I Dominik Kaniszewski 27 – 05 – 2004 r

1
Ćwiczenie Numer
„ 88 ”
27 – 05 – 2004 r.
WYZNACZANIE PARAMETRÓW :
GEOMETRYCZNYCH I OPTYCZNYCH
ŚWIATŁOWODÓW
Dominik Kaniszewski
Sebastian Gajos
II - Rok studiów dziennych
Kierunek : Fizyka ; gr. – I
CEL ĆWICZENIA :
Wyznaczenie parametrów geometrycznych światłowodu.
Określenie wpływu deformacji światłowodu na transmisję.
CZĘŚĆ TEORETYCZNA :
ŚWIATŁOWÓD :
Światłowód, falowód służący do przesyłania promieniowania świetlnego. Pierwotnie miał postać
metalowych rurek o wypolerowanych ściankach, służących do przesyłania promieniowania
podczerwonego. Obecnie w formie włókien dielektrycznych - najczęściej szklanych, z otuliną z tworzywa
sztucznego, charakteryzującego się mniejszym współczynnikiem załamania światła niż wartość tego
współczynnika dla szkła. Dzielimy je na jedno i wielo modowe (ilość przesyłanych długości fal). W
światłowodach wielomodowych występuje zjawisko zniekształcenia impulsu wyjściowego a co za tym
idzie, zmniejszenie prędkości transmisji i odległości, na jaką może być transmitowana. Do transmisji
danych, zamiast prądu elektrycznego, wykorzystywana jest odpowiednio modulowana wiązka światła
(zapobiega zniekształceniom sygnału), której źródłem może być laser lub dioda LED. Dzięki czemu
możliwa jest transmisja danych do 6,875 Tb/s (osiągnięta w 2000 r.) i przepływ danych jest
zabezpieczony przed niepowołanym dostępem - nie wytwarzają własnego pola magnetycznego w
związku, z czym niemożliwe jest podsłuchanie transmisji. Cechuje go duża odporność na zakłócenia
elektromagnetyczne zewnętrzne, stopa błędów mniejsza niż 10-10 przy najwyższych przepływnościach
binarnych, mała tłumienność jednostkowa (zwykle około 0,20dB/km). Odległości na jakie może być
transmitowany sygnał (w jedno modowym kablu) bez potrzeby dodatkowego wzmacniania wynosi do 80
do 100 km, zaś ich żywotność wynosi 25 lat. Sieci oparte na światłowodach zwane są FDDI (Fiber
Distributed Data Interface). Umożliwiają stosowanie wielu protokołów jednocześnie, co zapewnia
wysokoefektywny transfer danych.
KONSTRUKCJA ŚWIATŁOWODÓW :
Przy budowie światłowodu wykorzystano zasadę prowadzenia fal świetlnych. Najczęściej
światłowody buduje się z dwutlenku krzemu, i tu wykorzystuje się całkowite odbicie na granicy
ośrodków o różnych współczynnikach załamania (światłowód skokowy) lub zakrzywienie promieni
świetlnych (światłowód gradiętowy). Warunkiem propagacji fali elektromagnetycznej jest to, aby jej
promienie odbiły się na granicy rdzenia i płaszcza pod kątem mniejszym od kąta krytycznego (prawo
Snelliussa).
Pierwszy rodzaj światłowodu ma najczęściej trzy warstwy: wewnętrzny rdzeń R, koncentryczny
płaszcz P oraz osłonę zabezpieczającą O. Wytwarza się też światłowody bez zewnętrznego płaszcza i
osłony (włókna światłowodowe jako źródło światła). Dzięki zastosowani płaszcza można uzyskać
wymagane mody światła, a także wzmocnić rdzeń. Osłonę stosuje się do zmniejszenia oddziaływań
między poszczególnymi włóknami w kablach wielomdowych.
2
Drugi rodzaj światłowodów składa się w zasadzie z dwóch warstw: centralny rdzeń o gradiętowym
współczynniku załamania i osłonę zabezpieczającą.
WYTWARZANIE ŚWIATŁOWODÓW :
Światłowody są wytwarzane z bardzo czystego szkła kwarcowego. Płaszcz jest wykonywany z
czystego szkła, podczas gdy do szkła, z którego jest wykonany rdzeń, dodaje się odpowiednią ilość
domieszek - zwykle dodaje się german lub ołów - zwiększających współczynnik załamania w stosunku
do współczynnika załamania w płaszczu.
Wyciąganie nici szklanych z wieloskładnikowej masy szklanej za pomocą cieplnej plastycznej
obróbki mas lub kształtek szklanych. Do najbardziej rozpowszechnionych metod należą:
metoda dwutyglowa (podwójnej dyszy) polegająca na jednoczesnym wyciąganiu niskotopliwej
masy szklanej rdzenia i płaszcza z dwóch współosiowo umieszczonych tygli. Wymagane jest
wcześniejsze oczyszczenie składników z jonów OH, homogenizacji masy szklanej i uformowania
prętów szklanych (średnica 3 - 10 mm, długość 1 - 2 m) zasilających tygiel rdzeniowy i
płaszczowy;
metoda pręt-rura polegająca na przygotowaniu kształtki szklanej w postaci pręta i współosiowo
umieszczonej rurki, podgrzaniu kształtki do temperatury mięknienia szkła i wyciąganiu cienkich
nici.
Wyciąganie nici z kształtek kwarcowych mających na powierzchni inne rodzaje szkła naniesione
metodą reakcji chemicznych. Najbardziej znane są metody CVD (Chemical Vapour Deposition) i
MCVD (Modified CVD), polegające na osadzeniu z fazy gazowej na wewnętrznej powierzchni
kwarcowej związków dwutlenku krzemu domieszkowanego innymi tlenkami bez udziału wodoru
(możliwość osadzenia wielu warstw - nawet kilkuset, o różnych współczynnikach załamania).
Przeciąganie pręta kwarcowego do średnicy rdzenia z jednoczesnym powlekaniem jego powierzchni
organicznymi związkami polimeryzującym.
PARAMETRY ŚWIATŁOWODÓW DIELEKTRYCZNYCH :
WspółRóżnica
Maks. kąt
Dyspersja
Dyspersja
Rodzaj
czynnik
współ- Średnica Grubość Aper- wejścia
międzytura
materiamateriału załamania czynniLiczba
wiązki
rdzenia płaszcza
modowa na
rdzenia R i
numemodów
łowa
na km
ków zała- [um]
światła do
[um]
km
płaszcza P rdze- pła- mania
ryczna światło[ps/nm]
[ns]
nia szcza
[%]
wodu
R: SiO2+GeO2
P: SiO2
R: SiO2+GeO2
P: SiO2
R: SiO2
P: bor-krzem
R: ołów
P: bor-krzemołów
R:Gradiętowy
rozkład wsp.
załamania
R: ołów
P:brom-krzem
1,47
1,45
0,95
2,5
40
0,20
11
1
0
90
1,47
1,45
0,95
10
40
0,20
11
27
46
90
1,45
1,45
0,48
30
40
0,14
8
120
23
90
1,62
1,58
2,5
40
20
0,36
21,1
1400
135
180
1,56
1,54
1,4
średnica
zewnętrzna
100
0,26
15
2000
1
140
1,62
1,52
6,1
50
4
0,56
34
5300
324
180
3
ŚWIATŁOWODY WIELOMODOWE : MMF MULTI MODE FIBER (62,5 MIKRONA I 50 MIKRONÓW).
GRADIENTOWE :
Światłowód gradientowy ma budowę warstwową. Każda jest inaczej domieszkowana, dzięki
czemu współczynnik załamania światła zmienia się w sposób ciągły. Wartość maksymalną przyjmuje na
osi rdzenia zaś minimalną na granicy z płaszczem.
Światłowody gradientowe zapewniają - dla różnych modów (poruszających się po łukach)- tę
samą prędkość rozchodzenia wzdłuż kabla. Dzieje się tak, gdyż fale rozchodzące się w większej
odległości od środka poruszają się w warstwach o mniejszym współczynniku załamania, dzięki czemu
mają większą prędkość liniową.
SKOKOWE :
Jak sama nazwa wskazuje w światłowodzie tym poszczególne mody poruszają się skokowo
dobijając się na granicy rdzeń-płaszcz. Mody wprowadzane są do rdzenia pod różnymi kątami, przez co
mają różną drogę do przebycia. Jak wiadomo prędkość rozchodzenia światła jest stała (w szkle 200000
km/s), dlatego czas przejścia promienia przez światłowód jest różny. Jest to przyczyną tzw. dyspersji
międzymodowej, która powoduje poszerzenie impulsu docierającego na koniec światłowodu. Powoduje
to ograniczenie pasma i odległości, na jaką mogą być przesyłane sygnały. Dyspersja chromatyczna
występuje zarówno w światłowodach jednomodowych jak i w światłowodach wielomodowych. Jest ona
źródłem strat. Dzięki domieszkowaniu, w pewnych granicach, można zmieniać parametry światłowodu,
zmniejszając jego dyspersję chromatyczną.
ŚWIATŁOWODY JEDNOOMODOWE : SMF SINGLE MODE FIBER (5 DO 10 MIKRONA).
W światłowodach SMF sygnał – wytworzony przez laser – prawie wcale nie ulega rozproszeniu
(brak dyspersji międzymodowej). Strumień danych przesyłany jest równolegle do osi i dociera do końca
włókna w jednym modzie tzw. modzie podstawowym (nie ma odbić). Konsekwencją tego faktu jest: mała
średnica włókna zwykle od 5 do 10 mikronów, a także skokowy współczynnik załamania światła. Ten
rodzaj światłowodów nadaje się do dalekosiężnej telekomunikacji światłowodowej, gdyż sygnał może
być transmitowany bez wzmacniania na odległość do 100 km.
4
Należy jeszcze wspomnieć o tym, że technologia wytwarzania tego rodzaju światłowodu jest droga i
wymaga, aby częstotliwość znormalizowana V była mniejsza niż 2,405.
Gdzie:
d - średnica rdzenia światłowodu,
lambda - długość fali optycznej,
n1 i n2 - odpowiednio: współczynniki załamania rdzenia i płaszcza.
Światłowody jednomodowe, narzucają tolerancję rzędu ułamka mikrona, przy wykonywaniu
połączeń rozłącznych za pomocą wtyków. Myśl o realizacji takich czynności w normalnych warunkach
polowych nie była zachęcająca, i zmusiła do poszukiwania innych rozwiązań.
MOŻNA WYRÓŻNIĆ PIĘĆ GENERACJI :
pierwsza generacja długość fali 850 nm i skokowa charakterystyka współczynnika załamania
światła . W roku 1972 amerykańska firma Corning Glass uzyskuje światłowodowe włókno
wielomodowe o tłumienności około 4dB/km dla fali o długości 850nm, co pozwoliło na uzyskanie
pojemności transmisyjnej do 50Mb/s.
druga generacja długość fali 1300 nm. W roku 1987 udało się zbudować światłowód jednomodowy
o prawie zerowej dyspersji i zmniejszonym tłumieniu jednostkowym (do około 0,4dB/km)
trzecia generacja długość fali 1550 nm. Charakteryzuje się najmniejszą tłumiennością jednostkową
(od 0,16 do 0,2 dB/km), co ma bezpośredni wpływ na zasięg (pozwala na zwiększenie odległości
między regeneratorami do około 200km). Podstawową niedogodnością jest występowanie wysokiej
dyspersji (15-20 ps/km*nm).
czwarta generacja wiąże się z wprowadzeniem szerokopasmowych wzmacniaczy optycznych
EDFA, komutacji i zwielokrotnienia falowego WDM.
piątą generację tworzą najnowsze osiągnięcia w zakresie transmisji solitonowej (co teoretycznie
prowadzi do nieograniczonego wzrostu pojemności transmisyjnej BL).
ZALETY ŚWIATŁOWODÓW :
odporność na zakłócenia elektromagnetyczne
brak generacji zakłóceń elektromagnetycznych
brak prądów błądzących
brak różnic potencjałów
mała tłumienność
duża trwałość, rzędu 25 lat
duża prędkość transmisji
niski stopień awaryjności
5
duże odległości między kolejnymi wzmacniaczami sygnału
wysoka niezawodność transmisji
mała waga
małe wymiary
TRANSMISJA SYGNAŁÓW W ŚWIATŁOWODZIE :
Odbicie całkowite wewnętrzne, odbicie światła zachodzące na granicy dwóch ośrodków
przezroczystych charakteryzujących się współczynnikami załamania n1 i n2, n1>n2. Jest to wielkość
charakteryzująca zjawisko załamania fali. Odnosi się zazwyczaj do fali elektromagnetycznej, w
szczególności do światła, ale definiuje się go również dla innych fal (np. akustycznych). Średnica rdzenia
światłowodu: 10 do 50 mm, co daje 10000 odbić na długości 1 m.
Przy współczynniku odbicia 99% doprowadza to do wytłumienia sygnału w stosunku 0.99 do
10000 = 10 do -44.
Dla ciał stałych współczynnik załamania (bezwzględny) zawarty jest (dla światła żółtego linii
sodu) w przedziale 1,3-4,0 (np. dla szkła kwarcowego wynosi 1,46, dla ołowianego 1,75, dla soli
kuchennej 1,54, dla diamentu 2,41). Dla kryształów anizotropowych zależy od kierunku padania fali
(dwójłomność).
Dla cieczy przyjmuje wartości 1,2-1,9 (dla wody 1,33, dla alkoholu etylowego 1,36). Dla gazów
zależy od ciśnienia i temperatury - w warunkach normalnych równy jest praktycznie 1 (jego granice to
1,000035 dla helu i 1,000702 dla ksenonu).
Odbicie całkowite wewnętrzne polega na odbiciu światła zachodzącym bez strat energii, nie
towarzyszy mu załamanie światła. Obserwuje się go, gdy kąt padania (tj. kąt zawarty pomiędzy normalną
do powierzchni a kierunkiem promienia światła) jest większy od tzw. kąta granicznego całkowitego
odbicia wewnętrznego. Wartość tego kąta wyraża się wzorem:
Y=arcsin(n2/n1).
Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest podstawą działania światłowodu, wykorzystywane jest
w wielu przyrządach optycznych, m.in. w niektórych konstrukcjach refraktometrów, pryzmatach
całkowitego odbicia itp.
OKNA TRANSMISYJNE :
Tłumienie zależne od długości fali odgrywa istotną rolę w transmisji światłowodowej. Zależność
ta maleje zgodnie z krzywą Rayleigh'a, z czwartą potęgą długości fali światła. Wyróżnia się trzy okna
przydatne do prowadzenia transmisji o obniżonej tłumienności:
•
I okno transmisyjne - obejmuje fale w okolicy 0,85 µm, dość wysokie tłumienie powyżej 1dB /
km. O atrakcyjności tego okna stanowi dostępność tanich źródeł światła, jednak zakres jego
zastosowań sprowadza się tylko do małych odległości transmisyjnych rzędu kilkunastu
kilometrów.
6
•
•
II okno transmisyjne - na fali l,3 µm, tłumienie około 0,4dB / km, zasięg transmisji od 75 do lOO
km.
III okno transmisyjne - na fali l ,55 µm, tłumienie mniejsze niż 0,2dB / km, zasięg transmisji od
150 do 200 km.
STRATY W ŚWIATŁOWODZIE :
Wszystkie światłowody nawet jednomodowe nie są idealnym medium transmisyjnym. Jedną z
podstawowych wad jest tłumienie sygnału. Spowodowane jest przez straty falowe wynikające z
niedoskonałości falowodu. Ponad to w rzeczywistym światłowodzie występuje: absorpcja (pochłanianie
energii przez cząstki światłowodu), rozpraszanie energii spowodowane zarówno przez fluktuacje gęstości
materiału rdzenia jak i fluktuacjami współczynnika załamania, a także wadami produkcyjnymi (zgięcia,
mikropęknięcia).
TŁUMIENIE MA RÓŻNE ŹRÓDŁA :
straty materiałowe - większość światłowodów wykonana jest ze szkła kwarcowego SiO2. Światło
ulega rozproszeniu z powodu fluktuacji gęstości materiału rdzenia, a ta spowodowana jest
niedoskonałością struktury szkła. Dla czystego szkła kwarcowego stała materiałowa k = 0,8, a
tłumienność spowodowana rozproszeniem Rayleigh'a wynosi dla długości fali widzianej przez
światłowód l=850 nm 1.53 dB/km, dla l=1300 nm 0.28 dB/km, a dla l=1550 nm 0.138 dB/km.
Oprócz rozpraszania Rayleigh'a istnieje silna absorpcja zarówno w podczerwieni, jak i nadfiolecie
związana bezpośrednio z samymi własnościami szkła krzemowego SiO2. Nie pozwala ona na
wykorzystanie jeszcze dłuższych fal do transmisji.
straty falowodowe - wynikają z niejednorodności światłowodu powodowanymi fluktuacjami średnicy
rdzenia, zgięciami włókna, nierównomiernością rozkładu współczynnika załamania w rdzeniu i w
płaszczu, oraz wszelkimi innymi odstępstwami od geometrii idealnego światłowodu cylindrycznego.
Deformacje włókna mające duży wpływ na tłumienie światłowodu to mikrozgięcia i makrozgięcia.
Mikrozgięcia powstają w procesie wytwarzania włókien i są to nieregularności kształtu rdzenia i
płaszcza rozłożone wzdłuż włókna losowo lub okresowo. Wywołują w światłowodzie
wielomodowym mieszanie się modów i ich konwersję w mody wyciekające do płaszcza. W
światłowodzie
jednomodowym
mikrozgięcia
powodują
natomiast
rozmycie
modu.
Tłumienie wywołane makrozgięciami, czyli wywołane fizycznym zakrzywieniem włókna
światłowodowego, jest pomijalnie małe dla promieni zakrzywień większych od kilku centymetrów.
Mniejsze powodują zmianę współczynnika załamania w obszarze zgięcia, co także prowadzi do
tworzenia się modów wyciekających i uwidacznia się efektem świecenia włókna na powierzchni.
straty mocy sygnału powodowane są również przez przesunięcia, rozsunięcia oraz wzajemny obrót
światłowodów.
absorpcja w zakresie pasm użytecznych (0,8 - 1,5 µm) jest niewielka, wzrasta natomiast przy
niewielkiej nawet koncentracji zanieczyszczeń metali Fe, Cu, Cr, a zwłaszcza jonów OH. Jest to
proces nieodwracalny, wynikowa tłumienność zależy od rodzaju domieszek oraz od sposobu ich
koncentracji. Ponadto powyższe zanieczyszczenia powodują selektywny wzrost tłumienia, wybór
okien transmisyjnych wynika z konieczności pominięcia tych pasm absorpcyjnych.
DYSPERSJA :
Dyspersja jest to zjawisko poszerzenia (rozmycia) impulsu. Powodowana jest przez to, że światło
przy określonej długości fali ma odpowiednią szerokość widma. Im szersze widmo tym więcej promieni
przemieszcza się w rdzeniu. Promienie te przebywają różną drogę, przez co czas przebycia promienia
przez włókno jest różny. W rezultacie na wyjściu pojawia się szerszy impuls, który rośnie wraz ze
wzrostem długości światłowodu. Przepływność transmisyjna włókna jest więc określona przez to, jak
blisko siebie można transmitować kolejne impulsy bez ich wzajemnego nakładania się na siebie (przy
zbyt bliskich impulsach nie ma sposobu ich rozpoznania). Dyspersja ogranicza długość światłowodu
przez który może być transmitowany sygnał. Rozróżnia się dwa typy dyspersji. Dyspersję
międzymodową występującą w światłowodach wielomodowych, oraz dyspersję chromatyczną
występującą w włóknach jednomodowych.
7
dyspersja modowa - występuje w światłowodach wielomodowych. Impuls światła wiedziony przez
światłowód jest superpozycją wielu modów, z których prawie każdy, na skutek różnych kątów odbicia od
granicy rdzenia, ma do przebycia inną długość drogi między odbiornikiem a nadajnikiem. Dyspersja
modowa światłowodów skokowych przekracza znacznie wszystkie pozostałe dyspersje. Dodatkowo z
powodu dużego tłumienia jednostkowego tych włókien docierający sygnał ma wyraźnie inny kształt i
mniniejszą amplitudę. Zniekształcenie to rośnie wraz z długością światłowodu. Ograniczenie dyspersji
modowej i zwiększenie pasma światłowodów wielomodowych do 1200 MHz*km uzyskano
wprowadzając włókna gradientowe.
dyspersja chromatyczna - z racji tego, że światłowody jednomodowe propagują tylko jeden mód, nie
występuje tutaj zjawisko dyspersji międzymodowej. Uwidacznia się natomiast inny, dotychczas
niewidoczny rodzaj dyspersji, dyspersja chromatyczna. Składają się na nią dwa zjawiska: dyspersja
materiałowa i falowodowa.
Dyspersja materiałowa powodowana jest zmianą współczynnika załamania szkła kwarcowego w
funkcji długości fali. Ponieważ nie istnieje źródło światła ściśle monochromatyczne, gdyż każdy impuls
światła składa się z grupy rozproszonych częstotliwości optycznych rozchodzących się z różną
prędkością, docierający po przebyciu fragmentu włókna mód charakteryzuje się rozmyciem w czasowym.
Dyspersja falowa częściowo powodowana jest wędrowaniem wiązki przez płaszcz światłowodu.
Szybkość rozchodzenia się zależy od właściwości materiałowych płaszcza.
Wykorzystanie w systemach światłowodowych większych długości fali przede wszystkim ok.
1300 nm, zamiast 830÷900 nm wykorzystywanych w pierwszych systemach, przynosi poważne korzyści
jeśli chodzi o dyspersję, gdyż dyspersja materiałowa w tym obszarze długości fali jest praktycznie równa
zeru. Co więcej, w miarę doskonalenia procesu produkcji włókna, zaczęło się okazywać, że dla bardzo
suchych (o małej zawartości jonów OH) rodzajów szkła, można uzyskać dla fali 1300 nm wartości
tłumienności znacznie poniżej 3÷5 dB/km, jakie uzyskiwano dla 850 nm i z wielu źródeł pojawiły się
doniesienia o uzyskaniu dla fali 1300 nm wartości tłumienności rzędu od 1 do 0,5 dB/km. Później
uzyskano dla fali 1550 nm tłumienność rzędu 0,2 dB/km.
MULTIPLEKSOWANIE :
W celu zapobiegnięcia stosowania kilku - oddzielnych - równolegle prowadzonych włókien
światłowodowych dla każdego transmitowanego sygnału stosuje się multipleksowanie umożliwiające
przesyłanie kilku sygnałów za pomocą jednego włókna. Są trzy sposoby multipleksowania sygnału.
Multipleksowanie z podziałem czasu. Przesyłane sygnały dzielone są na części, którym później
przypisywane są czasy transmisji. Najpierw przesyłana jest pierwsza część pierwszego sygnału potem
pierwsza część drugiego sygnał itd. Gdy, zostaną przesłane wszystkie pierwsze części, do głosu
dochodzą drugie części sygnału. Multipleksowanie tego rodzaju jest odpowiednie zwłaszcza do
przesyłania sygnałów cyfrowych. Multipleksery cyfrowe łączą na ogół do 16 linii wejściowych.
Multipleksowanie z podziałem częstotliwości (FDM). Multipleksowanie tego rodzaju zwiększa
przepustowość sytemu transmisyjnego. Jest to układ w którym kanały sąsiadują ze sobą. Przesyłane
sygnały są przetwarzane na zmiany częstotliwości następujące wokół pewnej środkowej
częstotliwości nośnej, z tym zastrzeżeniem, że każdy sygnał ma inną częstotliwość środkową.
Multipleksowanie tego rodzaju jest odpowiednie do przesyłania sygnałów analogowych. Jak
wiadomo szum wzmacniaczy elektrycznych zwiększa się znacznie w zakresie większych
częstotliwości, a transmitowane sygnały optyczne w systemach o przepustowości 10 - 30 Gbit/s
ulegają degradacji wskutek dyspersji chromatycznej. FDM ma dwie zalety: 1) zwiększa liczbę
kanałów, 2) zmniejsza ograniczenia spowodowane tłumiennością i dyspersją. Bardzo interesującym
przykładem systemu zwielokrotnienia z podziałem częstotliwości jest wielokanałowy koherentny
system rozgłoszeniowy o dużej gęstości rozmieszczenia kanałów częstotliwościowych. System tego
rodzaju może się składać z sześciu kanałów optycznych rozmieszczonych co 2,2 GHz (jest to
najmniejsza możliwa odległość międzykanałowa, przy której nie powstaje interferencja). Do
generowania kanałów wykorzystuje się lasery, które muszą dawać stabilny sygnał o pojedynczej
częstotliwości, przestrajanej w sposób ciągły w granicach 1000 GHz. Modulacja realizowana jest za
pomocą metody FSK.
8
Multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM - ang. Wavelength Division Multiplexing).
Przesyłany sygnał pochodzi z oddzielnych źródeł. Każdemu sygnałowi przypisana jest jego własna
długość fali. System z modulacją WDM może pracować przy różnych długościach fali różniących się
tylko o 5 nm. Sygnały po stronie odbiorczej rozdziela się za pomocą np. siatki dyfrakcyjnej,
pryzmatu lub wielowarstwowych filtrów interferencyjnych. Multipleksowanie z podziałem długości
fali, ze względu na swoją zasadę działania, może być realizowane tylko w systemach optycznych.
ZMNIEJSZENIE TŁUMIENNOŚCI I DYSPERSJI
ORAZ DOPASOWANIE ICH CHARAKTERYSTYK WIDMOWYCH :
Charakterystyka widmowa tłumienności i charakterystyka widmowa dyspersji są ważnymi
parametrami charakteryzującymi włókno światłowodowe. Zmniejszenie tych parametrów jest głównym
celem licznych badań. Obie te charakterystyki są zależne od struktury i technologii produkcji włókna.
Główną przyczyną tłumienia jest rozproszenie światła i absorpcja. Zarówno dla światłowodu
gradientowego jak i jednomodowego tłumienność głównie zależy od składowej wewnętrznego
rozproszenia nieelastycznego (Rayleighowskiego), która jest odwrotnie proporcjonalna do czwartej
potęgi długości fali.
TABELE POMIARÓW I WYNIKÓW :
Lp.:
1.
2.
3.
Wartość
średnia
Np.:
PARAMETRY GEOMETRYCZNE ŚWIATŁOWODU
Próbka X
Próbka Y
xr
xp
yr
yp
27
28
26
98
98
96
35
34
35
99
102
103
xr
27
1wyginanie
Ilość obrotów
U1w
N:
[V]
0,5
0,280
1,0
0,340
1,5
0,312
2,0
0,318
2,5
0,314
3,0
0,296
3,5
0,314
4,0
0,332
4,5
0,315
5,0
0,307
5,5
0,306
6,0
0,312
6,5
0,319
7,0
0,326
7,5
0,324
8,0
0,322
8,5
0,330
9,0
0,333
xp
97,333
yr
34,666
WPŁYW DEFORMACJA ŚWIATŁOWODU NA TRANSMISJĘ
1prostowanie 2wyginanie 2prostowanie 3 wyginanie 4 wyginanie 5 wyginanie
U1p
U2w
U2p
U3w
U4w
U5w
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
0,327
0,270
0,329
0,372
0,309
0,339
0,330
0,280
0,320
0,350
0,393
0,333
0,324
0,364
0,281
0,360
0,389
0,335
0,318
0,342
0,325
0,351
0,325
0,337
0,291
0,331
0,310
0,344
0,332
0,381
0,287
0,328
0,324
0,341
0,340
0,362
0,310
0,315
0,357
0,336
0,334
0,353
0,324
0,319
0,340
0,340
0,325
0,350
0,333
0,306
0,310
0,339
0,342
0,357
0,410
0,312
0,350
0,320
0,365
0,370
0,324
0,322
0,394
0,350
0,342
0,374
0,295
0,330
0,362
0,314
0,356
0,270
0,274
0,304
0,365
0,328
0,385
0,373
0,355
0,305
0,392
0,341
0,330
0,369
0,332
0,342
0,360
0,351
0,421
0,355
0,309
0,335
0,322
0,362
0,391
0,344
0,295
0,321
0,210
0,345
0,364
0,343
0,282
0,326
0,321
0,346
0,349
0,339
yp
101,333
Średnia :
UŚRw UŚRp
[V]
[V]
0,314 0,328
0,339 0,325
0,352 0,303
0,335 0,322
0,340 0,301
0,333 0,306
0,330 0,334
0,333 0,332
0,332 0,322
0,335 0,380
0,339 0,359
0,316 0,329
0,342 0,320
0,334 0,374
0,359 0,346
0,351 0,316
0,341 0,253
0,339 0,302
9
WNIOSKI Z ĆWICZENIA :
Na podstawie wyznaczonych w doświadczeniu parametrów geometrycznych
światłowodu umieszczonych w pierwszej tabeli możemy stwierdzić , że jest to światłowód
eliptyczny. Błędy jakimi zostało obarczone doświadczenie spowodowane były
nieprawidłowym odczytaniem pomiarów szybko zmieniającego się napięcia , oraz
niedokładnym zmierzeniem parametrów geometrycznych zmiażdżonych i pokrzywionych
światłowodów .