Światłowody - rodzaje,

właściwości, zastosowania

Opracował:

Łukasz Biegus 127229

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na strukturę:

1)

włókniste

2)

planarne

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na charakterystykę

modową:

1)

jednomodowe 2)
wielomodowe

Klasyfikacja światłowodów

Światłowody jednomodowe:
- pozwalają transmitować dane na bardzo duże odległości

(powyżej 100 km) bez konieczności wzmacniania sygnału.

- ze względu na wysoki koszt interfejsów przyłączeniowych

jest to bardzo drogie rozwiązanie.

- źródłem światła jest dioda laserowa. Strumień danych

przesyłany jest równolegle do osi przewodnika na całej

jego długości i dociera do miejsca przeznaczenia w

jednym modzie, czyli w całości w jednym punkcie czasu.

- włókna mają zwykle od 5 do 10 mikrometrów średnicy i

otoczone są ochronnym wypełnieniem o średnicy 125

mikrometrów

- wysokie koszty kabli i sprzętu laserowego w połączeniu z

dużą szerokością udostępnianego pasma sprawiają, że

technologia ta bardziej nadaje się do wykorzystania przy

tworzeniu wysokiej jakości infrastruktur informacyjnych

w sieciach MAN i WAN.

Klasyfikacja światłowodów

Światłowody wielomodowe:

- światłowody wielomodowe przesyłają wiele

modów (fal) o różnej długości.

- stopień rozpraszania wiązki świetlnej nakłada

praktyczne ograniczenia na długość

okablowania światłowodowego sterowanego za

pomocą diody świetlnej.

- światłowody takie stosowane są najczęściej w

sieciach LAN.

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na rozkład współczynnika

załamania:

1) skokowe

2)

gradientowe

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na materiał:
• SiO

2

(domieszkowane)

• inne szkła, np. ZBLAN (Zr, Ba, La, Al, Na)
• materiały krystaliczne - szafir
• światłowody plastikowe (PMMA)
• wielowarstwy epitaksjalne (np. GaAs/AlGaAs)
• warstwy dielektryczne (Ta2O5, ZnO,

Si3N3/SiO2)

• warstwy polimerowe (PMMA, PS)

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na zdolności aktywnej

obróbki sygnału:

• pasywne (transmisja sygnałów lub

danych)

• aktywne (wzmacniacze optyczne)

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na dyspersję (jednomodowe):
• klasyczne (z dyspersją naturalną)
• z przesuniętą dyspersją (DSF)
• z poszerzoną dyspersją (DWF)
• z odwróconą dyspersją

Dyspersja powoduje poszerzenie czasowe

impulsów i niebezpieczeństwo przypisania im

błędnych wartości w odbiorniku. Poszerzenie

to rośnie wraz odległością transmisji.

Klasyfikacja światłowodów

Ze względu na zastosowanie:
• telekomunikacyjne
• dla sieci komputerowych
• czujnikowe

Parametry światłowodów

•

Optyczne
1) Tłumienie - powodujące straty mocy

optycznej sygnału wynikiem czego

jest ograniczenie odległości transmisji, a więc

długości odcinków międzygeneratorowych.
2) Dyspersja-powodująca poszerzenie

czasowe

impulsów i niebezpieczeństwo

przypisania im błędnych wartości w

odbiorniku. Poszerzenie to rośnie wraz

z odległością transmisji.

Parametry światłowodów

3) Długość fali odcięcia - jest to
najmniejsza długość fali przy której
w światłowodzie rozchodzi się tylko
jeden mod. Przy długościach
poniżej długości

odcięcia w

światłowodzie rozchodzi się kilka
modów i światłowodu nie można
uważać za jednomodowy.

Parametry światłowodów

4) współczynnik załamania - względny
współczynnik załamania decyduje o
tym jak bardzo światło ma tendencję
do

skręcania swego kierunku

podczas

przechodzenia do innego

ośrodka.

Inaczej mówiąc -  przy

dużym

względnym współczynniku

załamania światło będzie się silniej
załamywać

Parametry światłowodów

5)

Apertura numeryczna NA definiowana dla

światłowodów jako sinus kąta stożka akceptacji, tzn.

maksymalnego kąta w stosunku do osi rdzenia włókna,

pod którym światło wprowadzone do światłowodu nie

będzie z tego włókna uciekać.

Światłowód:

•

kwarcowy wielomodowy skokowy NA = 0,242; α = 14o

•

kwarcowy gradientowy NA = 0,208; α = 12o

•

jednomodowy NA = 0,11; α = 6,5o

•

Im większa apertura numeryczna, tym większą część

światła można wprowadzić do wnętrza światłowodu

(włókno wykazuje większą przydatność jako światłowód

wielomodowy)

Parametry światłowodów

•

Geometryczne
1) wymiary poprzeczne
2) geometria

• Mechaniczne

1) wytrzymałość na zerwanie
2) promień gięcia

Zalety światłowodów

•

Ogromna pojemność informacyjna

pojedynczego włókna

•

Małe straty = przesyłanie sygnałów na znaczne

odległości

•

Całkowita niewrażliwość na zakłócenia i

przesłuchy e-m

•

Mała waga i małe wymiary

•

Bezpieczeństwo pracy (brak iskrzenia)

•

Utrudniony (prawie niemożliwy) podsłuch

przesyłanych danych.

•

Względnie niski koszt

•

Duża niezawodność

Zastosowanie

światłowodów

•

Telekomunikacja

•

Sieci komputerowe (Ethernet,
Token Ring, FDDI, w kierunku
WDM)

•

Oświetlenie

•

Czujnikowe

•

Motoryzacja