WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

im. Jarosława Dąbrowskiego

LABORATORIUM SYTEMÓW TRANSMISYJNYCH

GRUPA: E2C2S1

OCENA

Da ta wykona ni a ćwi czeni a :

18.11.2014

Prowa dzący ćwi czeni e:

mgr inż. Waldemar Grabiec

Skład zespołu:
Adam Targosz
Jarosław Skorupski
Rafał Klonowski
Paweł Borowski
Kamil Pręgowski
Hubert Ścibor
Michał Michalak
Magdalena Kaniewska
Maciej Parol

Da ta oddania s prawozda ni a :

30.11.2014

Potwi erdzeni e przyjęci a :

Sprawozdanie

Temat:

BADANIE ELEMENTÓW ŚWIATŁOWODOWEJ LINII TRANSMISYJNEJ

I. Schemat układu pomiarowego.

II. Spis przyrządów pomiarowych.

Nazwa Przyrządu

Typ

Firma

Nadajnik

EF-970/E

PROMAX

Odbiornik

EF-970/R

PROMAX

III. Wstęp teoretyczny

Światłowody plastikowe (POF – Plastic Optic Fiber) są wykorzystywane jedynie do lokalnego

przesyłania danych między urządzeniami na małe odległości i z małymi prędkościami (w

porównaniu ze światłowodami szklanymi). Transmitują one światło z zakresu widzialnego (380 –

780 nm), ze stosunkowo niskim tłumieniem.

W przeźroczystym włóknie materiał rdzenia stanowi tworzywo organiczne. Charakteryzują się

one trzema podstawowymi wymiarami: średnicą rdzenia, średnicą płaszcza oraz średnicą pokrycia

zewnętrznego. W tym przypadku płaszcz wykonany jest z polimeru węglowego z domieszką

fluoru. Natomiast rdzeń kwarcowy zastąpiono Polimetakrylanem Metylu (PMMA) bądź

Polistyrenem (PS). Polimetakrylan Metylu cechuje się następującymi właściwościami:



Dużą wytrzymałością,



Dużą przezroczystością w zakresie światła widzialnego,



Odpornością na działanie ultrafioletu, dzięki czemu tworzywo nie podlega procesowi

żółknięcia

Powłoka kabla może być wykonana z Polietylenu (PE), który jest całkowicie odporny na

promieniowanie UV. Kable w powłoce PE mogą być stosowane w warunkach zewnętrznyc h.

Zdecydowaną zaletą światłowodów POF jest ich niewielki wymiar. Wymiar poprzeczny jednego

kabla to zaledwie kilka mm, co pozwala na łatwe ukrycie go za listwą przypodłogową, czy

bezproblemowe przeciągnięcie przez peszel. Światłowody są odporne na zakłócenia i przepięcia

a dodatkowym atutem rozwiązania opartego o plastikowe światłowody optyczne jest szybka i

łatwa instalacja dostępna dla każdego.

Światłowody POF cechuje całkowita niewrażliwość na zakłócenia elektromagnetyc zne,

radiowe, szumy i przesłuchy. Umożliwia to prowadzenie kabli światłowodowych POF w tych

samych traktach, co kable elektryczne. Włókna światłowodowe nie generują zakłóceń, nie

wpływają, więc na transmisje w innych mediach telekomunikacyjnych. Są też całkowicie odporne

na przebicia i przesłuchy, których źródłem może być instalacja miedziana.

Światłowody plastikowe stosowane są do systemów oświetleniowych i dekoracyjnych.

Ponieważ mają niski koszt wytworzenia w porównaniu do włókien szklanych, duża odporność

mechaniczną, łatwość obróbki, bezpieczeństwo (brak prądu elektrycznego).

Do grupy światłowodów plastikowych zalicza się HCS/PCS (Hard Clad Silica, Plastic Clad

Silica), w których płaszcz jest plastikowy, ale rdzeń szklany. Światłowody plastikowe z

powodzeniem sprawdzają się jako medium transmisyjne ze względu na poufność informac ji,

wysoką wydajność i przepustowość. Obecnie sieci optyczne POF są idealnym rozwiązaniem dla

mieszkań, domów (FITH, ang. Fiber In The Home) a także niewielkich biur.

IV. Tabele Pomiarowe

Pomiary dla mocy wyrażanej w skali logarytmicznej.

λ

1

=526[nm], kolor: Zielony, P

we

=-23[dB]

λ

2

=590[nm], kolor: Żółty, P

we

=-25,6[dB]

λ

3

=650[nm], kolor: Czerwony, P

we

=-14,9[dB]

Lp.

P

wy

[dB]

α[dB/m]

A-B

B-A

Wartość średnia

1

-32,7

-32,0

-32,35

-197

2

-36,4

-36,1

-36,25

-203

3

-28,6

-28,1

-28,35

-259

Pomiary dla mocy wyrażanej w skali liniowej.

λ=526[nm], kolor: Zielony, P

we

=5,2[µW]

λ=590[nm], kolor: Żółty, P

we

=2,48[µW]

λ=650[nm], kolor: Czerwony, P

we

=56[µW]

Lp.

P

wy

[µW]

α[dB/m]

A-B

B-A

Wartość średnia

1

0,57

0,58

0,575

-181.26

2

0,21

0,24

0,225

-198,45

3

1,37

1,55

1,46

-306,76

Pomiary miernikiem w odbiorniku.

Kolor[Długość fali]

α[db/0.05km]

α[dB/km]

Zielony[526]

-9,6

-192,5

Żółty[590]

-10,1

-202,5

Czerwony[650]

-15,7

-314,5

V. Przykładowe obliczenia

a. Dla mocy wyrażanej w skali logarytmicznej

Aby obliczyć tłumienności włókna światłowodowego dla długości 1km w skali logarytmicznej musimy
przeprowadzić następujące obliczenia.

Obliczamy tłumienność dla długości naszego światłowodu(50m), przy użyciu otrzymanych pomiarów dla
długości fali 576nm.

𝛼 = 𝑃

1

− 𝑃

2

= −32,35 + 23 = −9,35𝑑𝐵/0.05𝑘𝑚 (+0.5𝑑𝑏 łą𝑐𝑧𝑛𝑖𝑘)

Gdzie:

P

1

- średnia moc optyczna określona na końcu linii.

P

2

- średnia moc optyczna określona na początku linii.

Wynik ten zawiera jednak tłumienność złącza, którym dołączony był światłowód do miernika. Wartość
tej tłumienności wynosi ok. 0,5dB, tak, więc po jej dodaniu uzyskamy tłumienność naszej linii. Następnie
wstawiamy otrzymaną wartość, i mnożymy ją w celu otrzymania tłumienności dla odległości 1km
włókna.

𝐴 = 𝛼 ∗ 𝐿 = −8,85 ∗ 20 = −177𝑑𝐵/𝑘𝑚

Gdzie: A- tłumienie linii o długości 1km.

L- iloraz długości obliczanej do mierzonej długości

1

0.05

[

𝑘𝑚

𝑘𝑚

]

b. Dla mocy wyrażanej w skali liniowej

W celu wyliczenia tłumienności włókna światłowodowego o długości 1km w Sali liniowej skorzystamy z
następującego wzoru. Dzięki któremu uzyskamy tłumienność dla włókna o długości 50m.

𝛼 = 10𝑙𝑜𝑔

𝑃

2

𝑃

1

= 10𝑙𝑜𝑔

0.575

5.2

= −9.563𝑑𝐵/0.05 𝑘𝑚 (+0.5𝑑𝑏 łą𝑐𝑧𝑛𝑖𝑘)

Gdzie: P

1

- średnia moc optyczna określona na końcu linii.

P

2

- średnia moc optyczna określona na początku linii.

Następnie dodajemy wartość tłumienia wprowadzanego przez złącze, pomnożymy go przez L w celu
uzyskania tłumienności dla światłowodu o długości 1km.

𝐴 = 𝛼 ∗ 𝐿 = −9,063 ∗ 20 = −181.26𝑑𝐵/𝑘𝑚

Gdzie: A- tłumienie linii o długości 1km.

L- iloraz długości obliczanej do mierzonej długości

1

0.05

[

𝑘𝑚

𝑘𝑚

]

VI. Wnioski

Na podstawie otrzymanych wyników możemy stwierdzić, że badane światłowody plastikowe
transmitujące światło z zakresu widzialnego (380-780nm) cechują się w tym zakresie około 10 krotnie
większym tłumieniem niż światłowody krzemowe. Pomimo tego, że w zakresie ok 550nm światłowody
PMMA posiadają najniższą tłumienność i tak nie dorównują, włóknom krzemowym. Nie możemy jednak
jednoznacznie określić, z jakimi światłowodami mieliśmy do czynienia w ćwiczeniu. Możemy jedynie
spekulować, że jest to GI-POF(Graded Index Polymer Optical Fiber) lub SI-POF(Step Index Plastic Optical
Fiber). Czyli plastikowy światłowód z gradientowym lub skokowym współczynnikiem załamania. Ich
tłumienie na odcinku 1km jest bardzo duże, wynika to z budowy światłowodu i jest on bardziej odporny
na uszkodzenia mechaniczne, dlatego znajduje zastosowanie tam gdzie światłowodom stawiane są
trudniejsze warunki np. w samochodach. Dodatkowo wiemy, że ich tłumienność rośnie w raz z większą
długością fali.

Rozbieżność wyników dla wszystkich pomiarów jest niewielka, może to wynikać z dokładności miernika,
który pokazywał do dwóch cyfr po przecinku, uproszczeń stosowanych przy obliczeniach czy tłumienia
łącznika użytego do łączenia patchcordu ze światłowodem. Tłumienie złącza przyjęliśmy, jako wartość
0.5dB. Niestety nie możemy jednoznacznie stwierdzić, jaka jest wartość tłumienności takiego łącznika
dwóch światłowodów w związku z tym otrzymane wyniki mogą odbiegać od rzeczywistych. Różnica
wyników tłumień z protokołu i sprawozdania, jest spowodowana błędnym uwzględnieniem tłumienia
łącznika.