Περιεχόμεναδιάλεξης - UCYPage 3 ΜάθημαHMY 455 : ΣυστήματακαιΔίκτυαΕπικοινωνιώνμεΟπτικέςΊνες Γ. Έλληνας,

Page 1

Γ. Έλληνας, Διάλεξη 3, σελ. 1Μάθημα HMY 455 : Συστήματα και Δίκτυα Επικοινωνιών με Οπτικές Ίνες

3η ΔιάλεξηΟπτικές ίνες II


Περιεχόμενα διάλεξης

• Ιδιότητες οπτικών ινών• Εξασθένηση (Attenuation)• Διασπορά (Dispersion)

• Ορισμός εξασθένησης• Αιτίες εξασθένησης

Page 2


Διαμεσημβρινές ακτίνες(Meridional Rays)

Μία διαμεσημβρινή ακτίνα βρίσκεται σε επίπεδο που περιλαμβάνει τον

άξονα συμμετρίας της ίνας.


Στρεβλές ακτίνες(Skew Rays)

Μία στρεβλή ακτίνα βρίσκεται σε επίπεδο μετατοπισμένο κατά μια απόστασηR από τον άξονα συμμετρίας της ίνας. Η ακτίνα ακολουθεί ελικοειδή τροχιά. Η προβολή της στο εγκάρσιο επίπεδο είναι ένα κανονικό πολύγωνο, όχιαναγκαστικά κλειστό.

Page 3


Υποβαθμισμός σήματος στις οπτικές ίνες(Signal Degradation in Optical fibers)

Το πιο απλό τηλεπικοινωνιακό σύστημα οπτικών ινών είναιένα σύστημα point-to-point στο οποίο ένας οπτικός πομπόςκαι ένας δέκτης είναι ενωμένοι με μια οπτική ίνα (πχυπερατλαντικές ζεύξεις)

Informationsource

Informationrecipient

Opticaltransmitter

Opticalreceiver

Opticalfiber


• Στις ιδανικές ίνες, “ότι σήμα μπαίνει μέσα πρέπει να βγαίνει έξω”:

f (t) f (t - τ)

L τ = Ln1/c

Υποβαθμισμός σήματος στις οπτικέςίνες

Page 4


Στην πραγματικότητα, το σήμα που περνά μέσα από την ίνα υποβαθμίζεται λόγω:

• εξασθένισης (attenuation (i.e. optical signal loss))• διασποράς (dispersion (i.e. optical signal distortion))

input pulse

Pin Pout

output pulseΗ εξασθένιση δεν επηρεάζει το πλάτος του σήματος – απλώς μειώνει την ισχύτου σήματος (Attenuation does not affect the temporal width of the input pulse, it simply reduces the power)

Υποβαθμισμός σήματος στις οπτικέςίνες


Υποβαθμισμός σήματος στις οπτικές ίνες:Διασπορά

• Εάν η εξασθένιση ήταν η μόνη πηγή του υποβαθμισμού του σήματος, τότε δεν θα είχαμε πρόβλημα λόγω της ύπαρξης των οπτικών ενισχυτών:

• Δυστυχώς, η οπτικές ίνες παρουσιάζουν επίσης διασπορά ....

1 001 00

fiber

Input bit stream Output bit stream:attenuated

1 00

Original bit stream

OPTICALAMPLIFIER

Page 5


p (t) p(t - τ)

pIN (t)

t

pOUT (t)

tτ

tτ

tτ

Μόνο εξασθένηση• Μείωση στην ισχύ του παλμού

Εξασθένηση και Διασπορά• Μείωση στην ισχύ του παλμού

• Pulse spreading

fiber

Καμία αλλαγή στηνμορφή του σήματος

Τα σήμα που μπαίνει μέσα στην ίνα δενείναι το ίδιο με το σήμα που βγαίνει έξω


Η πλειοψηφία των οπτικών ζεύξεων είναι ψηφιακές:

Page 6


Ορισμοί


Ορισμός dBΟ λόγος δύο μεγεθών R μπορεί να εκφραστεί σε decibel (dB)

R(dB) = 10log10R

Π.χ. Λόγος σήματος προς θόρυβο

SNR (dB) = 10log10(S/N)

όπου S, N οι ισχείς σήματος και θορύβου, αντίστοιχα.

Page 7


Οι μονάδες dB και dBm

Η μονάδα dB χρησιμοποιείται σε ευρεία κλίμακα στον σχεδιασμό οπτικώνζεύξεων γιατί:

Επιτρέπει τις διάφορες συνεισφορές απώλειας και απολαβής (loss and gain contributions) να συμπεριλαμβάνονται χρησιμοποιώνταςπρόσθεση/αφαίρεση, παρά πολλαπλασιασμό/διαίρεση. (Αυτό χρειάζεταιεάν χρησιμοποιούμε γραμμικές μονάδες απολαβής/απώλειας)Η λογαριθμική φύση του dB επίσης επιτρέπει μεγάλους λόγους (large ratios) να εκφράζονται με πιο μικρούς αριθμούς (more manageable numbers) και επιτρέπει επίπεδα ισχύς (power levels) που διαφέρουν κατάπολύ (by many orders of magnitude) να είναι εύκολα συγκρίσιμα.


Οπτικός ενισχυτής με απολαβή (gain) (σεγραμμικές μονάδες (linear units)) του G :

POUT (mW) = G PIN (mW)

Ορίζουμε την απολαβή G σε dB ως ακολούθως:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

IN

OUT

PPG 10log10)dB(

Οι μονάδες dB και dBm

Page 8


Οι μονάδες dB και dBmRatio dB

10N 10 N

1000 30

100 20

10 10

1 0

0.1 -10

0.01 -20

0.001 -30

10-N - 10 N

Ratio dB

2N 3.01 N

8 9.03

4 6.02

2 3.01

1 0

0.5 -3.01

0.25 -6.02

0.125 -9.03

2-N - 3.01 N


-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 200

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

dB

Pow

er R

atio

Page 9


Στις οπτικές επικοινωνίες είναι χρήσιμο να έχουμελογαριθμική μετρική μονάδα (logarithmic measure) τηςαπόλυτης ισχύς σε οποιοδήποτε σημείο μέσα στο σύστημα. Αυτό μπορούμε να το καταφέρουμε με την μονάδα dBm, ηοποία υποδηλώνει σχετική οπτική ισχύ πάνω σε λογαριθμικήκλίμακα με σημείο αναφοράς το 1 mW:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

mW1)mW(log10)dBm( 10

PP

Ορισμός του dBm


Η χρησιμότητα του dBm είναι ότι είναι συμβατό με τις μονάδες dB γιααπολαβή/απώλεια.

Για παράδειγμα, ξέρουμε ότι εάν έχουμε ισχύ 1 mW και πολλαπλασιάσουμεμε απολαβή 2 (gain of 2), παίρνουμε 2 mW.

Τώρα να κοιτάξουμε το ίδιο παράδειγμα με dB και dBm. Οι αντίστοιχεςτιμές της ισχύς είναι 0 dBm and 3 dBm; Και ο παράγοντας 2 αντιστοιχεί σε3 dB.

Μπορούμε δηλαδή να πούμε ότι εάν πάρουμε ένα σήμα με ισχύ 0 dBm τοπεράσουμε μέσα από ένα οπτικό ενισχυτή με απολαβή 3 dB, η ισχύς τουσήματος στην έξοδο θα είναι 0 + 3 = 3 dBm.

Γιατί dBm?

Page 10


)mW()mW( INOUT PGP =

{ } { }{ })mW(loglog

)mW(log)mW(log

1010

1010

IN

INOUT

PG

PGP

+=

=

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

+=⎭⎬⎫

⎩⎨⎧

mW1)mW(log10log10

mW1)mW(log10 101010

INOUT PGP

)dBm()dB()dBm( INOUT PGP +=

Παράδειγμα


Στις ψηφιακές επικοινωνίες, ο βασικός στόχος είναι ναελαχιστοποιήσουμε τον αριθμό των bits που λαμβάνονται λανθασμένα(bit errors). Ένα τυπικό BER για συστήματα τηλεπικοινωνιών είναι 10-9 -10-15.

Ακόμη ένας στόχος είναι να μεγιστοποιήσουμε την απόσταση μεταξύαναγεννητών (repeater spacing) L για ένα δεδομένο ρυθμό δεδομένων(given bit rate) BT. Αυτές οι δύο παράμετροι συνδυάζονται για να μαςδώσουν το γινόμενο ρυθμό δεδομένων-απόσταση αναγεννητών (bit-rate - repeater spacing product).

Για ένα δεδομένο BT, η ελάχιστη επιτρεπόμενη ισχύς στην φωτοδίοδοονομάζεται η ευαισθησία του δέκτη (receiver sensitivity) PR.

Το κλάσμα των μεταβιβασμένων bits πουλήφθηκαν λάθος (Bit Error Rate (BER))

Page 11


Εξασθένιση στις Οπτικές Ίνες


Εάν η οπτική ισχύς από μία δίοδο λέιζερ δίνεται από PS, τότε η ολικήεπιτρεπόμενη απώλεια στην ζεύξη δίνεται από:

Δηλαδή, losslink αντιπροσωπεύει την απώλεια που επιτρέπεται μεταξύ τηςεξόδου της οπτικής πηγής και της εισόδου στην φωτοδίοδο:

Opticaltransmitter

Opticalreceiver

Optical fiber loss = losslink

PR (mW)PS (mW)

Απώλεια Ζεύξης

R

Slink P

Ploss =

Page 12


• Σε μια οπτική ίνα: εξασθένιση για κάθε μονάδα μήκους (attenuation is per unit length), δηλαδή όσο πιο μακριά ή ίνα τόσο πιο μεγάλη η εξασθένιση.

• Η οπτική ισχύς σε (mW) μειώνεται εκθετικά καθώς το φώς ταξιδεύει μέσα στηνίνα:

P(z) = P(0) e -Az

P(z): Ισχύς σε απόσταση z (at a distance z down the fiber)P(0): Ισχύς στην είσοδο της ίνας (power at input to fiber)A: Σταθερά εξασθένισης (attenuation constant (per unit length): nepers per m)(neper (Np) unit expressing the ratio of two numbers as a natural logarithm; the ratio r corresponds to (1/2) ln r nepers. One neper is equal to about 8.685 890 decibels, and in generaln nepers equal 20n/(ln 10) decibels.

Εξασθένιση (Attenuation)


( )ALeLP

P1010 log10

)()0(log10 =⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∴

• Για μία ίνα με μήκος L (σε Kms), η εξασθένιση σε dB είναι:

• Ξέρουμε ότι log10 x = ln x / ln 10, και παίρνουμε:

10log10[P(0)/P(L)] = 10 [ln(eAL)/ln(10)] = [10/ln(10)]AL = 4.343AL = αFL

αF είναι η εξασθένιση στην ίνα ανά μονάδα μήκους σε dB/km(fiber attenuation per unit length, in units of dB/km)

Εξασθένιση

Page 13


• Η εξίσωση της οπτικής ισχύος στις ίνες σε mW είναι:,

P(z) = P(0) e -Az

Εάν πάρουμε τους λογάριθμους:

10 log10 P(L) = 10 log10 {P(0) e -AL}= 10 log10 {P(0)} + 10 log10 {e -AL}= 10 log10 {P(0)} - AL 10 log10 {e}

P(L) in units of dBm

P(0) in units of dBm αFL in units of dB



Διαχείριση Ισχύος σε μια ζεύξη(Link Power Budget)

Η διαχείριση ισχύος σε μια ζεύξη καθορίζει πόση οπτική ισχύς μπορεί να απολεσθεί μεταξύ τουπομπού και του δέκτη για μια δεδομένη ευαισθησία του δέκτη και μια δεδομένη ισχύ στονπομπού. (The link power budget determines how much power can be lost between the transmitter

and the receiver for a given receiver sensitivity (which depends on the bit rate) and transmitter power output.)Μονάδες dB και dBm χρησιμοποιούνται στην διαχείριση ισχύος.

αFLmax = PS - PR

PS (dBm) PR (dBm)αFL (dB)

LASER PHOTODIODEfiber

Page 14


Οπτική Ισχύς / Ηλεκτρική Ισχύς

Γιατί η ηλεκτρική ισχύς διαφέρει από την οπτική ισχύ?Εξάλλου, ισχύς είναι ισχύς, ηλεκτρική η οπτική, και οι μονάδες είναι οιίδιες, πχ Watts (W).

Η απάντηση έρχεται μέσα από την μετατροπή από τα ηλεκτρονικά σήματαστα οπτικά μέσω πχ διόδους λέιζερ και στην αντίστοιχη μετατροπή απόοπτικά σε ηλεκτρονικά σήματα μέσω των φωτοδιόδων.

Στα LEDs και διόδους λέιζερ, φωτόνια δημιουργούνται με επανασύνδεσηηλεκτρονίων-τρυπών (electron-hole recombination). Τα ηλεκτρόνιαπαρέχονται από ένα ρεύμα εισαγωγής (injection current).


Iin PLD

Σε χρονικό διάστημα T,Ne ηλεκτρόνια εισάγονται...

...στην ίδια χρονική περίοδο,Np φωτόνια εκπέμπονται

Κβαντική απόδοση(quantum efficiency): e

pLD N

N=η

TqNI e

in = ThfN

P pLD =

q = electron charge, h = Planck’s constant, hf = photon energy

Άρα ο αριθμός των φωτονίων που εκπέμπονται σε ένα χρονικόδιάστημα T είναι ανάλογος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων που εισάγονται

Παράδειγμα: Δίοδος Λέιζερ

Page 15


Με άλλα λόγια, η οπτική ισχύς στην έξοδο του LD είναι άμεσαανάλογη (directly proportional) στο ρεύμα οδηγός (drive current).

Παρόμοια ανάλυση για τις φωτοδιόδους, με την διαφορά ότι για τις φωτοδιόδους παράγουμεηλεκτρόνια με εισαγωγή φωτονίων, και το ρεύμα που δημιουργείται είναι άμεσα ανάλογο μετην οπτική ισχύ στην είσοδο της φωτοδιόδου.

Παράδειγμα: Δίοδος Λέιζερ

Poptical ∝ IΣε αντίθεση, η ηλεκτρική ισχύς είναι άμεσα ανάλογη στο τετράγωνοτοθ ρεύματος: Pelectrical ∝ I2

που σημαίνει: 2opticalelectrical PP ∝


• Σε γραμμικές μονάδες (πχ. mW), μπορούμε να γράψουμε:

Όπου k είναι κάποια σταθερά (μονάδες mW-1). Παίρνοντας λογάριθμουςέχουμε:

2opticalelectrical PkP =

{ }optical

opticalelectrical

Pk

PkP

1010

21010

log20log10

log10log10

+=

=

δηλαδήPelectrical (dBm) = constant + 2 Poptical (dBm)


Page 16


Κλίση = 2 dB

Poptical (dBm)

Pelectrical (dBm)

• Για κάθε 1 dB αύξηση/μείωση στην οπτική ισχύ, έχουμε2 dB αύξηση/μείωση στην ηλεκτρική ισχύ

• => 1 οπτικό dB ≡ 2 ηλεκτρικά dB



electrical bandwidth

optical bandwidth

electrical 3 dB point

optical 3 dB point

frequency

current ratio iout(jω)/ iin(jω)

1.0000.7070.500

Οπτικό Εύρος Ζώνης/ Ηλεκτρικό ΕύροςΖώνης

(Note: the default BW definition is electrical BW)

Page 17


Εάν κοιτάξουμε το ηλεκτρικό πεδίο για ένα οδεύον κύμα που σχετίζεται με τοφώς, η εξασθένιση μπορεί να θεωρηθεί ότι μας οδηγεί σε μια περιβάλλουσαφθοράς (If we look at the electric field travelling wave associated with light, attenuation can be thought of as leading to a decaying envelope):



107

106

105

104

103

102

101

0.13000 BC 1000 AD 1900 1966 1979 1983

OpticalLoss(dB/km)

Egyptian

Venetian

Optical glassOptical fiber

Εξέλιξη απώλειας σε γυαλί

Page 18


Source: C-L Chen, Elements of Optoelectronics & Fiber Optics

Διάφορες πηγές εξασθένησης τηςοπτικής ισχύος στις ίνες


Φασματική απορρόφηση

Μηχανισμοί εξασθένισης :

1. Απορρόφηση υλικού2. Σκέδαση Rayleigh3. Κατασκευαστικές ατέλειες4. Μη γραμμικότητες

Page 19


Απορρόφηση (Absorption): Εξαρτάται από το υλικό και τις προσμίξειςΕνδογενής απορρόφηση από άτομα στο υλικό των ινώνΕξωγενής απορρόφηση από άτομα ξένων σωμάτων (impurity atoms)Απορρόφηση από ατομικές ατέλειες στο γυαλί (atomic defects in glass)

Σκεδασμός (Scattering): Λόγω του ανομοιογενούς υλικού (inhomogeneous material)

Σκεδασμός Rayleigh Σκεδασμός Mie

Ακτινοβολία (Radiation): Λόγω των διακοπών (discontinuities), πχ κάμψεις τωνινών (e.g. bending of fiber)

Μικρο-κάμψεις και Μεγαλο-κάμψεις (Macrobends and microbends)

Αιτίες εξασθένησης στις ίνες


Απορρόφηση υλικούΔιακρίνεται σε ενδογενή και εξωγενήΕνδογενής απορρόφηση: Ηλεκτρονιακή διέγερση (λ<0.4 μm)Ταλαντώσεις του μορίου SiΟ2 (λ>7 μm)

Εξωγενής απορρόφηση:Ηλεκτρονιακή διέγερση μεταλλικών προσμίξεων (Fe, Cu, Co, Ni, Mn, Cr)Ταλάντωση ΟΗ-1 (2.73, 1.39, 1.24, 0.95 μm)

Page 20


Εξωγενής απορρόφηση είναι τις περισσότερες φορές ο κύριοςπαράγοντας απορρόφησης και προκαλείται από μέταλλα (σίδηρο, κοβάλτιο, χαλκό και χρώμιο) και ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ). Οι αρχικέςίνες είχαν μεγάλη συγκέντρωση ξένων σωμάτων νερού καιπαρουσίαζαν μεγάλη απορρόφηση του φωτός.Στις μοντέρνες ίνες (χαμηλό OH), απώλειες λόγω εξωγενήςαπορρόφησης έχουν μειωθεί σημαντικά. («Στέγνωμα» των ινών σεαέριο χλωρίου για να φύγει το νερό).Η συγκέντρωση των ιόντων OH και μετάλλου στις ίνες για ναέχουμε επιτρεπόμενες απώλειες είναι ένα στο δισεκατομμύριο ήλιγότερο (one part per billion or less).

Απώλειες απορρόφησης: εξωγενείς


Φάσμα απορρόφησης για ΟΗ στο διοξείδιο τουπυριτίου (Absorption spectrum for OH in silica)

Page 21


Ενδογενής απορρόφηση συμβαίνει λόγω των ζωνών ηλεκτρονιακήςδιέγερσης (electronic absorption bands) στην περιοχή UV και των ζωνώνατομικών ταλαντώσεων κοντά στην περιοχή IR. Αυτές οι απώλειεςσυσχετίζονται με το υλικό της ίνας και μας δίνουν το κατώτατο όριο για τηναπορρόφηση.

Με άλλα λόγια, απώλειες λόγω απορρόφησης δεν μπορεί να είναιμικρότερες από αυτό το όριο.

Εξασθένιση που προκαλείται από ενδογενή απορρόφηση στις περιοχές UV και IR εξαρτάται από το μήκος κύματος ως ακολούθως:

Απώλειες απορρόφησης: ενδογενείς

αUV = AUV exp (λUV / λ)

αIR = AIR exp (-λIR / λ)


Ex

z

-

-+

+ ++ +

+ +-

-

--

-

-Solid material

Ions form a lattice

Το ΗΜ κύμα (φώς) αναγκάζει τα ιόντα να ταλαντεύονται στην συχνότητα του κύματος. Κάποια ενέργεια χάνεται στις ταλαντώσεις του πλέγματος (θερμική ενέργεια)The EM wave (light) forces ions to vibrate at the frequency of the wave; some energy is then lost by being coupled into lattice vibrations (heat).

Απορρόφηση πλέγματος

Page 22


Μηχανισμοί σκεδασμού έχουν σαν αποτέλεσμα την μεταβίβαση μέρους ήόλης της οπτικής ισχύς γραμμικά από ένα τρόπο διάδοσης σε έναδιαφορετικό τρόπο. Υπάρχουν 2 κύριοι μηχανισμοί σκέδασης:(Scattering mechanisms cause the transfer of some or all of the optical power contained in one propagating mode to be transferred linearly into a different mode. There are two major types of scattering:)

Σκέδαση Rayleigh: Προκαλείται από τυχαίες ανομοιογένειες που συμβαίνουν σεμικρή κλίμακα σε σύγκριση με το μήκος κύματος.

Σκέδαση Mie: Συμβαίνει σε ανομοιογένειες όπου η διακοπή (discontinuity) είναισυγκρίσιμη με το μήκος κύματος.

Απώλειες λόγω σκέδασης(Scattering losses)


+-

Incident wave Through wave

Scattered wave

Dielectric particle smaller than wavelength

Scattered waveScattered wave

Το ΗΜ κύμα προκαλεί διπολικές ταλαντώσεις στα διηλεκτρικά σωματίδια που συναντά. Τασωματίδια τότε συμπεριφέρονται σαν διπολικές αντένες και εκπέμπουν κύματα σε πολλέςκατευθύνσεις. (The EM wave forces dipole oscillations in the dielectric particle that it encounters. The particle then acts like a dipole antenna, radiating waves in many directions.)

Σκέδαση Rayleigh (Rayleigh scattering)

Page 23


Σκέδαση RayleighΜικροδιακυμάνσεις της πυκνότητας SiΟ2⇒Μικρομεταβολές δ.δ. σε κλίμακα << λ

4/Ra C λ=

4

dB0.7 0.9 km m

Cμ

⎡ ⎤= − ⎢ ⎥

⎣ ⎦

όπου:


Η σκέδαση Rayleigh εξαρτάται από το λ-4, δηλαδή αRayleigh = AR λ-4

1200 1400 1600Wavelength (nm)

Atte

nuat

ion

(dB

/km

)

1.0

0.1

Σκέδαση Rayleigh (Rayleigh scattering)

Page 24


Ενδογενής απορρόφηση σε οπτικές ίνες απόδιοξείδιο του πυριτίου (Intrinsic attenuation for a pure silica fiber)


Πειραματική μέτρηση εξασθένισης σε οπτικές ίνες απόδιοξείδιο του πυριτίου με πολύ χαμηλές απώλειες(Measured attenuation for ultra-low loss silica fiber)

Page 25


Το προφίλ της εξασθένισης σε σχέση με το μήκοςκύματος παίζει μεγάλο ρόλο στο να αποφασίσουμετα μήκη κύματος που θα χρησιμοποιήσουμε για ταοπτικά συστήματα επικοινωνιών:

• Πρώτο παράθυρο: 850 nm περιοχή• Δεύτερο παράθυρο: 1300 nm περιοχή• Τρίτο παράθυρο: 1550 nm περιοχή

«Παράθυρα» λειτουργίας(Windows of operation)


Loss of modern fibers

«Παράθυρα» λειτουργίας

Page 26


Κατασκευαστικές ατέλειεςΜικροδιακυμάνσεις της ακτίνας πυρήνα ⇒Μικρομεταβολές δ.δ. σε κλίμακα ~ λ (σκέδαση Mie)

ΚαμπυλώσειςΜικροκάμψειςΑπώλειες ισχύος λόγω κακής ευθυγράμμισηςσυγκολλήσεων, συνδετήρων, κ.λ.π.


Critical bend radiususually 3 - 4 cm for sm fiber

Απώλειες ακτινοβολίας συνήθως συμβαίνουν στις καμπές των οπτικών ινών(Radiation losses usually occur at bends in the optical fiber):

Απώλειες ακτινοβολίας (Radiation losses)

Page 27


Απώλειες ακτινοβολίας επίσης συμβαίνουν όταν έχουμε μικρο-κάμψεις λόγω της πίεσης σεμερικά σημεία της ίνας(Radiation losses also occur at microbends introduced due to uneven pressures in cabling of fiber:)

Απώλειες ακτινοβολίας


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18Radius of curvature (mm)

10−3

10−2

10−1

1

10

102αB (m-1) for 10cmof bend

λ= 633 nmλ= 790 nmV≈2.08V≈1.67

© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

Measured microbending loss for a 10 cm fiber bent by different amounts of radius of curvature R. Single mode fiber with a core diameter of 3.9 μm, cladding radius of 48μm, Δ = 0.004, NA = 0.11, V = 1.67 and 2.08.

Απώλειες ακτινοβολίας

Page 28


Απώλειες από ίνα σε ίνα

Μη ευθυγράμμιση των ινών όταν τις ενώνουμε μαζίπροκαλεί απώλειες.Μόνιμες ενώσεις (splices), παρουσιάζουν απώλειες.«Γυμνή» ίνα: χωρίς συνδετήρες (connectors)Fiber pigtail: Ένα συνδετήρα στην μια άκρη και«γυμνή» ίνα στην άλλη άκρη (one connector on one end, other end left bare)Fiber patchcord (connectorised fiber): συνδετήρες καιστις δύο άκρες


Core

Απώλειες από ίνα σε ίνα

Longitudinalmisalignment

Lateralmisalignment

Angularmisalignment

diagrams are exaggerated!

Page 29


Μη γραμμικά φαινόμεναΕξαναγκασμένη σκέδαση

RamanBrillouin

Μη γραμμική διάθλασηΑυτοδιαμόρφωση φάσηςΕτεροδιαμόρφωση φάσης

Μίξη τεσσάρων κυμάτων


Καταπολέμηση εξασθένισηςΕξάλειψη προσμίξεωνΧρήση υλικών (γυαλιών) με μικρή ενδογενήαπορρόφηση στο μακρινό υπέρυθροΠροσεκτική καλωδίωσηΜετάδοση μικρών οπτικών ισχύωνΧρήση οπτικών ενισχυτώνΠροηγμένες τεχνικές σχεδίασης (π.χ. Ίνες φωτονικώνκρυστάλλων)

Page 30


Τελικά….

Μπορεί να φαίνεται ότι το μήκος κύματος1550 nm πρέπει να χρησιμοποιείται (έτσισυμβαίνει σε πολλά μοντέρνα συστήματα) αλλά, η εξασθένιση δεν είναι η μόνημορφή υποβάθμισης του σήματος σε μιαοπτική ίνα…

Documents

Περιεχόμεναδιάλεξης - UCYPage 3 ΜάθημαHMY 455 : ΣυστήματακαιΔίκτυαΕπικοινωνιώνμεΟπτικέςΊνες Γ. Έλληνας,