Historie vláknové optiky

Školení optické sítě - teorie

Historie vláknové optiky - datuje se přes 200 let zpět - 1790 – francouzský inženýr Claude Chappe vynalezl optický telegraf - 1840 – Daniel Collodon a Jacque Babinet dokázali pokusy, že světlo může být vedeno podél tryskající vody -> využíváno u fontán - 1854 – John Tydall popularizoval vedení světla prostřednictvím demonstrace proudu vytékající vody ze sudu - 1880 – Alexandr Graham Bell si nechal patentovat telefoní systém využívající optiky (ten neobstál v konkurence s metalickým řešením) - cca. 1900 – Zjištěno, že ohnuté skleněné tyčky vedou světlo ->aplikace v lékařství (dentální iluminátory) - 1920 – John Logie Baird (UK) s Clarence Hansellem (US) patentovali možnost přenosu obrazu prostřednictvím svazku optických vlnovodů - 1930 – Heinrich Lamm poprvé demonstroval přenos obrazu nepřístupných částí lidského těla pomocí svazku optických vláken - 1954 – Abraham van Hell (NL) a Harold Hopkins (UK) nezávisle na sobě publikovali možnosti přenosu obrazu prostřednictvým svazku opt. vláken, přenosy na krátkou vzdálenost (75cm) - 1955 – Lawrence Curtis (US) vyvinul vlákna se skleněným pláštěm pro endoskopii


Historie vláknové optiky - 1960 - Theodore Maiman demonstroval první LASER (Light Ampllification by Stimulated Emission of Radiation) - 1960 - vlákna se skleněným pláštěm měla útlum 1dB/m!! - 1961 – Elias Snitzer demonstroval možnost výroby jednovidového vlákna, demonstrována podobnost s vlnovody pro milimetrové vlnové délky - pro použití v telekomunikacích je stále však problém s příliš vysokým útlumem - skupina v „Standard Telecomunications Laboratory“ vedená původně Antoni Karbowiakem studovala příčinu útlumu optických vláken - 1966 – příčina útlumu zjištěna v nečistotách (absorbce), již je možné vyrobit vlákno s útlumem 30dB/km při λ=633nm - 1970 – Bells laboratoře oznámily objev polovodičového laseru s kontinuálním vyzařováním, Corning demonstruje vlákno 17dB/km - 1975 – 45Mbps spoje s nutností opakovače každých 10km, útlum cca 3dB/km - 1987 – 1,7Gbps spoje s nutností opakovače každých 50km - 1988 – první trans-atlantický telefonní optický kabel (TAT-8, Anglie a Francie -> USA, 40.000 tel. linek)


Výhody použití optického vlákna -

vynikající přenosová charakteristika velká šířka pásma, praktické laboratorní maxima-> - rok 1999 SIEMENS - 3,2Tbit/s (dosaženo DWDM systémem s 80 λ, každá 40Gbps) - rok 2001 NEC – 11Tbit/s - rok 2011 NEC – 101Tbit/s (single core, 370x 273Gbps), 165km - rok 2013 NEC + CORNING 1,05Petabite/s (multi core – 12x), 52km

- nízké útlumy - zlepšením čistících metod materiálů se dnes dosahuje velice nízkého měrného útlumu (0,2 – 0,35dB/km) - dosažení delších vzdáleností než u metalických rozvodů - překlenutelné vzdálenosti bez dalších zesilovačů cca. 100km - s EDFA zesilovači i několik set a více kilometrů - imunní vůči elektromagnetickým interferencím - nevyzařuje žádný EM signál - odolnost proti elektromagnetické interferenci (EMI) - odolnost proti radiové interferenci (RFI) - neexistuje „crosstalk“ mezi jednotlivými vlákny - bezpečnost, optiku lze jen obtížně odposlouchávat - na rozdíl od metalického vedení není možné získat použitelný optický signál z vlákna, aniž by se nesnížil přenášený výkon, pokud se sníží je možné na koncovém zařízení detekovat - atraktivní pro přenosy dat v bankovnictví, armádě atd. - malé rozměry a nízká hmotnost - optické vlákno má průměr 0,25mm, optické kabely mají tedy menší rozměry - do optického kabelu cca.5mm průměru lze vměstnat až 144 vláken)


Výhody použití optického vlákna - flexibilita a dobré mechanické vlastnosti - vysoká pevnost vláken v tahu - vlákna lze i snadno ohýbat a zkrucovat aniž by toto mělo výraznější vliv na přenosové parametry (do jisté meze) - optické kabely díky menším rozměrům a váze se lépe skladují, transportují a instalují - srovnatelná životnost s metalickými kabely - jediné médium pro všechny aplikace a prostory - většinou jsou optické kabely dielektrické - nevznikají problémy se zemními smyčkami (propojení dvou a více budov s rozdílnými potenciály - malé rozměry jsou vhodné díky malým rozměrům např. pro památkově chráněné budovy - různé konstrukce kabelů pro odlišné potřeby a prostory - podrobněji v další části školení - systémová spolehlivost a jednoduchost - vyplívá přímo z malého útlumu vláken - malý útlum znamená delší opakovací úseky a tak i menší počet průběžných zesilovačů - menší pravděpodobnost poruchy a tedy i větší spolehlivost - nízké pořizovací náklady - k výrobě netřeba strategických surovin -> menší náchylnost k cenovým výkyvům - pár SM vláken je dnes levnější než CU pár (vlákno SM G652D cca. 5-7EUR/km (výrobní cena bez dopravného a bez marží dodavatelů ) - menší cena kabelu v porovnání s pokládkou -> vyplatí se instalovat větší počet vláken v kabelu


Trendy v LAN sítích - velký objem přenášených dat - každé tři roky desetinásobek - nutná vysoká přenosová rychlost - vede k častým změnám kabeláže - 1991 - Cat 3, 1995 - Cat 5, 2000 – Cat 6, 2010 -Cat 6a - optické vlákno je zárukou dlouhodobosti investice - min. 15-20 let - flexibilita - rychlý vývoj a změny požadavků některých firem - časté střídání nájemců v administrativních budovách - heterogenní objekty - kanceláře, obchody, kina v jednom objektu - nízké náklady - integrace telefonie - koncepty FTTO, FTTD

P B X

P B X


Trendy v přístupových sítích - nároky na šířku pásma jsou rok od roku větší - způsobeno masovým nástupem vysokorychlostního internetu, IP TV a VoIP aplikací - IP TV a VoIP navíc mimo šířky pásma náročné i na latence -> ústup Wi-Fi hlavně na páteřních spojích, nahrazuje se optickými SM vlákny - objem dat přenesený v roce 1992 v české republice internetem je menší než objem dat přenesený dnes jediným uživatelem!!! - nárůsty kapacit v řadu násobků ročně - boom u poskytovatelů budujících FTTB (typicky panelové sídliště a nové developerské projekty - vznikající FTTH projekty - jednoznačný trend přechodu na kabel

Graf zobrazuje šířku pásma na jednoho koncového uživatele


Výroba optických vláken - preforma - polotovar pro výrobu optických vláken - v podstatě skleněná tyč o průměru cca. 1 až 5cm mm a délce 40cm až několik metrů - z největších preforem lze vyrobit vlákno až několik set km bez přerušení - zachované proporce mezi jádrem a pláštěm vlákna - preforma již obsahuje dva materiály s rozdílným indexem lomu - jádro je z materiálu SiO2 - plášť je rovněž SiO2 s příměsí např .Ge pro zvýšení indexu lomu - používány 2 způsoby výroby - usazování preformy z chloridů SI a GE na kovovou tyč (velmi přesné, pro složité indexy lomu, avšak pomalé) - nanášení materiálu jádra na vnitřní stranu skleněné trubice (používanější, rychlejší)


Výroba optických vláken - výroba preformy plášť - SiCl4 + O2

1600° C

jádro-SiCl4 + GeCl4 + 2O2

SiO2 + 2Cl2 1600°C

SiO2 + GeO2 + 4Cl2

skleněná trubka SiCl4 GeCl4

hořák

O2

H2

O2


Výroba optických vláken - z preformy se na tažných věžích vytahuje optické vlákno při teplotě cca. 2000oC - konec preformy je tažen gravitací - zpočátku se taví na vyšší teplotu, utvoří se kapka, ta se odstřihne, až poté se vlákno zavede do soustavy napínacích kladek - na cívku se navíjí až vlákno přesných parametrů, několik prvních desítek metrů je nepoužitelných - díky stejnoměrné tažné síle je zachován stejný útlum v celé délce vlákna - rychlost tažení má vliv na průměr vlákna , pro běžná vlákna cca . 10-50m/min - rychlost řízena podle průměru vlákna - teplota pece je pro dodržování parametrů vlákna také regulována - vlákno musí rovnoměrně pomalu chladnout -> věže jsou často přes několik pater


Základní rozměry vlákna – MM vs. SM základní dělení vláken - multimode 50/125 a 62,5/125 - typicky do 2km, nižší šíře pásma - s velkým jádrem se zvětšuje i počet drah po nichž paprsky procházejí -> vidová disperze disperze - singlemode 9/125 - až několik set km, velká šíř. pásma - malé jádro pouze jeden kruhově polarizovaný vid ->není vidová disperze vlákno pracuje na principu totálního odrazu světla - rozdílný index lomu u jádra a pláště - liší se cca. o 1% - jádro má index vyšší než plášť plášť vlákna ∅ 125µm jádro vlákna ∅ Xµm (X = 9, 50 či 62.5) – pouze tudy putuje světlo primární ochrana (barevný akrylát) ∅ 250µm


Teorie – standardy pro Ethernet (E, FE, GE, 10GE) specifikovaný

Standart 10BASE-T

100BASE-TX

100BASE-FX

1000BASE-T

vlnová délka

přenosové médium

dosah nestíněná či 100m stíněná metalická kabeláž Cat5e, Cat6

nm -

nestíněná či 100m stíněná metalická kabeláž Cat5e, Cat6 multimode vlákna 2km

850, 1310

singlemode vlákna 5-200km

1310, 1550

nestíněná či stíněná metalická kabeláž Cat5e, Cat6 1000BASE-SX multimode vlákna (50um) multimode vlákna (62.5um) 1000BASE-SX+ (long reach) multimode vlákna (50um) multimode vlákna (62.5um) 1000BASE-SX+ (long reach) obousměrně po jednom MM vlákně

-

100m

-

specifikovaný

Standart

přenosové médium

vlnová délka

dosah

nm

10GBASE-CX4

metalická kabeláž 15m (InfiniBand rozhraní)

-

10GBASE-T

-

10GBASE-SR

metalická kabeláž 100m 6A nestíněná či stíněná multimode vlákna 26m

300m

850

10GBASE-LRM

multimode vlákna OM3 multimode vlákna

220m

1310

10GBASE-LX4

multimode vlákna

300m

1310

10GBASE-LR

singlemode vlákna 10km

1310

850

550m

850

10GBASE-ER


1550

275m

850

10GBASE-ZR


1550

2km

1310

10GBASE-EZR


1550

2km

1310

2km

1310/ 1550

40GBASE-CR4

metalický kabel 8 žil

10m

-


1310

multimode vlákna 8x OM3 / OM4

100/ 150m

850

multimode vlákna 550m

1310

40GBASE-SR4 (4x10G Parallel VCSEL, 4x10G PIN) 40GBASE-LR4 (4x10G CWDM DFB, 4x10G PIN)

8x singlemode vlákna

10km

1270 - 1330

1000BASE-XD


1550

1000BASE-ZX


1550

100GBASE-CR10

1000BASE-EZX


1550

100GBASE-SR10

1000BASE-BX

obousměrně po 10-60km jednom SM vlákně

1310/ 1550

1000BASE-BX long reach

obousměrně po 80-160km jednom SM vlákně

1510/ 1590

100GBASE-LR4 (4x25G LAN DWDM EML,4x25G PIN) 100GBASE-ER4

metalický kabel 20 7m žil multimode vlákna 100/ 150m 20x OM3 / OM4 (150m) 8x singlemode 10km vlákna

1000BASE-LX

8x singlemode vlákna

40km

1310

1295,56 - 1309,14

1295,56 - 1309,14


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo rychlost šíření elektromagnetického vlnění (rychlost světla ve vakuu)

C0 = vlnová délka x Frekvence C0 = 299793 km / s

poznámka: rentgenové záření (λ λ = 0.3 nm), Radiové vlny (λ λ = 10 cm ~ 3 GHz) i infračervené záření (λ λ = 840 nm) mají stejnou rychlost ve vakuu


Teorie přenosu dat přes optické vlákno – index lomu Snellův zákon (změna směru šíření v látce)

n1

sklo s nepatrně nižší hustotou

úhel lomu β90° β90°

α1

styčná plocha

n2

α2

lom

α2

totální lom (mezní úhel)

αin

αout

sklo s nepatrně vyšší hustotou

totální odraz n1 < n2 and αin = αout)


Teorie přenosu dat přes optické vlákno – index lomu - typy profilů indexu lomu

single mode (SM) - 9/125µm (GOF) Low water peak Dispersion shifted Non zero dispersion shifted

multi mode (MM) - 980/1000 µm (POF) R&M - 500/750 µm (POF) - 200/230 µm (PCF)

Gradientní Index (GI)

multi mode (MM) - 50/125 µm (GOF) - 62.5/125 µm (GOF) - 120/490 µm (POF)

rozměry

Skokový Index (SI)

profil Indexu lomu

optické vlákno


Teorie přenosu dat přes optické vlákno – index lomu přenos dat principielně využívá totální odraz světla – rozdílný index lomu jádra a pláště vlákna index lomu n – bezrozměrná fyzikální veličina – pro průhledné a čiré látky lze index lomu považovat za konstantu rychlost světla C0 ve vakuu je 299793 km / s rychlost světla Cn je vždy nižší nežli ve vakuu - u optického vlákna SM je rychlost šíření cca. 0,6 - 0,7 x rychlost světla

a) MM vlákno skokový index lomu (POF) b) MM vlákno gradientní index lomu (50 a 62,5/125) c) SM vlákno skokový index lomu

n = C0 / Cn n - Index lomu (n = 1 ve vakuu) n - závisí na vlastnostech materiálu (tzv. optická hustota)

poznámka: nvzduch= 1,0003, nsklo= 1,5000


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - jak se světlo šíří optickým vláknem?

různé cesty, kterými se světlo šíří optickým vláknem se nazývají módy světlo je elektormagnetické vlnění trojdimenzionální - každý mód/vid má více složek -> polarizace

lineární

sinusoida

spirála


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo Vlnová délka

3000km

102

30km

103

104

NF Rozsah

Analogová telefonie

300m

105

106

3m

107

108

VF Rozsah

AM Rádio

3cm

109

0.3mm

1010

3µ µm

1011 1012 1013

Mikrovlnný rozsah

TV & Mobilní FM telefonie Rádio

30nm

1014 1015

1016 1017 1018

Světlené záření

Mikrovlnná trouba

0.3nm

Rentgeové záření

Rentgenový snímek

Frekvence [Hz]


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo okem viditelné vlnové délky asi 380 – 750nm

Singlemode

aktuálně využívané optické pásmo - SM vlnové délky 1270nm – 1620nm - MM vlnové délky 850nm – 1300nm

Multimode


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo vlnový rozsah optického vlnění Přenos dat přes Optická vlákna

Vlnová délka [nm]

1800

1600

1400 Singlemode

2x1014

Infračervené záření

1200

1000

800

600

400

200

Multimode 3x1014

5x1014

1x1015

Viditelné světlo

aktuálně využívané optické pásmo - SM vlnové délky 1270nm – 1620nm - MM vlnové délky 850nm – 1300nm další používané vlnové délky - 405 nm - InGaN blue-violet laser, in Blu-ray Disc and HD DVD drives - 473 nm - bright blue laser pointers, still very expensive - 532 nm - bright green laser pointers, possibly frequency doubled 1064nm IR lasers - 635 nm - better red laser pointers, same power subjectively 5 times as bright as 670 nm one - 650 nm - DVD drives, laser pointers - 670 nm - cheap red laser pointers - 785 nm - Compact Disc drives

Frekvence [Hz]

UV Záření


Teorie přenosu dat přes optické vlákno optické charakteristiky a jejich vliv na přenosové vlastnosti vlákna termín

efekt

limitace

1

útlum [dB]

útlum trasy

přenosová vzdálenost

2

disperze

rozšíření pulzů a oslabení signálu

šířka pásma a přenosová vzdálenost


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum

1

- útlum - jednotkou je decibel (dB) a je kumulativní (útlumy se sčítají) - každé 3dB útlumu = poloviční výkon měřený na přijímači - např. útlum 10dB = 10% výkonu měř. na přijímači v optickém vlákně ztráty signálu závisí - na délce spoje a samozřejmě na typu vlákna, - na vlnové délce (závislost útlumu na W/L popisuje útlumová křivka vlákna) - a na vnějších vlivech (ohyby, spoje) CWDM/DWDM multiplex – každá komponenta má daný vložný útlum, je třeba s ním kalkulovat a navrhnout vhodné aktivní prvky s dostatečným výkonem

Pin

spoje

Vlákno – délka

Pout Ohyby (makro a mikro ohyby)


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - útlumová křivka -> popisuje vliv vlnové délky na útlum

SM G652.B útlumová špička (waterpeak) díky OH- iontům ve skle

eliminace útlumových špiček u novějších vláken G652.C/D

SM G652.D


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum vlastní útlum optického vlákna - materiálová absorpce - způsobuje 3-5% útlumu - chemická nečistota způsobená během výroby vlákna - zbytkové molekuly páry vody (OH - ) ve skle („vodní špičky“) - vyšší pro nižší vlnové délky - absorbce energie -> vibrace / oteplování molekul

- Rayleiův rozptyl – hlavní přispěvovatel útlumu - způsobuje 96% útlumu, vzniká tepelnými kmity krystalické mřížky - nečistoty/částečky ve vlákně - rozptyl světla - závisí na velikosti nečistot - závisí na vlnové délce

částečky nečistot

světelné vlny rozptyl světla


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty ohybem - vnější - mikroohyby (nelze ovlivnit instalací) - makroohyby (závislé na instalaci) - poloměr ohybu < 15x průměr kabelu - nejen zvyšuje útlum, ale také snižuje životnost vlákna (mikrotrhlinky)

makroohyby

mikroohyby


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum Další přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty vnitřní

rozdíly v: průměr vláken

NA

různé profily indexu lomu


Teorie přenosu dat přes optické vlákno – numerická apertura numerická apertura (NA) Světlo mimo kužel „prosakuje“ z vlákna

NA =

- vyjadřuje schopnost optického vlákna navázat z okolí do svého jádra optický výkon - s rostoucí NA roste tato schopnost - velké hodnoty NA znamenají velké hodnoty Q (Theta) -> - více světelného záření bude přeneseno do vlákna - velké hodnoty NA -> více módů ve vlákně - více módů ve vlákně -> menší šířka pásma - velké hodnoty NA -> menší útlum způsobený ohyby vlákna

(n22 – n21) = sin Θ


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum Další přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty spojem – vnější

vzájemná poloha:

posun

osové naklonění


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - další vložné ztráty spojem - vnější

vzájemná poloha: odraz příprava styčné plochy:

4% odraz = 0.36 dB Loss

nerovnosti povrchu nečistoty λ/4

sklon styčné plochy 0.2°°


dB a dBm - dBm lze přepočíst na Waty, udává absolutní výkon - 1watt = 1000mW = 10log10(1000) = 30dBm (ne 30dB)

- dB je relativní jednotka údávající poměr - každé 3dB útlumu = ½ signálu je ztracena


Teorie přenosu dat přes optické vlákno – power budget - PB udává u aktivního prvku možný překlenutelný útlum trasy

SFP má dané hodnoty Tx pow. 3 až -2dBm a Rx Sen. -20dBm - výkonová rezerva je u daného SFP tedy větší nebo rovna 18dB (při W/L 1550nm, tedy útlumu cca. 0,2dB/km = cca. 90km)


Teorie přenosu dat přes optické vlákno optické charakteristiky a jejich vliv na přenosové vlastnosti vlákna termín

efekt

limitace

1

útlum [dB]

útlum trasy

přenosová vzdálenost

2

disperze

rozšíření pulzů a oslabení signálu

šířka pásma a přenosová vzdálenost


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze

- všechny disperze způsobují rozšiřování a zplošťování pulzu - disperze narůstá s délkou a/nebo s vyšší přenosovou rychlostí

Vstupní puls

Výstupní pulz po délce Lx L1

L2 + L2

L1 + L2 + L3


1.10 Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze

2

- disperze přehled, tři základní typy - disperze je rozšiřování a překrývání pulzů v optickém vlákně způsobené rozdíly zpoždění

multimodové vlákno

modální (vidová) disperze

Single-modová vlákna

chromatická disperze [ps/km * nm]

polarizační vidová disperze PMD [ps/√(km)]


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - vidová/módová disperze - zpoždění jednotlivých módů ve vlákně -> rozšíření signálu (pulsu-> 1 puls je nesen X vidy) - první mód se šíří podél osy - strmější mód má delší cestu -> pomalejší - nízká šířka pásma - uvažujeme pouze u multimode vláken - rozdíly zpoždění jsou u gradientních MM vláken v porovnání s MM vlákny se skokovým indexem lomu minimalizovány (ale ne odstraněny)

MM vlákno skoková změna indexu lomu

moderní MM vlákno gradientní změna indexu lomu (OM1, OM2 a OM3 vlákna a GI-POF)

počet módů M = 0.5x(π πxdxNA/λ λ )2 pozn: ~ 680 módů pro NA = 0.2, d = 50µ µm & λ = 850nm ~ 292 módů pro NA = 0.2, d = 50µ µm & λ = 1300nm


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze

2








Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - chromatická disperze - singlemodová chromatické disperze - dominantní typ disperze SM vláken způsobený vlnově závislými efekty - chromatická disperze je kumulativní efekt materiálové disperze, profilové disperze a disperze optické cesty - materiálová disperze je hlavní příčinou chromatické disperze - různé spektrální složky signálu se šíří vláknem rozdílnou rychlostí – rozšiřování pulsu v čase nesmí být větší než 20% šířky pulsu - multimodová chromatické disperze - odpovídá materiálové disperzi, neboť disperze optické cesty a profilová disperze je ve srovnání s ní u MM vláken zanedbatelná

Kompenzace zpravidla rychlosti u 10Gbit/s a vyšší na vzdálenost > 50-80km DCM kompenzační moduly - vláknové - FBG mřížkové)


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - materiálová disperze - optický signál má spektrální šířku (různé vlnové délky) - jednotlivé vlnové délky se šíří různou rychlostí z důvodu nedokonalého materiálového složení vlákna

Intenzita záření

- materiálová disperze je součástí chromatické disperze a je její hlavní složkou

60-100nm

λ


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - disperze optické cesty (Waveguide) - vzniká, když módy vstupují do obalu jádra - závisí na rozměrech vlákna a vlnové délce - u MM ve srovnání s modální disperzí malá – zanedbává se

2w0 světelný „odpad“ 2w0

2Θ

Průměr vidového pole

80% světla v jádru 20% světla v obalu

Numerická Aperatura: NA = sin Θ = (n22 - n12)0.5 = λ / π w0 Příklad: NA = 0.17 a Θ = 9.8°


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - profilová disperze (nelinearita indexu lomu ve středu gradient index vlákna) - jednotlivé vlnové délky vidu (spektrální šířka vidu) se šíří různou rychlostí díky závislosti profilu indexu lomu jádra a pláště na vlnové délce - módy v centru “nejrychlejší“ - módy v centru jsou ovlivněny DMD - “Differential Mode Delay (rozdílové zpoždění paprsků)”, to omezuje šířku pásma , pouze u GI MM OM1 - OM2 má již menší počet vidů a DMD se výrazněji do 1Gbps neprojevuje, - 10Gbps přes MM -> OM3, nebo lépe singlemode - projevuje se pouze při nasazení laseru na GI MM vlákno (zpravidla 10Gbps)

bez DMD, vyšší šířka pásma nutnost pro 10Gbps Ethernet

způsobuje DMD

Šíře vlákna - 0,125mm

Staré MM optická vlákna

Nové MM vlákna optimalizované pro laser (OM3) profil indexu lomu


1.10 Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze

2








Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - polarizační vidová/módová disperze (PMD)

kruhová polarizace

- bereme v potaz pouze - u SM vlákna - při vysoké přenosové rychlosti - při velkých vzdálenostech - u systémů s velmi malou chromatickou disperzí - nesmí být větší než 10% šířky pulsu - mód v optickém vlákně má dvě složky (kruhová polarizace) v průběhu trasy dochází k náhodnému energetickému přelivu mezi vidy, a tak výsledné zkreslení vlivem PMD nelze kompenzovat. - PMD je pro vědu zatím neřešitelný problém - limitující faktor u vláknové optiky „pomalá osa“ n y

y

x

„rychlá osa"nx< n y

zpoždění (PMD)


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - PMD a přenosová rychlost

pozn: PMD pro SM G.652D při 1550nm <0,2ps/km -> zpoždění je 0.000 000 000 0002 s


Teorie přenosu dat přes optické vlákno - shrnutí - šíření optického signálu je ovlivněno nejvíce: - útlumem - závisí na parametrech vlákna - závisí na instalaci / ukončení vlákna - disperzí - závisí na parametrech vlákna - nelineárními vlivy - závisí na přenosové technologii

- optimalizace přenosu je založena na minimalizaci uvedených vlivů: - výběr vhodného přenosového média (vlákna) a zvážení souvisejících jevů - generování světelného signálu - přenos signálu do materiálu (injection) - detekce světelného signálu


Děkuji za Vaší pozornost !

Kontakty: David Navrátil Tel.: 271001077 navratil(zavinac)alternetivo.cz

WWW.ALTERNETIVO.CZ WWW.OPTICKEKABELY.CZ

Historie vláknové optiky

Recommend Documents