'

Распространение света в оптоволокне

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Распространение света в оптоволокне Выполнила: Кременецкая Ольга, гр. 21611


Слайд 1

Определения Оптоэлектроника — раздел физики и техники, связанный с преобразованием электромагнитного излучения оптического диапазона в электрический ток и обратно. Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна.


Слайд 2

Преимущества и недостатки ВОЛС Преимущества оптоволокна: Высокая частота передачи сигнала ? широкая полоса пропускания ? высокая скорость передачи информации (теоретически – до 1 Тбит/с); Увеличение скорости в 2 раза: передача сигнала одновременно в двух направлениях, использование волн двух перпендикулярных поляризаций. Частотное уплотнение по оптоволоконным линиям связи - передача разных сигналов на разных длинах волн. Низкие потери (0,2-0,3 дБ/км при ?=1,55). Потери не зависят от частоты передачи сигнала; Нечувствительность к электромагнитным помехам ? отсутствие искажений; Малый вес и размер; Пожаро- и взрывобезопасность; Сложность прослушки сигнала без нарушения приема/передачи ? информационная безопасность (???). Недостатки ВОЛС: Хрупкость; Сложность изготовления; Снижение эффективности с течением времени; Дороговизна оборудования, монтажа и обслуживания. Электроника отстает от оптики по частотам.


Слайд 3

Устройство оптоволокна 2 слоя: сердцевина оболочка + защитная оболочка. Строение подводного оптоволоконного кабеля: 1. Полиэтилен. 2. Лавсановая плёнка. 3. Витые стальные провода. 4. Алюминиевый "водный барьер". 5. Поликарбонат. 6. Медная или алюминиевая трубка. 7. Углеводородный гель. 8. Оптоволокно.


Слайд 4

Устройство оптоволокна Передача света в оптоволокне – эффект полного внутреннего отражения ? n2 > n1. Например: n1 = 1.474, n2 = 1.479 Разница между n1 и n2 ~ 1% В стеклянном волокне n меняется с помощью легирования: B2O3, F – уменьшают n; GeO2, P2O5 – увеличивают n. По материалу оптоволокно делится на: стеклянные волокна; стеклянные волокна с пластиковой оптической оболочкой (PCS); пластиковые волокна. Стандартные диаметры сердцевины и оболочки (мкм): Обозначения: 8/125, 62.5/125… диаметр человеческого волоса ?100 мкм.


Слайд 5

Одномодовое диаметр сердцевины 7-9 мкм. ступенчатое (SF) 2) со смещенной дисперсией (DSF) с ненулевой смещенной дисперсией (NZDSF) Многомодовое: Ступенчатое d сердцевины 100 – 970 мкм. Типы оптоволокна Иногда - более сложная структура профиля. с сохранением поляризации напрягающие оболочки Градиентное d сердцевины 50, 62.5, 85 мкм.


Слайд 6

Дисперсия сигналов в оптоволокне Качество оптоволокна: Модовая Причина: лучи с разными углами падения проходят различные расстояния. Только в многомодовых системах. Хроматическая: Материальная (молекулярная) Причина: зависимость n световода от ? Волноводная Причина: ~20% энергии распространяется по оболочке. Зависит от геометрических и др. свойств волновода. Дисперсия – расплывание светового импульса по мере его движения по оптоволокну. Качество: Потери Полоса пропускания Информационная емкость Поляризационная Причина: различная скорость двух взаимно перпендикулярных поляризационных составляющих моды Проявляется в одномод. системах при ? >2,4 Гбит/с.


Слайд 7

Закон Бугера: , W0 – сигнал на входе, ? - коэффициент затухания (дБ/км), L – длина волокна. Одномодовое волокно: ? ~0.2 дБ/км, пластиковое: ?~ 300 дБ/км. Затухание сигнала Причины потерь мощности: Поглощение собственное поглощение в материале световода Причины: в УФ-области – переходы между энергетическими уровнями атомов, в ИК-области – многофотонные и колебательные возбуждения молекул; SiO2: ? = 9.2 мкм, гармоники: 2.2, 3.8, 4.4 мкм. примесное концентрация примеси 10-6 вес.ч.: потери на дефектах атомной решетки.


Слайд 8

Затухание сигнала Причины потерь мощности: Рассеяние: рассеяние Релея (на микрочастицах с размерами d<< ?), ~ ?-4 рассеяние Ми (d >>?) минимальный теоретический предел затухания: 2.5 дБ при 820 нм 0.24 дБ при 1300 нм 0.012 дБ при 1550 нм Потери при изгибах: угол падения луча становится меньше критического, не наблюдается полного внутреннего отражения. уменьшение прочности волокна. микроизгибные макроизгибные


Слайд 9

Затухание сигнала Причины: Ионизирующее излучение Причина - разрыв связей в молекулах ? появление свободных связей ? появление неоднородностей ? усиление поглощения. Зависит от: типа легирующей добавки, диаметра сердцевины, типа оболочки. Технологические разбросы параметров световода эллиптичность сердцевины, флуктуации ее диаметра, нарушения закона распределения n по сечению… ? рассеяние энергии. Появление и рост микротрещин. Причины: при вытягивании волокна, под воздействием механических напряжений, химических реагентов (влаги, кислорода). Влияние температуры: изменение n сердцевины и оболочки ? перераспределение энергии между модами ? потеря мощности основного сигнала. разные коэффициенты теплового расширения ? увеличение числа микроизгибов. Потери на стыках Потери на входе и выходе Причина: рассогласование численных апертур волокна и источника/приемника ? - максимальный угол ввода света в волокно.


Слайд 10

Спасибо за внимание!


×

HTML:





Ссылка: