Курсова робота
по оптиці
на тему:
волокон ті світловоди для зв'язку
З одержание
Вступ
1. Загальні відомості
2. Волоконно-оптичні системи зв'язку зі спектральним ущільненням каналів
2.1 Джерела світла
2.2 Оптичні підсилювачі
2.3 Волоконні світловоди
3. Підводні волоконно-оптичні системи зв'язку
4. Нові типи одномодових волоконних світловодів для перспектівніх ліній зв'язку
5. Вимоги до волоконних световодам для ліній зв'язку
5.1 Принципи передачі інформації в волоконних світловодах
5.2 Основні види волоконних світловодів
5.2.1 Багатомодові волоконні світловоди
Багатомодові ступінчасті волоконні світловоди
Багатомодові градієнтні волоконні світловоди
5.2.2 Одномодові волоконні світловоди
6. Значення волоконних світловодів для зв'язку
Висновок
Використана література
Вступ ление
волоконний світловод хроматичний дисперсія
Думка, що в майбутньому основний середовищем передачі даних стане волоконна оптика, давно вже стала звичною.
Ринок волоконної оптики знаходиться на підйомі. Підйом цей пов'язаний як з бурхливим розвитком телекомунікацій, де волоконно-оптичні кабелі всюди впевнено тіснять мідні кабелі, так і з черговим підвищенням інтересу до волоконної оптиці в області рішень для локальних мереж. Галузь стоїть на порозі чергового технологічного стрибка, в результаті якого ці рішення повинні стати ще більш доступними для замовників.
Волоконні світловоди завдяки їх специфічним властивостям набули широкого поширення в сучасних системах автоматичного контролю і управління різноманітними об'єктами, процесами і виробництвом.
1. Загальні відомості
волоконних світловодів являє собою тонку кварцову нитку (діаметром близько 0,1 мм), по якій за рахунок повного внутрішнього відбиття може поширюватися світло. Загасання світла в волокні дуже малі (0,1-1,0 дБ/км) і, тому, волоконні світловоди активно використовуються для передачі оптичних сигналів на великі відстані і в широкій смузі частот. Оптичний сигнал, поширюючись по кварцових волокон световоду, не схильний електромагнітним наводкам. Це властивість була використана для створення пасивних волоконно-оптичних датчиків, коли інтенсивність світла, що поширюється по волоконний світловод, змінюється пропорційно вимірюваній величині (температурі, тиску, і т.д.). Однак такий аналоговий оптичний сигнал піддається сильним спотворенням із-дрейфов потужності випромінювання лазера і випадкових загасань інтенсивності світла при вигинах волокна. З цієї причини виникла ідея використовувати частоту в якості інформаційного параметра. У цьому випадку вимірюваний параметр змінює частоту модуляції світла, а не його амплітуду і, тому, такий сигнал не чутливий до довготривалих дрейф і короткочасним флуктуаціям інтенсивності світла в волокні.
У якості перетворювача тиску, прискорення, сили і т.д у частоту модуляції світла використовують механічні мікрорезонаторів. Найчастіше в якості мікрорезонатора використовують мікромостік, витравлені в пластині з кремнію і закріплений з двох сторін. Вимірюване вплив змінює механічне напруження всередині мікрорезонатора і, отже, резонансну частоту його згинальних коливань.
Коливання мікрорезонатора реєструються за допомогою волоконно-оптичного інтерферометра, утвореного частково відбиває поверхнею мікрорезонатора і торцем волоконного світловода. При коливаннях мікрорезонатора змінюється відображає здатність інтерферометра і, тому, світло, відбитий назад у волоконний світловод, буде промодулирован на частоті коливань мікрорезонатора. По зміні частоти модуляції світла, ми можемо судити про значення вимірюваної величини.
Збудження механічних коливань мікрорезонатора здійснюється пульсуючим світлом з волоконного світловода. Мікромостік покритий шаром металу і, тому, коли його центральна частина нагрівається оптичним випромінюванням з волокна, мікромостік згинається. Коливання мікрорезонатора можуть виникнути, якщо Промодулірованний світло з частотою, рівною приблизно частоті власних коливань мікрорезонатора. Щоб сигнал інтерферометра не накладався на збудливий оптичний сигнал, їх розносять по довжинах хвиль випромінювання.
2. Волоконно-оптичні системи святи зі спектральним ущільненням каналів
Принцип роботи таких систем видно на рис. 1. Випромінювання різних довжин хвиль (у даний час, як правило, від незалежних джерел світла), що несе для кожної з них свою інформацію, вводиться в один волоконний світловод за допомогою спеціального пристрою - мультиплексора, посилюється оптичним підсилювачем і поширюється по волоконної лінії зв'язку. На виході лінії зв'язку після оптичного підсилювача випромінювання поділяється по довжинах хвиль за допомогою демультиплексора.
Рис. 1. Принципова схема волоконно-оптичної системи зв'язку зі спектральним ущільненням каналів
Зупинимося коротко на деяких параметрах цих систем. Повна швидкість передачі інформації:
В = Nb,
де N - число спектральних каналів; b - швидкість передачі інформації по одному каналу. В даний час величини b = 2.5; 5; 10; 20; 40 Гбіт/с. Ведуться успішні роботи по збільшенню швидкості передачі інформації одного спектрального каналу до 160 Гбіт/с, при цьому використовується оптичне тимчасове ущільнення інформації. Число спектральних каналів досягає 100 і більше. Смуга посилення сучасних оптичних підсилювачів - 30-80 нм, вона є одним з головних обмежень числа переданих каналів і повної швидкості передачі інформації. Що стосується різниці довжин хвиль (частот) сусідніх каналів (нм), то в даний час ця величина знаходиться, як правило, в діапазоні 0.2 (25 Ггц) - 0.75 (100 Ггц).
Терабітние швидкості в системах зі спектральним ущільненням каналів пред'являють цілком певні вимоги до елементам таких систем, в першу чергу до джерел світла, оптичним підсилювачам і волоконних світловодів, використовуваним в даний час.
2.1 Джерела світла
Широке поширення отримали напівпровідникові лазери з розподіленим зворотним зв'язком, однак у них є істотний недолік - чутливість довжини хвилі випромінювання до зміни температури. Різниця довжин хвиль сусідніх спектральних каналів становить частку нанометра, тому в разі використання напівпровідникових лазерів необхідно здійснювати їх термостабілізація, що здорожує вартість всієї системи. Точність фіксації довжини хвилі джерел світла повинна бути не гірше 0.05 нм. Від подібного недоліку вільні волоконні лазери, зокрема ербіевие, що генерують випромінювання в спектральній області 1.53-1.62 мкм. Вони накачуються лазерними діодами і являють собою ефективний і стабільне джерело світла для систем зі спектральним ущільненням каналів. Ще одним перспективним джерелом є суперконтінуум, генерований у волоконних світловодах допомогою ряду нелінійних ефектів при збудженні досить потужними фемтосекундного імпульсами. Використання оптичних фільтрів дозволяє отримати необхідну кількість джерел світла, що відрізняються довжинами хвиль на задану величину.
2.2 Оптичні підсилювачі
В даний час застосовуються три їх типи: напівпровідникові, ербіевие волоконні і раманівське волоконні підсилювачі. Перші зі згаданих поки не використовуються в системах зі спектральним ущільненням каналів в силу їхньої швидкої динаміки посилення, що приводить до перехресним перешкод між різними спектральни...
