Budowa (schemat ogólny): Podziały światłowodów:
Transkrypt
Budowa (schemat ogólny): Podziały światłowodów:
Światłowody- wiadomości ogólne: Kabel światłowodowy – kabel zawierający jedno lub więcej włókien szklanych prowadzących impulsy. W telekomunikacji wykorzystuje się zwykle światło podczerwone. Kable utworzone z włókien szklanych są odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i mają dużą przepustowość. Przy ich użyciu można osiągać szybkości przesyłania do 100 Gb/s (ok. 12,5 GB/s); najszybsze systemy światłowodowe mogą prowadzić sygnał rzędu kilku Tb/s. Kłopot konstrukcyjny sprawia tylko stosunkowo duży promień zgięcia światłowodu. Musi wynosić on kilka centymetrów, aby było możliwe właściwe wewnętrzne odbijanie i rozchodzenie się światła, a samo włókno nie uległo uszkodzeniu. Podstawowe pojęcia: Dyspersja-jest to tak zwane rozmycie wiązki światła, jest to czynnik niekorzysty, wpływający na zasięg światłowodu. Tłumienie-jest jedną z podstawowych cech światłowodów, określa straty mocy optycznej wynikające z niedoskonałości falowodu. Propagacja- jest to po prostu rozprzestrzenianie się światła. Budowa (schemat ogólny): Światłowód składa się z 3 części: •Rdzeń – jego grubość wynosi w zależności od rodzaju światłowodu od 5 do 50 mikronów. Zbudowany jest najczęściej ze szkła kwarcowego lub plastiku, rzadziej z innych rodzajów szkieł lub materiałów krystalicznych, jak np. szafir. •Płaszcz – jego średnica to ok. 125 µm. Jest wykonany z materiału o mniejszym współczynniku załamania światła, niż rdzeń. Najczęściej są to plastiki, lecz niekiedy także stosuje się szkła z odpowiednimi domieszkami. •Pokrycie – jego zadaniem jest chronienie płaszcza i rdzenia przed mikropęknięciami. Wykonane jest z elastycznych materiałów, jak np. akryl. W procesie technologicznym najczęściej składa się z dwóch lub więcej warstw; łączna średnica to ok. 250 µm. Podziały światłowodów: Ze względu na materiał: •Światłowody szklane (GOF), najczęściej wykorzystywane •Światłowody plastikowe (POF) •Światłowody ze szklanym rdzeniem i plastikowym płaszczem (HCS/PCS, PCF) Ze względu na charakterystykę modową: Jednomodowe-czyli, że światłowód może przenosić jedynie tylko 1 mod (czyli jedna wiązka światła). Nazwa danej Opis Dyspersja (powodowanie jej) Występuje tutaj dyspersja chromatyczna. Dyspersja chromatyczna składa się z dwóch zjawisk: dyspersji materiałowej oraz falowej. Obydwa zjawiska mogą powodować rozmycia sygnału. Dyspersja materiałowa związana jest z różnym współczynnikiem załamania światła dla różnych długości fali. Natomiast dyspersja falowa powodowana jest przechodzeniem wiązki światła przez płaszcz światłowodu. Zasięg 120km Średnia grubość (rdzenia) 8 – 10 mikrometrów (standardowo 9 µm) Wady Można przesyłać jedynie jedną wiązkę światła na raz Zalety Daleki zasięg światłowodu Światłowód jednomodowy. Wielomodowe-czyli, że światłowód może przenosić więcej niż jedną wiązkę światła. Nazwa danej Opis Dyspersja (powodowanie jej) Propagowanie wielu modów przyczynia się do powstawania wewnątrz światłowodu dyspersji modowej, czyli rozmycia sygnału, które przekłada się na znaczne ograniczenie zasięgu transmisji bądź jej szybkości. Rozmycie sygnału spowodowane jest różną drogą między nadajnikiem i odbiornikiem, jaka musi zostać pokonana przez każdy z modów. Wynika to z różnych kątów odbicia wiązki światła od granicy rdzenia. Zasięg 2 km Średnia grubość (rdzenia) 62,5 bądź 50 mikrometrów Wady Mały zasięg światłowodu Zalety Możliwość przenoszenia kilku wiązek światła naraz. Światłowód wielomodowy. Ze względu na rozkład współczynnika załamania: Swiatłowód skokowy W światłowodzie tego typu współczynnik załamania zmienia się skokowo pomiędzy rdzeniem a płaszczem. Mody prowadzone są w rdzeniu pod różnymi kątami, przez co mają różną drogę do przebycia. Prędkość światła zależy od ośrodka, w którym światło się rozchodzi: w próżni ta prędkość wynosi 300 000 km/s, a w światłowodzie 200 000 km/s, dlatego czasy przejścia promieni przez mody światłowodu są różne. 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. Światłowód wielomodowy skokowy. Światłowód gradientowy Rdzeń światłowodu gradientowego ma budowę warstwową. Każda jest inaczej domieszkowana, dzięki czemu współczynnik załamania światła zmienia się w sposób ciągły. Największą wartość ma na osi rdzenia, zaś najmniejszą na granicy z płaszczem. Światłowody gradientowe zapewniają – dla różnych modów (poruszających się po łukach) – tę samą prędkość rozchodzenia wzdłuż modu. Dzieje się tak, gdyż fale rozchodzące się w większej odległości od środka poruszają się w warstwach o mniejszym współczynniku załamania; oznacza to, że mają większą prędkość liczoną wzdłuż drogi poruszania się promienia. Światłowód wielomodowy gradientowy.