Optické komunikace

Optické komunikace.

1. Úvod.

Výhody použití optických spojů:

1. Velká šířka přenášeného pásma.

2. Úplná elektrická izolace (vylučuje nebezpečí elektrického zkratu).

3. Imunita vůči elektrostatickému a elektromagnetickému rušení.

4. Není nebezpečí jiskření a ohně.

2. Optická vlákna.

2.1 Šíření světla v optickém vlákně.

1. Vlákna se skokovou změnou indexu lomu.

Světlo se jimi šíří úplným odrazem. V praxi se užívají vlákna, která obsahují jádro a vnější plášť ze skel s různým indexem lomu

1. jednovidová vlákna – mají velmi malý průřez jádra → pouze jeden vstupní úhel → může se jimi šířit pouze jeden vid

2. mnohovidová vlákna – mají velký průřez jádra → světlo může vstupovat do vlákna pod různými úhly → šíří se jimi více vidů.

1. Vlákna s plynulou změnou indexu lomu (gradientní).

Mají po celém průřezu proměnný index lomu, světlo se jimi šíří postupným ohybem.

2.3 Disperze.

1. Vidová disperze – různé vidy se šíří vláknem po rozdílné dráze stejnou rychlostí → na konec vlákna dorazí v různou dobu → způsobí deformaci tvaru pulsů → snížení rychlosti přenosu dat. Omezení vidové disperze – použitím jednovidového vlákna nebo vlákna gradientního.

2. Chromatická (spektrální) disperze – pro světla s různou vlnovou délkou má daná látka rozdílný index lomu → různé vlnové délky světla se šíří týmž prostředím různou rychlostí → na konec vlákna dorazí v různou dobu → způsobí deformaci tvaru pulsů → snížení rychlosti přenosu dat. Omezení chromatické disperze – použitím monochromatického světla (světla s co nejužším spektrem).

2.4 Charakteristiky optických vláken.

1. Numerická apertura (NA).

Je to sinus maximálního úhlu, z něhož přicházející paprsky se uvnitř vlákna budou ještě šířit.

1. Vazební ztráty.

   1. ztráty NA

Pokud je NA přijímacího vlákna menší, potom se část přijímaného světla nebude vláknem šířit.

1. ztráty průřezem jádra

Lze je potlačit kompresí světelného paprsku.

1. ztráty Fresnelovým odrazem

Vznikají při spojení dvou vláken s rozdílnými indexy lomu jejich jader. Lze je snížit užitím vhodné optické látky (nebo lepidla – epoxidové pryskyřice), která přizpůsobí indexy lomu jader vláken, svařením konců vláken.

1. odchylka os

2. oddálení konců vláken

3. nerovnost ploch

Nutné zajistit, aby plochy byly opticky rovné a řez byl veden pod úhlem 90° k ose vlákna.

1. znečištění

Způsobuje omezení přenosové rychlosti.

Chromatická disperze – její vliv snižujeme použitím co nejužšího frekvenčního pásma světelného zdroje, uplatňuje se převážně v jednovidových vláknech se skokovou změnou indexu lomu, u mnohovidových vláken se používá sklo, které nepodporuje chromatickou disperzi (index lomu vlákna se pro různé vlnové délky liší jen nepatrně).

Vidová disperze –projevuje se především u mnohovidových vláken se skokovou a plynulou změnou indexu lomu.