Projekt toru światłowodowego

Mateusz Różycki

2TD11B

Spis treści

1. Założenia projektowe
2. Informacje teoretyczne
3. Światłowód Jednomodowy
4. Projekt
5. Zasada jednomodowości
6. Tłumienie
7. Szkic toru światłowodowego
8. Kosztorys
9. Bibliografia

Założenia projektowe

• Światłowód: jednomodowy
• Długość: 4km

Informacje teoretyczne

• Światłowód – przezroczysta zamknięta struktura z włókna szklanego

wykorzystywana do propagacji światła jako nośnika informacji.

• Budowa światłowodu- zbudowany z rdzenia, o większym współczynniku

załamania, w którym propagujemy promienie świetlne który ma mniejszy
współczynnik załamania. Głównym materiałem z którego wykonuje się włókna
światłowodowe jest SiO

czyli tlenek krzemu ( krzemionka a właściwie kwarc,

główny składnik piasku), ponieważ jest to surowiec łatwo dostępny i tani ale
charakteryzujący się bardzo dobrymi właściwościami optycznymi. Inne materiały
takie jak tworzywa sztuczne oraz półprzewodniki także są stosowane, aczkolwiek
najczęściej stosuje się domieszkowane szkło.

1. rdzeń
2. płaszcz

3. bufor

• Typy światłowodów:

- Jednomodowy
- Wielomodowy

Światłowód

Jednomodowy

• Budowa :

Budowa światłowodu jednomodowego jest prosta, lecz proces jego produkcji należy do
cięzkich i drogich, z racji na specyficzne wymagania stawiane temu rodzajowi światłowodu.

• Światłowód jednomodowy składa się z dwóch podstawowych warstw:

- Włókna szklanego
- Płaszcza

Światłowód

Jednomodowy

• Specyfika tego typu światłowodu wymaga, aby średnica włókna szklanego

tworzącego rdzeń mieściła się w granicach 8 do 10 mikrometrów. Dzięki takiemu
rozwiązaniu światło rozchodzi się prawie prostoliniowo, choć nie idealnie prosto,
ponieważ jest to ciężkie do osiągnięcia w praktyce. Dlatego światłowód ten jest
mimo wszystko skokowy, czyli przebieg promienia świetlnego odbywa się na
zasadzie odbijania się promienia, całkowitego wewnętrznego odbicia. Technologia
wytwarzania tego rodzaju światłowodu jest droga i wymaga, aby częstotliwość
znormalizowana światłowodu V była mniejsza niż 2,405. Źródłem światła w
światłowodach jednomodowych jest laser o długości fali 1,3 lub 1,5 mikrometra.
Możliwości transmisyjne światłowodów jednomodowych ogranicza tłumienie szkła i
dyspersja chromatyczna w której w skład wchodzi dyspersja materiałowa i falowa.

• Zastosowanie :

Światłowody tego rodzaju znalazły zastosowanie w telekomunikacji przede
wszystkim na dalekie odległości. Jego budowa i wynikająca z niej mała tłumienność
i dyspersja pozwalają wykonywać bardzo szybkie połączenia bez konieczności
wstawiania wzmacniaczy i jednocześnie pozwalają uzyskać przepustowość danych
sięgającą 1 TB na sekundę. Obecnie są szeroko wykorzystywane przy zakładaniu
sieci internetowych.

Projekt

• Moje założenia:
Współczynnik załamania rdzenia: n1=1.46
Współczynnik załamania płaszcza: n2 = 1.45
Średnica rdzenia: a= 9μm
Średnica zewnętrzna płaszcza: b= 125μm
Długość światłowodu L=4km
Długość fali λ=1550nm z okna nr 3
Tłumienność jednostkowa przy tej długość

fali przyjmuję: 0,2dB/km

Zasada jednomodowości

Apertura numeryczna: =0,171
Wartość kąta granicznego: α

=arcsin(n2/n1)=83,3˚

Liczba falowa:
Względna różnica współczynników załamania

światła:

Częstotliwość znormalizowana:
a=0000045 (promień rdzenia)

Zasada jednomodowości: V < 2,405
V= 2,142 <2,405 : Warunek spełniony.

Tłumienie

• α = α1*L = 0,2dB/km*4km = 0,8dB
• Tłumienie na złączach 2*0,3dB=0,6dB
• Tłumienie na spawach 3*0,02dB=0,06dB
Odległość na jaką może zostać przesłany sygnał:
Moc nadajnika: -5dB
Czułość odbiornika: -20dB
Margines bezpieczeństwa: 3dB
(-5)-(-20)-3-0,66=11,34dB
11,34/0,2dB=56,7 Km
Odległość na jaką może zostać przesłany sygnał.
L=4km < 56,7km : Nie trzeba korzystać z wzmacniaczy.