvou set až šesti set násobek polomìru sklenìného vlákna (podle dokumentace pro instalaci daného typu vlákna). Výše uvedené hodnoty jsou pouze orientaèní, v praxi je nutné øídit se katalogovými údaji výrobce.

8.3.6

Obsah OH–

Zbytková vlhkost, která byla ve vláknu ponechána v prùbìhu výrobního procesu ve formì iontù OH–, ovlivòuje na urèitých vlnových délkách útlum vlákna. Z tohoto hlediska jsou vyrábìna vlákna s velkým nebo malým obsahem OH–, ultra low, low, high a ultra high OH–. n Vlákna s nízkým obsahem OH– (ve výrobní dokumentaci mají oznaèení „low OH–“) tvoøí nìkolik málo skupin – jsou urèena pro použití v blízké infraèervené oblasti (NIR), n Vlákna s vysokým obsahem OH– (ve výrobní dokumentaci mají oznaèení „high OH–“) jsou vyrábìna ve více skupinách – jsou používána pro aplikace v UV/VIS (ultrafialové/viditelné) oblasti svìtelného záøení.

Obr. 8.3.10 Typický útlum optického vlákna

A

2+ DEVRUSFH 7\SLFNê~WOXP60YOiNQD G%NP 5D\OHLJK Y ]HVtOHQtSRDåNP UR]SW\O

ÒWOXP>G%NP@

V souèasné dobì je na základì pokroku v technologii výroby SMF vláken trend vyrábìt je s nízkým OH–, která jsou oznaèována LWP (Low Water Peak).Tato vlákna mají špièku OH– absorpce témìø neznatelnou a postupnì se velmi prosazují.

,5 DEVRUSFH 







J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL



l>QP@

123

Obr. 8.3.10 znázoròuje typický prùbìh útlumu vlákna s vysokým obsahem OH– v závislosti na vlnové délce optického záøení. Na obrázku je zøetelné zvýšení útlumu vlivem OH absorpce v okolí vlnové délky 1380 nm.

8.3.7

Parametr MFD (Mode Field Diameter)

Výrobci optických vláken èasto uvádìjí pro jednovidová vlákna místo prùmìru jádra parametr MFD. Ve vláknu se optické záøení šíøí vìtšinou v jádru, ale èásteènì i v plášti. Definice parametru MFD je zøejmá z obr. 8.3.11. V pravé èásti je znázornìna tzv. Gaussova køivka. Gaussùv model rozložení intenzity optického záøení velmi úzce odpovídá zmìøeným výsledkùm. Q Q Q UHODWLYQt MFD je konstanta, která udává šíøku, LQWHQ]LWD º ve které je intenzita pøenášeného optickéVY WOD MiGUD  ho záøení vìtší nebo rovna 0,135  z maximální intenzity, I(MFD) ³ 0,135 Imax.  Je nutné si uvìdomit, že vidový prùmìr    je závislý na vlnové délce. Èím je vlnová 0)' délka kratší, tím menší je MFD. Z Z UDGLXV>P@ 0)' Tento parametr je dùležitý také pro výpoèet útlumu vlákna pøi spojování vláken které mají stejné geometrické rozmìry, ale Obr. 8.3.11 rùzný MFD. Rozložení intenzity svìtla v jednovidovém vláknu

POZNÁMKA: a) Gaussovu køivku sestrojíme pomocí vztahu

{

}

, U = ,   H[S - U   Z   kde I(r) je intenzita optického záøení ve vzdálenosti r od osy vlákna; I(0) je maximální intenzita svìtelného paprsku pro r = 0, I(0) = Imax; w0 je MFD (Mode Field Radius). MFD je urèen velikostí 2 . w0, kde intenzita optického záøení klesla na hodnotu e–2 = 0,135 maximální hodnoty. b) Parametr MFD má vždy vìtší hodnotu než je velikost prùmìru jádra. Napø. MFD = 9,3 µm, prùmìr jádra d = 8,3 µm. c) Pomocí parametru MFD mùžeme urèit velikost útlumu zpùsobeného nepøizpùsobením dvou spojovaných vláken: ~WOXP = -  ORJ

124

 » 0)' 0)' ± ²² ªª + ½ 0)' 0)' Õ



= -  ORJ

0)'  0)'

0)' + 0)'

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL



A

8.4

JEDNOVIDOVÁ A MNOHOVIDOVÁ VLÁKNA

Jednovidová a zejména mnohovidová vlákna jsou vyrábìna v mnoha variantách provedení pro velmi širokou oblast aplikací.

8.4.1

Jednovidová vlákna (Single Mode Fibers SMF)

Jednovidová vlákna jsou používána tam, kde je požadována velká šíøka pásma a malý útlum. Mají ze všech vyrábìných optických vláken nejvìtší šíøku pásma a nejmenší útlum. Proto jsou používána pro dálkové komunikace a pro aplikace v kabelové televizi. Projevují se v nich dva typy disperze: chromatická a polarizaèní. Jednovidová vlákna jsou vyrábìna ve dvou variantách provedení: n standardní provedení; n polarizaèní provedení. Hlavní vlastnosti jednovidových vláken n mají schopnost souèasnì pøenášet velký objem informací (mají velkou informaèní kapacitu), protože uchovávají vysokou vìrnost pøenosu svìtelných impulzù na velké vzdálenosti, takže mùže být za èasovou jednotku pøeneseno vìtší množství informace než mnohovidovými vlákny; n mají malý útlum; n nevykazují vidovou disperzi; n mají velkou šíøku pásma; n jednovidový pøenos existuje pouze pro vìtší vlnové délky než je mezní vlnová délka (cutoff wavelenght), která teoreticky urèuje vlnovou délku, na které se jednovidové vlákno pro kratší vlnové délky mìní na mnohovidové; n vyznaèují se malou hodnotou numerické apertury; n velikost rozšíøení svìtelného impulzu vlivem chromatické disperze závisí na spektru vlnových délek vysílaných zdrojem optického záøení; n jako zdroj optického záøení je zpravidla použita laserová dioda. Složitìjší uspoøádání pláštì jednovidového vlákna: Nìkterá jednovidová vlákna mají složitìjší struktury pláštì zlepšující jejich provozní vlastnosti, napø. vlákna s dvouvrstvým pláštìm. Jádro je dotováno germaniem, vnitøní èást pláštì fluorem. Vnitøní èást pláštì má menší index lomu než vnìjší. Toto uspoøádání ponìkud vylepšuje optické vlastnosti vlákna a zmenšuje chromatickou disperzi Jednovidová vlákna prošla bìhem nìkolika desetiletí plynulým vývojem.

A

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

125

POZNÁMKA: výsledkem dlouhodobého vývoje jsou tøi základní tøídy vláken používaných v telekomunikacích. n Nejstarším typem je vlákno oznaèované NDSF – vlákno, ve kterém není kmitoètovì posunuta disperze (Non Dispersion Shifted Fiber). Uvedená vlákna jsou oznaèována jako konvenèní. Tato vlákna byla zpoèátku urèena pro použití v oblasti vlnových délek v okolí 1310 nm, v souèasné dobì jsou tato vlákna používána èasto i na vlnové délce 1550 nm. n Tato nevýhoda byla eliminována technologií DSF – vlákno s kmitoètovì posunutou disperzí (Dispersion Shifted Fiber), která posunula nulovou disperzi do oblasti vlnových délek 1550 nm. n NZ-DSF je technologie, která umožnila zmenšit nelinearity pøenosu pøedchozí technologie DSF. Umožòuje vyrábìt vlákna s kladnou i se zápornou disperzí. Èasto jsou tato vlákna znaèena jen NZDF. n Komunikace využívají, vzhledem k pøenosu na velké vzdálenosti, sklenìná optická vlákna, která jsou v porovnání s ostatními typy nejkvalitnìjší. Pro pøenos dat jsou vhodné následující vlnové délky: 1310 nm

nejlepší pøenosové vlastnosti skla z hlediska disperze;

1550 nm

nejlepší pøenosové vlastnosti skla z hlediska útlumu (nejmenší útlum).

Pøenos dat na vzdálenost pùvodnì 50× vìtší než mnohovidovými vlákny, dosahuje v souèasné dobì i stonásobku pøenosové vzdálenosti MMF (napø. MMF jsou používána pøi rychlosti pøenosu 1 Gbit/s do vzdálenosti 1 km, zatímco jednovidová vlákna umožòují pøenos na vzdálenost 100 km bez zesilovaèù èi opakovaèù. Typické parametry jednovidového vlákna n Prùmìr jádra (4 až 10) µm; n Prùmìr pláštì 125 µm (pro prùmìr jádra napø. 9 µm je používáno oznaèení 9/125 µm); n Prùmìr primární ochrany 250 µm; n Útlum (0,30 až 0,35) dB/km pøi l =1310 nm a (0,20 až 0,25) dB/km pøi l = 1550 nm; n Numerická apertura NA = 0,12 až 0,13; n Nulová disperze na vlnové délce 1310 nm; n Používané vlnové délky: (350 až 1800) nm podle typu vlákna; n Pøenos dat na vzdálenost 100× vìtší než mnohovidového vlákna. PM vlákna (vlákna udržující polarizaci svìtelných paprskù – Polarization Maintaining) PM vlákna jsou jednovidová optická vlákna, která mají schopnost udržovat lineární polarizaci procházejících svìtelných paprskù. Když je na vstup PM vlákna vhodným zpùsobem pøivedeno lineárnì polarizované optické záøení, je výstupní optické záøení rovnìž lineárnì polarizované. Všechny ostatní typy jednovidových vláken pøenášejí náhodnì polarizované optické záøení. Pøenos polarizovaného optického záøení je dùležitý pro nìkteré apli-

126

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

A

kace jako napø. pro externí modulátory optického záøení, interferometry, svìtlovodné lasery, senzory apod. Pro pøenos optického záøení je nejdùležitìjší energie elektrického pole, která pøevyšuje energii magnetického pole. Vektor elektrického pole E mùžeme rozložit na složky Ex a Ey (obr. 8.4.1). Jestliže má vektor elektrického pole nepromìnný smìr, mluvíme o lineární polarizaci. V závislosti na zmìnì složek Ex a Ey mùže dojít ke kruhové polarizaci, kdy vektor E opisuje kružnici, nebo o eliptické polarizaci. Obr. 8.4.1 znázoròuje nepolarizovaný a polarizovaný svìtelný paprsek, kdy polarizaèní filtr propouští pouze jednu z výše uvedených složek. Ideální jednovidové vlákno, které má dokonalou symetrii v celém prùmìru mùže udržovat jakýkoliv druh polarizace. Pùsobí-li však na vlákno tlak, dojde k porušení symetrie, ke vzniku dvojlomu, který zpùsobí zvýraznìní x-ových a y-ových složek paprskù. PM vlákna jsou uspoøádána takovým zpùsobem, že v jejich jádrech jsou vytvoøeny dvì vzájemnì kolmé trasy šíøení optického záøení. Optické záøení vstupující do vlákna je rozdìleno na dvì ortogonální (pravoúhlé) složky. V ideálním pøípadì se optické záøení podél tìchto os šíøí nezávisle. Lineárnì polarizované optické záøení mající smìr jedné osy se bude šíøit výhradnì podél této osy. Uvedené dvì osy jsou ve vláknu vytvoøeny buï zmìnou tvaru jádra (vytvoøením oválného vlákna) nebo vytvoøením nesymetrického tlaku na jádro. Vìtšina PM vláken využívá druhou z uvedených metod. Zpùsoby vytvoøení konstantního tlaku na jádro vlákna jsou znázornìny na obr. 8.4.2. Osa ve smìru vytvoøeného tlaku je nazývána „pomalá osa“, na ni kolmá osa má název „rychlá“. Uvedené názvy odpovídají relativním velikostem šíøení optického záøení ve smìru os. RYiOQê YQLW Qt SOiã

3RODUL]DþQtILOWU (\

l

(\ ([

( ([

027é/(. MiGUR

/LQHiUQtSRODUL]DFH

Obr. 8.4.1 Polarizace svìtla

Obr. 8.4.2 Typy PM vláken

RFKUDQD þiVWL RFKUDQD ]S VREXMtFt SQXWt SOiã

*H26L2 3$1'$ SOiã 6L2

%26L2 SRPDOi RVD RFKUDQD

Aby PM vlákno plnilo svoji funkci, musí být: n

vstupní optické záøení dokonale polarizované;

n

elektrické pole vstupního optického záøení musí být pøesnì vyrovnáno vzhledem k pomalé ose (hlavní osa);

A

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

127

n

konektory musejí být pøipojeny takovým zpùsobem, aby vnitøní tlaky nezpùsobily natoèení elektrického pole do nevhodné osy. Když jsou splnìny tyto požadavky, je možné pøenášet pomalou osou 10× až 1000× vìtší optický výkon než rychlou osou.

POZNÁMKA: Vytvoøený konstantní tlak zpùsobuje dvojlom, který je podstatnì vìtší než dvojlom zpùsobený napø. tlakem od ohybu vlákna. Z toho dùvodu ohyb vlákna neovlivòuje polarizaci procházejícího paprsku. Z metod vytvoøení vnitøního tlaku na jádro má zpùsob nazvaný PANDA výhodu v tom, že rozmìr jádra i numerická apertura odpovídají standardnímu typu jádra. Polarizace a dvojlom: V roce 1669 udìlal Erasmus Bartholinus (1625–1698) podivuhodný objev. Zjistil, že krystal islandského vápence (Calciumcarbonat) mùže rozložit dopadající svìtelný paprsek ve dva podružné paprsky, které se rozdílnì lámou. Pozorujeme-li tímto krystalem jeden pøedmìt, vidíme jeho obraz dvojitì. Tento úkaz je nazýván dvojlom a jeden z uvedených dvou podružných paprskù jako øádný, druhý jako mimoøádný. Etienne-Louis Malus (1775–1812) v roce 1808 objevil, že se tyto paprsky liší polarizací. Smìr polarizace odpovídá smìru kmitání elektrického pole. V dvojlomném krystalu pùsobí rozdílný smìr polarizace rozdílný index lomu (tzv. optická anizotropie). Pøirozené optické záøení není polarizováno. Každou jednotlivou vlnu mùžeme rozložit na horizontálnì a vertikálnì polarizované èásti. Dopadne-li nepolarizovaný paprsek na dvojlomný krystal, dojde k jeho rozkladu. Horizontální a vertikální paprsky jsou rùznì lomeny, tak jak to odpovídá rozdílným indexùm lomu, èímž dojde k rozložení na øádný a mimoøádný paprsek. Pomocí polarizaèního filtru je pak možné pozorovat buï jeden nebo druhý paprsek.

8.4.2

Mnohovidová vlákna (Multi Mode Fibers – MMF)

Vzhledem k jednovidovým vláknùm mají mnohovidová vlákna relativnì velký prùmìr jádra a numerickou aperturu NA. Protože mají vìtší prùmìry jader jsou do urèité míry ménì citlivé na vlnovou délku pøenášeného paprsku. Hlavní vlastnosti mnohovidových vláken n pøenos dat je omezen vidovou disperzí, která snižuje mezní kmitoèet vláken; n vìtší útlum oproti jednovidovým vláknùm; n vìtší hodnota NA oproti jednovidovým vláknùm Þ snadnìjší navazování optického záøení do vlákna; n možnost použít pro svìtelné zdroje kromì laserových diod podle aplikace i diody LED; n snadnìjší spojování vláken oproti jednovidovým vláknùm; n nízká cena celého optického spoje, nebo jde hlavnì o cenu systému, zdrojù záøení a konektorování na dané vlákno, cenu konektorù, sváøení vláken atd., nikoliv o cenu samotného vlákna, jež je dnes samo o sobì i nìkolikanásobnì dražší než bìžné SMF.

128

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

A

Kromì toho, že jsou vyrábìna vlákna se skokovou a s postupnou zmìnou indexu lomu, mùžeme mnohovidová vlákna podle materiálù použitých pro jádro a pl᚝ rozdìlit do dalších skupin. Vlákna se skokovou zmìnou indexu lomu Relativnì velký prùmìr jádra a velká numerická apertura umožòují, aby tato vlákna byla používána: n pro pøenos laserových paprskù o velkém výkonu (napø. pro medicínu, opracování materiálù apod.); n datové komunikace na krátké vzdálenosti; n vláknové senzory atd. Nevýhodou vláken se skokovou zmìnou indexu lomu je malá šíøka pásma zapøíèinìná vidovou disperzí a proto je nelze používat pro pøenos datových impulzù na vìtší vzdálenosti. Vlákna se skokovou zmìnou indexu lomu jsou vyrábìna v mnoha rùzných provedeních s rozmìry jádra od 50 µm do < 2000 µm. Konstrukce mùže být typu: n sklo–sklo, jádro i pl᚝ jsou vyrobeny z Si02, které bývá dotováno pøímìsemi, pøípadnì ze speciálních typù skel. n HCS pøípadnì HPCS (Hard Clad Silica = Hard Plastic Clad Silica, mají sklenìné vlákno, pl᚝ ze speciálního tvrdého plastu). Vlákna mají o dost horší optické vlastnosti než pøedchozí typ, jsou levnìjší; n plastová vlákna POF (mají jádro i pl᚝ z plastu), mají velký útlum a nízkou šíøku pásma resp. pøenášejí informaci jen nízkými pøenosovými rychlostmi, jsou levná, jsou levná; n kapalinové svìtlovody, u kterých je jádro tvoøeno kapalinou; n svìtlovody s dutými vlákny, jádro je tvoøeno dutinou v trubièce ze speciálního materiálu. Tyto svìtlovody jsou používány hlavnì v oblasti infraèerveného záøení. Typické parametry vláken typu sklo–sklo se skokovou zmìnou indexu lomu 50/125, 62,5/125 a 100/140 µm: n Numerická apertura NA = 0,2 pro vlákno 50/125 µm, NA = 0,275 pro vlákno 62,5/125 µm; n Prùmìr primární ochrany 250 µm; n Útlum 5 až 10 dB/km; n Šíøka pásma 50 MHz . km; Vlákna s postupnou zmìnou indexu lomu Gradientní vlákno umožnilo podstatnì zmenšit vidovou disperzi mnohovidového vlákna. Výsledkem je podstatné zvìtšení šíøky pásma > 25×. Toto vlákno je v podstatì kompromis mezi jednovidovým a mnohovidovým vláknem se skokovým indexem lomu.

A

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

129

Vìtšina vláken s postupnou zmìnou indexu lomu má prùmìr jádra 50/125 µm, 62,5/125 µm, 85/125 µm nebo 100/140 µm. Tyto rozmìry se staly prùmyslovým standardem. Nejpoužívanìjšími MMF v telekomunikacích a pro pøenos dat jsou vlákna 50/125 a 62,5/125, vzdálenost pøenosu závisí silnì na útlumu a disperzi respektive na šíøce pásma. Konstrukce vlákna je vždy SiO2 jádro/SiO2 pl᚝ s pøímìsemi, kterými jsou zpravidla germanium Ge, bor B, fosfor P pøípadnì fluor F, které slouží k pøizpùsobení indexù lomu jádra a pláštì. Použití: tato MMF jsou požívána témìø výhradnì pro datové komunikace na vzdálenosti stovek metrù, nejvýše jednotek km (v technické dokumentaci je možné u nìkterých typù zjistit i délku pøenosu do 25 km), ménì jsou používána k výrobì senzorových systémù. Protože mají pomìrnì tenké jádro, nejsou vhodná pro pøenos velkého svìtelného výkonu. Typické parametry vláken s postupnou zmìnou indexu lomu n Numerická apertura NA » 0,2; n Útlum 0,8 až 5 dB/km, vìtší útlum na vlnové délce 850 nm, menší na kmitoètu 1300 nm; n Šíøka pásma: 500 MHz . km na 850 nm, až 1500 MHz . km na vlnové délce 1310 nm, rozmìry vlákna 50/125 µm, 160 MHz . km na 850 nm, 500 MHz . km na vlnové délce 1310 nm, rozmìry jádra 62,5/125 µm. n Trajektorie paprskù: zakøivení odpovídá prùbìhu funkce sinus, což umožòuje dosažení vìtší šíøky pásma.

8.4.3

Porovnání jednovidových a multividových vláken

Výhody jednovidových vláken oproti mnohovidovým n menší útlum umožòuje uskuteèòovat pøenos dat na vzdálenosti až 50× vìtší než mnohovidovými vlákny. Z toho dùvodu není tøeba na komunikaèním vedení zøizovat velké množství zesilovacích stanic, a provádìt pøenos na dlouhé vzdálenosti až 100 km bez nutnosti použít opakovaèe; n vìtší šíøka pøenosového pásma znamená velkou informaèní kapacitu, která umožòuje pøenos velkého množství dat velkou rychlostí, pøípadnì pøenos menší rychlosti na vìtší vzdálenosti; n vìtší pøenosová rychlost. Výhody mnohovidových vláken oproti jednovidovým n vìtší hodnota NA => snadnìjší navazování optického záøení do vlákna, je možné použít i jiné zdroje optického záøení než laserové diody nebo lasery, jako napø. diody LED; n vzhledem k vìtším rozmìrùm jádra je snadnìjší spojování vláken; n jsou levnìjší než jednovidová vlákna.

130

J. DOLEÈEK: MODERNÍ UÈEBNICE ELEKTRONIKY – 3. DÍL

A