Historie vláknové optiky

Historie vláknové optiky - datuje se přes 200 let zpět - 1790 francouzský inženýr Claude Chappe vynalezl optický telegraf - 1840 Daniel Collodon a Jacque Babinet dokázali pokusy, že světlo může být vedeno podél tryskající vody -> využíváno u fontán - 1854 John Tydall popularizoval vedení světla prostřednictvím demonstrace proudu vytékající vody ze sudu - 1880 Alexandr Graham Bell si nechal patentovat telefoní systém využívající optiky (ten neobstál v konkurence s metalickým řešením) - cca. 1900 Zjištěno, že ohnuté skleněné tyčky vedou světlo ->aplikace v lékařství (dentální iluminátory) - 1920 John Logie Baird (UK) s Clarence Hansellem (US) patentovali možnost přenosu obrazu prostřednictvím svazku optických vlnovodů - 1930 Heinrich Lamm poprvé demonstroval přenos obrazu nepřístupných částí lidského těla pomocí svazku optických vláken - 1954 Abraham van Hell (NL) a Harold Hopkins (UK) nezávisle na sobě publikovali možnosti přenosu obrazu prostřednictvým svazku opt. vláken, přenosy na krátkou vzdálenost (75cm) - 1955 Lawrence Curtis (US) vyvinul vlákna se skleněným pláštěm pro endoskopii

Historie vláknové optiky - 1960 - Theodore Maiman demonstroval první LASER (Light Ampllification by Stimulated Emission of Radiation) - 1960 - vlákna se skleněným pláštěm měla útlum 1dB/m!! - 1961 Elias Snitzer demonstroval možnost výroby jednovidového vlákna, demonstrována podobnost s vlnovody pro milimetrové vlnové délky - pro použití v telekomunikacích je stále však problém s příliš vysokým útlumem - skupina v Standard Telecomunications Laboratory vedená původně Antoni Karbowiakem studovala příčinu útlumu optických vláken - 1966 příčina útlumu zjištěna v nečistotách (absorbce), již je možné vyrobit vlákno s útlumem 30dB/km při λ=633nm - 1970 Bells laboratoře oznámily objev polovodičového laseru s kontinuálním vyzařováním, Corning demonstruje vlákno 17dB/km - 1975 45Mbps spoje s nutností opakovače každých 10km, útlum cca 3dB/km - 1987 1,7Gbps spoje s nutností opakovače každých 50km - 1988 první trans-atlantický telefonní optický kabel (TAT-8, Anglie a Francie -> USA, 40.000 tel. linek)

Výhody použití optického vlákna -vynikající přenosová charakteristika velká šířka pásma, praktické laboratorní maxima-> - rok 1999 SIEMENS - 3,2Tbit/s (dosaženo DWDM systémem s 80 λ, každá 40Gbps) - rok 2001 NEC 11Tbit/s - rok 2011 NEC 101Tbit/s (single core, 370x 273Gbps), 165km - rok 2013 NEC + CORNING 1,05Petabite/s (multi core 12x), 52km - nízké útlumy - zlepšením čistících metod materiálů se dnes dosahuje velice nízkého měrného útlumu (0,2 0,35dB/km) - dosažení delších vzdáleností než u metalických rozvodů - překlenutelné vzdálenosti bez dalších zesilovačů cca. 100km - s EDFA zesilovači i několik set a více kilometrů - imunní vůči elektromagnetickým interferencím - nevyzařuje žádný EM signál - odolnost proti elektromagnetické interferenci (EMI) - odolnost proti radiové interferenci (RFI) - neexistuje crosstalk mezi jednotlivými vlákny - bezpečnost, optiku lze jen obtížně odposlouchávat - na rozdíl od metalického vedení není možné získat použitelný optický signál z vlákna, aniž by se nesnížil přenášený výkon, pokud se sníží je možné na koncovém zařízení detekovat - atraktivní pro přenosy dat v bankovnictví, armádě atd. - malé rozměry a nízká hmotnost - optické vlákno má průměr 0,25mm, optické kabely mají tedy menší rozměry - do optického kabelu cca.5mm průměru lze vměstnat až 144 vláken)

Výhody použití optického vlákna - flexibilita a dobré mechanické vlastnosti - vysoká pevnost vláken v tahu - vlákna lze i snadno ohýbat a zkrucovat aniž by toto mělo výraznější vliv na přenosové parametry (do jisté meze) - optické kabely díky menším rozměrům a váze se lépe skladují, transportují a instalují - srovnatelná životnost s metalickými kabely - jediné médium pro všechny aplikace a prostory - většinou jsou optické kabely dielektrické - nevznikají problémy se zemními smyčkami (propojení dvou a více budov s rozdílnými potenciály - malé rozměry jsou vhodné díky malým rozměrům např. pro památkově chráněné budovy - různé konstrukce kabelů pro odlišné potřeby a prostory - podrobněji v další části školení - systémová spolehlivost a jednoduchost - vyplívá přímo z malého útlumu vláken - malý útlum znamená delší opakovací úseky a tak i menší počet průběžných zesilovačů - menší pravděpodobnost poruchy a tedy i větší spolehlivost - nízké pořizovací náklady - k výrobě netřeba strategických surovin -> menší náchylnost k cenovým výkyvům - pár SM vláken je dnes levnější než CU pár (vlákno SM G652D cca. 5-7EUR/km (výrobní cena bez dopravného a bez marží dodavatelů ) - menší cena kabelu v porovnání s pokládkou -> vyplatí se instalovat větší počet vláken v kabelu

Trendy v LAN sítích - velký objem přenášených dat - každé tři roky desetinásobek - nutná vysoká přenosová rychlost - vede k častým změnám kabeláže - 1991 - Cat 3, 1995 - Cat 5, 2000 Cat 6, 2010 -Cat 6a - optické vlákno je zárukou dlouhodobosti investice - min. 15-20 let - flexibilita - rychlý vývoj a změny požadavků některých firem - časté střídání nájemců v administrativních budovách - heterogenní objekty - kanceláře, obchody, kina v jednom objektu P B X P B X - nízké náklady - integrace telefonie - koncepty FTTO, FTTD

Trendy v přístupových sítích - nároky na šířku pásma jsou rok od roku větší - způsobeno masovým nástupem vysokorychlostního internetu, IP TV a VoIP aplikací - IP TV a VoIP navíc mimo šířky pásma náročné i na latence -> ústup Wi-Fi hlavně na páteřních spojích, nahrazuje se optickými SM vlákny - objem dat přenesený v roce 1992 v české republice internetem je menší než objem dat přenesený dnes jediným uživatelem!!! - nárůsty kapacit v řadu násobků ročně - boom u poskytovatelů budujících FTTB (typicky panelové sídliště a nové developerské projekty - vznikající FTTH projekty Graf zobrazuje šířku pásma na jednoho koncového uživatele - jednoznačný trend přechodu na kabel

Výroba optických vláken - preforma - polotovar pro výrobu optických vláken - v podstatě skleněná tyč o průměru cca. 1 až 5cm mm a délce 40cm až několik metrů - z největších preforem lze vyrobit vlákno až několik set km bez přerušení - zachované proporce mezi jádrem a pláštěm vlákna - preforma již obsahuje dva materiály s rozdílným indexem lomu - jádro je z materiálu SiO 2 - plášť je rovněž SiO 2 s příměsí např.ge pro zvýšení indexu lomu - používány 2 způsoby výroby - usazování preformy z chloridů SI a GE na kovovou tyč (velmi přesné, pro složité indexy lomu, avšak pomalé) - nanášení materiálu jádra na vnitřní stranu skleněné trubice (používanější, rychlejší)

Výroba optických vláken - výroba preformy plášť - SiCl 4 + O 2 1600 C SiO 2 + 2Cl 2 jádro-sicl 4 + GeCl 4 + 2O 2 1600 C SiO 2 + GeO 2 + 4Cl 2 SiCl 4 skleněná trubka GeCl 4 hořák O 2 H 2 O 2

Výroba optických vláken - z preformy se na tažných věžích vytahuje optické vlákno při teplotě cca. 2000 o C - konec preformy je tažen gravitací - zpočátku se taví na vyšší teplotu, utvoří se kapka, ta se odstřihne, až poté se vlákno zavede do soustavy napínacích kladek - na cívku se navíjí až vlákno přesných parametrů, několik prvních desítek metrů je nepoužitelných - díky stejnoměrné tažné síle je zachován stejný útlum v celé délce vlákna - rychlost tažení má vliv na průměr vlákna, pro běžná vlákna cca. 10-50m/min - rychlost řízena podle průměru vlákna - teplota pece je pro dodržování parametrů vlákna také regulována - vlákno musí rovnoměrně pomalu chladnout -> věže jsou často přes několik pater

Základní rozměry vlákna MM vs. SM základní dělení vláken - multimode 50/125 a 62,5/125 - typicky do 2km, nižší šíře pásma - s velkým jádrem se zvětšuje i počet drah po nichž paprsky procházejí -> vidová disperze - singlemode 9/125 - až několik set km, velká šíř. pásma - malé jádro pouze jeden kruhově polarizovaný vid ->není vidová disperze vlákno pracuje na principu totálního odrazu světla - rozdílný index lomu u jádra a pláště - liší se cca. o 1% - jádro má index vyšší než plášť plášť vlákna 125µm jádro vlákna Xµm (X = 9, 50 či 62.5) pouze tudy putuje světlo primární ochrana (barevný akrylát) 250µm

Teorie standardy pro Ethernet (E, FE, GE, 10GE) 10BASE-T Standart specifikovaný vlnová délka přenosové médium dosah nm Standart přenosové médium dosah nm nestíněná či 100m - 10GBASE-CX4 metalická kabeláž 15m - stíněná metalická (InfiniBand kabeláž Cat5e, rozhraní) Cat6 10GBASE-T metalická kabeláž 100m - 6A nestíněná či stíněná 100BASE-TX nestíněná či 100m - 10GBASE-SR multimode vlákna 26m 850 stíněná metalická kabeláž Cat5e, Cat6 100BASE-FX multimode vlákna 2km 850, 1310 multimode vlákna 300m 850 OM3 singlemode vlákna 5-200km 1310, 1550 10GBASE-LRM multimode vlákna 220m 1310 1000BASE-T nestíněná či stíněná metalická kabeláž Cat5e, Cat6 1000BASE-SX multimode vlákna (50um) multimode vlákna (62.5um) 1000BASE-SX+ (long reach) multimode vlákna (50um) multimode vlákna (62.5um) 1000BASE-SX+ (long reach) obousměrně po jednom MM vlákně specifikovaný 10GBASE-LX4 multimode vlákna 300m 1310 100m - 10GBASE-LR singlemode vlákna 10km 1310 550m 850 10GBASE-ER singlemode vlákna 40km 1550 275m 850 10GBASE-ZR singlemode vlákna 80km 1550 2km 1310 10GBASE-EZR singlemode vlákna 120km 1550 2km 1310 2km 1310/ 1550 40GBASE-CR4 metalický kabel 8 žil 1000BASE-LX singlemode vlákna 5-40km 1310 40GBASE-SR4 (4x10G Parallel VCSEL, 4x10G PIN) multimode vlákna 550m 1310 40GBASE-LR4 (4x10G CWDM DFB, 4x10G PIN) 1000BASE-XD singlemode vlákna 50km 1550 multimode vlákna 8x OM3 / OM4 8x singlemode vlákna 10m - 100/ 150m 850 vlnová délka 10km 1270-1330 1000BASE-ZX singlemode vlákna 60-80km 1550 100GBASE-CR10 metalický kabel 20 7m - žil 1000BASE-EZX singlemode vlákna 80-200km 1550 100GBASE-SR10 multimode vlákna 100/ 150m 1310 20x OM3 / OM4 (150m) 1000BASE-BX obousměrně po jednom SM vlákně 10-60km 1310/ 1550 100GBASE-LR4 (4x25G LAN DWDM EML,4x25G PIN) 8x singlemode vlákna 10km 1295,56-1309,14 1000BASE-BX long reach obousměrně po jednom SM vlákně 80-160km 1510/ 1590 100GBASE-ER4 8x singlemode vlákna 40km 1295,56-1309,14

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo rychlost šíření elektromagnetického vlnění (rychlost světla ve vakuu) C 0 = vlnová délka x Frekvence C 0 = 299793 km / s poznámka: rentgenové záření (λ = 0.3 nm), Radiové vlny (λ = 10 cm ~ 3 GHz) i infračervené záření (λ = 840 nm) mají stejnou rychlost ve vakuu

Teorie přenosu dat přes optické vlákno index lomu Snellův zákon (změna směru šíření v látce) n 1 α 1 úhel lomu β90 sklo s nepatrně nižší hustotou styčná plocha α 2 α 2 α in α out sklo s nepatrně vyšší hustotou n 2 lom totální lom totální odraz n 1 < n 2 and α in = α out) (mezní úhel)

Teorie přenosu dat přes optické vlákno index lomu - typy profilů indexu lomu optické vlákno Skokový Index (SI) Gradientní Index (GI) profil Indexu lomu single mode (SM) multi mode (MM) multi mode (MM) - 9/125µm (GOF) - 980/1000 µm (POF) R&M - 50/125 µm (GOF) - 500/750 µm (POF) - 62.5/125 µm (GOF) - 200/230 µm (PCF) - 120/490 µm (POF) Low water peak Dispersion shifted Non zero dispersion shifted rozměry

Teorie přenosu dat přes optické vlákno index lomu přenos dat principielně využívá totální odraz světla rozdílný index lomu jádra a pláště vlákna index lomu n bezrozměrná fyzikální veličina pro průhledné a čiré látky lze index lomu považovat za konstantu rychlost světla C 0 ve vakuu je 299793 km / s rychlost světla C n je vždy nižší nežli ve vakuu - u optického vlákna SM je rychlost šíření cca. 0,6-0,7 x rychlost světla a) MM vlákno skokový index lomu (POF) b) MM vlákno gradientní index lomu (50 a 62,5/125) c) SM vlákno skokový index lomu n = C 0 / C n n - Index lomu (n = 1 ve vakuu) n - závisí na vlastnostech materiálu (tzv. optická hustota) poznámka: n vzduch = 1,0003, n sklo = 1,5000

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - jak se světlo šíří optickým vláknem? různé cesty, kterými se světlo šíří optickým vláknem se nazývají módy světlo je elektormagnetické vlnění trojdimenzionální - každý mód/vid má více složek -> polarizace lineární sinusoida spirála

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo Vlnová délka 3000km 30km 300m 3m 3cm 0.3mm 3µm 30nm 0.3nm 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 Frekvence [Hz] NF Rozsah VF Rozsah Mikrovlnný rozsah Světlené záření Rentgeové záření Analogová telefonie AM Rádio TV & FM Rádio Mobilní telefonie Mikrovlnná trouba Rentgenový snímek

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo okem viditelné vlnové délky asi 380 750nm Singlemode Multimode aktuálně využívané optické pásmo - SM vlnové délky 1270nm 1620nm - MM vlnové délky 850nm 1300nm

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - světlo vlnový rozsah optického vlnění Přenos dat přes Optická vlákna Vlnová délka [nm] 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 Singlemode Multimode 2x10 14 3x10 14 5x10 14 1x10 15 Frekvence [Hz] aktuálně využívané optické pásmo - SM vlnové délky 1270nm 1620nm - MM vlnové délky 850nm 1300nm Infračervené záření Viditelné světlo UV Záření další používané vlnové délky - 405 nm - InGaN blue-violet laser, in Blu-ray Disc and HD DVD drives - 473 nm - bright blue laser pointers, still very expensive - 532 nm - bright green laser pointers, possibly frequency doubled 1064nm IR lasers - 635 nm - better red laser pointers, same power subjectively 5 times as bright as 670 nm one - 650 nm - DVD drives, laser pointers - 670 nm - cheap red laser pointers - 785 nm - Compact Disc drives

Teorie přenosu dat přes optické vlákno optické charakteristiky a jejich vliv na přenosové vlastnosti vlákna termín efekt limitace útlum 1 [db] útlum trasy přenosová vzdálenost 2 disperze rozšíření pulzů a oslabení signálu šířka pásma a přenosová vzdálenost

1 Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - útlum - jednotkou je decibel (db) a je kumulativní (útlumy se sčítají) - každé 3dB útlumu = poloviční výkon měřený na přijímači - např. útlum 10dB = 10% výkonu měř. na přijímači v optickém vlákně ztráty signálu závisí - na délce spoje a samozřejmě na typu vlákna, - na vlnové délce (závislost útlumu na W/L popisuje útlumová křivka vlákna) - a na vnějších vlivech (ohyby, spoje) CWDM/DWDM multiplex každá komponenta má daný vložný útlum, je třeba s ním kalkulovat a navrhnout vhodné aktivní prvky s dostatečným výkonem P in Vlákno délka spoje P out Ohyby (makro a mikro ohyby)

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - útlumová křivka -> popisuje vliv vlnové délky na útlum SM G652.B útlumová špička (waterpeak) díky OH- iontům ve skle eliminace útlumových špiček u novějších vláken G652.C/D SM G652.D

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum vlastní útlum optického vlákna - materiálová absorpce - způsobuje 3-5% útlumu - chemická nečistota způsobená během výroby vlákna - zbytkové molekuly páry vody (OH - ) ve skle ( vodní špičky ) - vyšší pro nižší vlnové délky - absorbce energie -> vibrace / oteplování molekul - Rayleiův rozptyl hlavní přispěvovatel útlumu - způsobuje 96% útlumu, vzniká tepelnými kmity krystalické mřížky - nečistoty/částečky ve vlákně - rozptyl světla - závisí na velikosti nečistot - závisí na vlnové délce částečky nečistot světelné vlny rozptyl světla

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty ohybem - vnější - mikroohyby (nelze ovlivnit instalací) - makroohyby (závislé na instalaci) - poloměr ohybu < 15x průměr kabelu - nejen zvyšuje útlum, ale také snižuje životnost vlákna (mikrotrhlinky) makroohyby mikroohyby

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum Další přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty vnitřní rozdíly v: průměr vláken NA různé profily indexu lomu

Teorie přenosu dat přes optické vlákno numerická apertura Světlo mimo kužel prosakuje z vlákna numerická apertura (NA) - vyjadřuje schopnost optického vlákna navázat z okolí do svého jádra optický výkon - s rostoucí NA roste tato schopnost - velké hodnoty NA znamenají velké hodnoty Q (Theta) -> - více světelného záření bude přeneseno do vlákna - velké hodnoty NA -> více módů ve vlákně - více módů ve vlákně -> menší šířka pásma - velké hodnoty NA -> menší útlum způsobený ohyby vlákna NA = (n 2 2 n 2 1) = sin Θ

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum Další přispěvovatelé útlumu - vložné ztráty spojem vnější vzájemná poloha: posun osové naklonění

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - útlum - další vložné ztráty spojem - vnější vzájemná poloha: odraz příprava styčné plochy: 4% odraz = 0.36 db Loss nerovnosti povrchu nečistoty sklon styčné plochy λ/4 0.2

db a dbm - dbm lze přepočíst na Waty, udává absolutní výkon - 1watt = 1000mW = 10log 10 (1000) = 30dBm (ne 30dB) - db je relativní jednotka údávající poměr - každé 3dB útlumu = ½ signálu je ztracena

Teorie přenosu dat přes optické vlákno power budget - PB udává u aktivního prvku možný překlenutelný útlum trasy SFP má dané hodnoty Tx pow. 3 až -2dBm a Rx Sen. -20dBm - výkonová rezerva je u daného SFP tedy větší nebo rovna 18dB (při W/L 1550nm, tedy útlumu cca. 0,2dB/km = cca. 90km)

Teorie přenosu dat přes optické vlákno optické charakteristiky a jejich vliv na přenosové vlastnosti vlákna termín efekt limitace 1 útlum [db] útlum trasy přenosová vzdálenost 2 disperze rozšíření pulzů a oslabení signálu šířka pásma a přenosová vzdálenost

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - všechny disperze způsobují rozšiřování a zplošťování pulzu - disperze narůstá s délkou a/nebo s vyšší přenosovou rychlostí Vstupní puls Výstupní pulz po délce L x L 1 L 2 + L 2 L 1 + L 2 + L 3

2 1.10 Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - disperze přehled, tři základní typy - disperze je rozšiřování a překrývání pulzů v optickém vlákně způsobené rozdíly zpoždění multimodové vlákno Single-modová vlákna modální (vidová) disperze chromatická disperze [ps/km * nm] polarizační vidová disperze PMD [ps/ (km)]

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - vidová/módová disperze - zpoždění jednotlivých módů ve vlákně -> rozšíření signálu (pulsu-> 1 puls je nesen X vidy) - první mód se šíří podél osy - strmější mód má delší cestu -> pomalejší - nízká šířka pásma - uvažujeme pouze u multimode vláken - rozdíly zpoždění jsou u gradientních MM vláken v porovnání s MM vlákny se skokovým indexem lomu minimalizovány (ale ne odstraněny) MM vlákno skoková změna indexu lomu moderní MM vlákno gradientní změna indexu lomu (OM1, OM2 a OM3 vlákna a GI-POF) počet módů M = 0.5x(πxdxNA/λ) 2 pozn: ~ 680 módů pro NA = 0.2, d = 50µm & λ = 850nm ~ 292 módů pro NA = 0.2, d = 50µm & λ = 1300nm

2 Školení optické sítě - teorie Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - disperze přehled, tři základní typy - disperze je rozšiřování a překrývání pulzů v optickém vlákně způsobené rozdíly zpoždění multimodové vlákno Single-modová vlákna modální (vidová) disperze chromatická disperze [ps/km * nm] polarizační vidová disperze PMD [ps/ (km)]

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - chromatická disperze - singlemodová chromatické disperze - dominantní typ disperze SM vláken způsobený vlnově závislými efekty - chromatická disperze je kumulativní efekt materiálové disperze, profilové disperze a disperze optické cesty - materiálová disperze je hlavní příčinou chromatické disperze - různé spektrální složky signálu se šíří vláknem rozdílnou rychlostí rozšiřování pulsu v čase nesmí být větší než 20% šířky pulsu - multimodová chromatické disperze - odpovídá materiálové disperzi, neboť disperze optické cesty a profilová disperze je ve srovnání s ní u MM vláken zanedbatelná Kompenzace zpravidla rychlosti u 10Gbit/s a vyšší na vzdálenost > 50-80km DCM kompenzační moduly - vláknové - FBG mřížkové)

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - materiálová disperze - optický signál má spektrální šířku (různé vlnové délky) - jednotlivé vlnové délky se šíří různou rychlostí z důvodu nedokonalého materiálového složení vlákna - materiálová disperze je součástí chromatické disperze a je její hlavní složkou Intenzita záření 60-100nm λ

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - disperze optické cesty (Waveguide) - vzniká, když módy vstupují do obalu jádra - závisí na rozměrech vlákna a vlnové délce - u MM ve srovnání s modální disperzí malá zanedbává se 2w 0 světelný odpad 2w 0 2Θ Průměr vidového pole 80% světla v jádru 20% světla v obalu Numerická Aperatura: NA = sin Θ = (n 2 2 2 - n 12 ) 0.5 = λ / π w 0 Příklad: NA = 0.17 a Θ = 9.8

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - profilová disperze (nelinearita indexu lomu ve středu gradient index vlákna) - jednotlivé vlnové délky vidu (spektrální šířka vidu) se šíří různou rychlostí díky závislosti profilu indexu lomu jádra a pláště na vlnové délce - módy v centru nejrychlejší - módy v centru jsou ovlivněny DMD - Differential Mode Delay (rozdílové zpoždění paprsků), to omezuje šířku pásma, pouze u GI MM OM1 - OM2 má již menší počet vidů a DMD se výrazněji do 1Gbps neprojevuje, - 10Gbps přes MM -> OM3, nebo lépe singlemode - projevuje se pouze při nasazení laseru na GI MM vlákno (zpravidla 10Gbps) způsobuje DMD bez DMD, vyšší šířka pásma nutnost pro 10Gbps Ethernet Šíře vlákna - 0,125mm Staré MM optická vlákna Nové MM vlákna optimalizované pro laser (OM3) profil indexu lomu

2 1.10 Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - disperze přehled, tři základní typy - disperze je rozšiřování a překrývání pulzů v optickém vlákně způsobené rozdíly zpoždění multimodové vlákno Single-modová vlákna modální (vidová) disperze chromatická disperze [ps/km * nm] polarizační vidová disperze PMD [ps/ (km)]

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - polarizační vidová/módová disperze (PMD) - bereme v potaz pouze - u SM vlákna - při vysoké přenosové rychlosti - při velkých vzdálenostech - u systémů s velmi malou chromatickou disperzí - nesmí být větší než 10% šířky pulsu kruhová polarizace - mód v optickém vlákně má dvě složky (kruhová polarizace) v průběhu trasy dochází k náhodnému energetickému přelivu mezi vidy, a tak výsledné zkreslení vlivem PMD nelze kompenzovat. - PMD je pro vědu zatím neřešitelný problém - limitující faktor u vláknové optiky pomalá osa n y zpoždění (PMD) y x rychlá osa"n x < n y

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - disperze - PMD a přenosová rychlost pozn: PMD pro SM G.652D při 1550nm <0,2ps/km -> zpoždění je 0.000 000 000 0002 s

Teorie přenosu dat přes optické vlákno - shrnutí - šíření optického signálu je ovlivněno nejvíce: - útlumem - závisí na parametrech vlákna - závisí na instalaci / ukončení vlákna - disperzí - závisí na parametrech vlákna - nelineárními vlivy - závisí na přenosové technologii - optimalizace přenosu je založena na minimalizaci uvedených vlivů: - výběr vhodného přenosového média (vlákna) a zvážení souvisejících jevů - generování světelného signálu - přenos signálu do materiálu (injection) - detekce světelného signálu

Děkuji za Vaší pozornost! Kontakty: David Navrátil Tel.: 271001077 navratil(zavinac)alternetivo.cz WWW.ALTERNETIVO.CZ WWW.OPTICKEKABELY.CZ