Optoelektronika

17

4. Elementy telekomunikacji światłowodowej.

Jednokierunkowa linia dwukanałowa.

4.1. Wstęp

W ćwiczeniu tym zostanie zaprezentowana idea działania jednokierunkowej linii dwuka-

nałowej; w następnym ćwiczeniu poświęconym podstawom komunikacji światłowodowej
(ćwiczenie nr 7) przedstawiona będzie zasada działania dwukierunkowej światłowodowej linii
telekomunikacyjnej; obydwa przykłady bazują na modulacji amplitudowej w światłowodzie
wielomodowym. W liniach wykorzystujących modulację amplitudową nie są w pełni wykorzy-
stane ogromne możliwości związane z przepustowością światłowodów. Pasmo przenoszenia
takich linii to zaledwie kilka-do kilkunastu kHz. Zaletą w tym przypadku jest stosunkowo pro-
sta budowa i duża odporność na zakłócenia EM.

Do transmisji zarówno w linii jednokierunkowej dwukanałowej jak i linii dwukierunkowej

wykorzystane będą dwie długości fal, przy czym w pierwszym przypadku konieczne jest
zbudowanie multipleksera z podziałem długości fali WDM (na wejściu dwukanałowej linii),
oraz demultipleksera DWDM (na wyjściu dwukanałowej linii).

Dwukanałowa linia jednokierunkowa umożliwia przesyłanie dwóch różnych informacji

jednocześnie. Zasada działania multipleksera WDM koniecznego do wprowadzenia dwóch
różnych informacji przenoszonych za pośrednictwem fal świetlnych o dwóch różnych długo-
ś

ciach

1

λ

,

2

λ

zilustrowana jest na rysunku 4.1.b. Wiemy, że wiązka światła padająca na

transmisyjną siatkę dyfrakcyjną o szerokości szczeliny

d

zostanie częściowo przepuszczona

bez zmiany kierunku, częściowo zaś ugięta pod kątem

Θ

zależnym od długości fali w kolej-

nych rzędach dyfrakcyjnych

m

(

)

K

3

,

2

,

1

:

±

±

±

m

. Kąty ugięcia wyznacza się z równania:

d

m

/

sin

λ

=

Θ

.

(4.1)

Mając do dyspozycji dwie długości fal

2

1

λ

λ

<

siatka dyfrakcyjna ugnie je pod odpowied-

nimi kątami

2

1

Θ

<

Θ

.

Rys. 4.1. Schemat demultipleksera (a) i multipleksera (b).

Jeśli w światłowodzie propagują się dwie fale, to przy pomocy siatki dyfrakcyjnej bez trudu
na wyjściu światłowodu możemy dokonać separacji odpowiednich sygnałów. W ten sposób
będzie działał układ demultipleksera DWDM (rys. 4.1.a), zbudowany w niniejszym ćwiczeniu.
Przedstawione schematy są najprostszymi układami WDM i DWDM, jednak znaczna część
układów tego typu wykorzystuje elementy dyfrakcyjne.

Innym sposobem selekcji długości fali może być stosowanie filtrów interferencyjnych,

które przepuszczają tylko bardzo wąskie spektrum. Jednym z ciekawszych układów jest re-
zonator Fabry-Perota (Rys. 4.2), składający się z dwóch zwierciadeł

1

Z

i

2

Z

o wysokim

współczynniku odbicia (

%

95

>

R

). Lustro

2

Z

może się nieznacznie przemieszczać, powodu-

jąc tym samym zmianę długości rezonatora. Dzięki temu rezonator będzie przepuszczał tylko
te długości fal, dla których będzie spełniony warunek:

Optoelektronika

18

(

)

m

x

d

/

∆

+

=

λ

,

(4.2)

gdzie:

m

− liczba całkowita;

d

− długość rezonatora;

λ

− długość fali.

Rys.4.2 Rezonator Fabry-Perota

Zgodnie z powyższym można uznać, że rezonator F-P, jest w istocie przestrajalnym filtrem
interferencyjnym.

4.2. Ćwiczenie

4.2.1. Budowa jednokierunkowej linii dwukanałowej

Budowa badanej w ćwiczeniu dwukanałowej linii jednokierunkowej przedstawiona jest na
rysunku 4.3.

Lista potrzebnych elementów przedstawiona jest w poniższej tabeli:

L.P. Opis

il.szt.

1

Płyta podstawy

1

2

Pręt mocujący

6

3

Kolumna zwykła

8

4

Pochylny uchwyt elementów płaskich

4

5

Uchwyt małych elementów okrągłych

3

6

Moduł lasera

2

7

Moduł kolimatora

2

8

Moduł detektora

2

9

Uchwyt światłowodu

2

11A Światłowód wielomodowy

1

13

Pozycjoner XZ

5

14

Obiektyw mikroskopowy

1

15

Kostka światłodzieląca

1

16

Siatka dyfrakcyjna 1000 [linii/mm]

1

17

Uchwyt kątowy

2

Cześć nadawcza dwukanałowej linii nadawczej składa się z (rys. 4.3):

- Dwóch laserów emitujących wiązki o długościach

nm

635

1

=

λ

i

nm

670

2

=

λ

.

- Kostki światło-dzielącej za pośrednictwem, której wprowadzane są wiązki

1

λ

i

2

λ

do

tego samego światłowodu.

Uwaga! Kostka światło-dzieląca działa na zasadzie polaryzacji tzn. przepuszcza lub odbija
jednie wiązkę o określonej polaryzacji; ponieważ zastosowane diody laserowe emitują świa-