Optický přenosový systém

Optický přenosový systém

Vysílač (zdroj světla) převádí elektrické impulsy na světelné

elektroluminiscenční dioda (LED) laserová dioda (dražší)

Přenosové médium (vlákno) přenáší světelný paprsek od zdroje k detektoru

co nejmenší útlum (ztráty)Přijímač (detektor)

převádí světelné impulsy na elektrické fotodioda fototranzistor

Optický přenosový systém

Výhody imunní proti elektromagnetickému rušení přenášený signál nezkreslen

žádné přeslechy velmi malý či žádný šum velmi malý útlum (závisí na homogenitě)

přenos na velké vzdálenosti opakovače cca po 100 kilometrech

velká šířka pásma vysoké frekvence - světlo cca 108 MHz vysoká přenosová rychlost (až 10Gbps)

v Praze páteřní síť CESNETu 1-10Gbps dnes testování 1Tbps

bezpečnost proti odposlechu malý průměr malá hmotnost

Optický přenosový systém

Nevýhody nároky na montáž

problémy při spojování vláken (především jednovidových) cena optických rozvodů

především aktivních prvků a konektorů potřeba školeného instalatéra špatně se dynamicky mění přijímače

Optický přenosový systém

Struktura optického vláknaTři vrstvy

jádro (core) optického vlákna průměr řádově jednotky až desítky m vyrobeno ze skla či plastu

plášť (cladding) optického vlákna sklo či plast jiný index lomu než jádro

plastický obal plní pouze ochrannou funkci

Na rozhraní vrstev vlákna úplný odraz paprsku

musí vstupovat pod určitým úhlem tzv. numerická apertura (viz. fyzika)

Sklo má nízký optický odpor pouze pro tři vlnové délky světla 850 nm 1300 nm 1500 nm

Struktura optického vlákna

Lom a odraz paprsku

Index lomu a vedení paprskuDopadá-li světelný paprsek na rozhraní dvou prostředí

část se odráží do původního prostředí část prochází (láme se) do druhého poměr mezi oběma částmi

závisí na úhlu dopadu paprsku při určitém úhlu dopadu => úplný odraz (beze ztrát)

Při úplném odrazu je paprsek veden vláknemZpůsob vedení paprsku vláknem

ovlivněn optickými vlastnostmi vlákna především indexem lomu na rozhraní jádro-plášť

mění se skokem (s konstantním indexem lomu) mění se plynule (s proměnným indexem lomu)

Dle způsobu vedení paprsku vláknem mnohovidová (multimode fiber) jednovidová (singlemode fiber)

Vedení paprsku vláknem

Rozdělení vláken50-100 m

vícevidové vlákno (multi mode) budí se pomocí LED oproti jednovidovým kratší vzdálenosti (cca 50 km) dále se dělí na

s konstantním (stupňovitým) indexem lomu s proměnným (gradientním) indexem lomu

3-10 m jednovidové vlákno (single mode)

úzké jádro - paprsek se šíří jádrem vlákna rovnoběžně budí se laserem pro spoje na velké vzdálenosti

Mnohovidová vláknaVede více paprsků různých vln. délek

tzv. vidy (modes) Mnohovidové vlákno s konstantním indexem lomu

homogenní jádro (z hlediska indexu lomu) index lomu se mění skokem každá vlnová délka má svoji cestu (vid) menší šířka pásma => menší přenosová rychlost rozptylování => větší zkreslení nejlevnější z optických kabelů použití - LAN

Mnohovidové vlákno s proměnným indexem lomu index lomu jádra vlákna se mění plynule vlákno vidy ohýbá všechny paprsky se šíří stejně rychle menší zkreslení větší šířka pásma použití – telefonní spoje

Mnohovidová vlákna

Přenos vidů vláknem

Jednovidová vlákna Vlastnosti

vedou pouze jediný vid (osou vlákna) bez odrazů delší vzdálenosti (řádově cca 100 km) vyžaduje laserovou diodu

Použití velmi dlouhé telefonní spoje

„jednovidovosti“ se docílí malým průměrem jádra

srovnatelný s vlnovou délkou vidu vyšší nároky na montáž (souosost)

malým rozdílem indexu lomu jádra a pláště paprsek – může „vyletět“ z vlákna (zvláště v ohybech) omezen poloměr ohybu

Jednovidová vlákna

Srovnání vlákenVýhody mnohavidových vláken

relativně nízká cena snazší spojování snazší montáž konektorů velká numerická apertura možnost použití LED

Výhody jednovidových vláken vynikající přenosový výkon bez zkreslení vidovou disperzí větší vzdálenost mezi opakovači

Rozměry vláken

Konektory SC

Konektory ST

Kabely ST-SC

Lámačka a svářečka vláken

Lámačka zachovává kolmost plochy čel vláken

odchylka 0,5°

Svářečka zajišťuje kolmost při spojování

Lámačka

Lámačka

Svářečka

Svářečka