Tomasz Burnos Szczecin 06.06.2000
Grupa III Ma
Temat:
Światłowody
10 zalet włókien Światłowodowych
Ogromna pojemność informacyjna pojedynczego włókna.
Małe straty = zdolność przesyłania sygnałów na znaczne odległości.
Całkowita niewrażliwość na zakłócenia i przesłuchy elektromagnetyczne.
Mała waga.
Małe wymiary.
Bezpieczeństwo pracy (brak iskrzenia).
Utrudniony (prawie niemożliwy) podsłuch przesyłanych danych.
Względnie niski koszt (i ciągle spada).
Duża niezawodność (poprawnie zainstalowanych łączy światłowodowych).
Prostota obsługi.
Światłowody włókniste
Światłowody - podstawy
P: Jak wygląda zależność (wzór) pomiędzy pasmem transmisji i długością włókna światłowodowego?
O: Dla światłowodów wielomodowych jest to parametr podawany przez wytwórcę w jednostkach MHz*km. Im odległość większa, tym proporcjonalnie mniej pasma pozostaje do dyspozycji.
Dla włókien jednomodowych pasmo jest ograniczone dyspersją chromatyczną wyrażaną w ps/(nm*km), gdzie ps wyraża poszerzenie impulsu, nm - szerokość spektralną źródła światła, km - długość łącza.
Uwagi dodatkowe. W obliczeniach należy uwzględnić częstotliwość pracy nadajnika (laser lub dioda luminescencyjna) a nie nominalną (np. dla danego protokołu) szybkość transmisji; na przykład: łącze stosujące do transmisji kod Manchester pracuje w paśmie co najmniej dwa razy większym niż jego szybkość transmisji. W systemach łączności FM-FDM (np. wielokanałowe łącza wideo, telewizja kablowa) należy brać pod uwagę częstotliwość nośną plus odchylenie modulacji FM.
Zazwyczaj długość łącza jest ograniczona tłumiennością włókna, ale w szybkich łączach odległość może być ograniczona pasmem transmisji. W takich przypadkach lepiej stosować włókna wielomodowe o średnicy rdzenia 50 um zamiast włókien 62,5 um. Włókna 50 um mają większe pasmo MHz*km.
Proste przeliczenie pasmo * odległość wystarcza dla większości przybliżonych analiz. Dokładne obliczenia muszą uwzględniać dyspersje (włącznie z dyspersją chromatyczną) i szerokość spektralną źródła światła, ilość spawów i połączeń linii itd.
------------------------------
P: Ile analogowych kanałów telewizyjnych można przesłać światłowodem wielomodowym 62,5/125 dla długości fali 1300nm?
O: Pojemność światłowody możemy wyliczyć korzystając z parametru zwanego pasmem przenoszenia (lub zakresem pasma przenoszenia). Pasmo to jest dużo niższe niż częstotliwość fali nośnej (światła) z powodu właściwości światłowodu zwanej dyspersją (w światłowodzie występuje kilka różnych rodzajów dyspersji). Fala świetlna w próżni może przenosić 4*10^7 kanałów TV, z kolei światłowód wielomodowym typu 62,5/125 nadaje się do transmisji tylko 83 kanałów/km. Ilość kanałów zmniejsza się jeżeli długość włókna się wydłuża.
Poniżej trochę obliczeń i przykładów.
Wymogi transmisji telewizyjnej: 6 MHz na kanał w systemie transmisji analogowej, 45 MHz na kanał w systemie cyfrowym (w systemach cyfrowych wymagane pasmo zależy od sposobu kompresji sygnału i może dochodzić do 100 MHz/kanał).
Zakres przenoszenia dla światłowodu 62,5/125 zależy od jakości (klasy) światłowodu i dla 1300 nm zawiera się w granicach 200 do 1000 MHz*km (wg katalogu Fabryki Kabli "Ożarów" 1998). W obliczeniach przyjmiemy wartość 500 MHz*km. Ilość kanałów TV którą możemy przesłać włóknem wynosi 500/6 = 83 dla systemu analogowego i 500/45 = 11 dla systemu cyfrowego.
Obliczona ilość kanałów odnosi się do włókna o długości 1 km. Jeżeli długość jest większa, pojemność jest proporcjonalnie mniejsza, np. dla łącza o długości 2 km liczba kanałów zmniejszy się dwukrotnie.
Jeszcze trochę obliczeń (odnoszą się raczej do światłowodów jednomodowych, ponieważ pomijają dyspersję modową światłowodów wielomodowych).
Szybkość światła w próżni: c = 3x10^8m/s.
Częstotliwość światła (dla fali o długości 1300nm) = c / długość_fali = 2,31*10^14 Hz = 231 THz.
Stosując światłowody nie możemy wykorzystać całego dostępnego pasma fali świetlnej - musimy ograniczyć się do któregoś z okien transmisji światłowodowej (w okolicach 850, 1300 lub 1550nm). Na przykład pasmo drugiego okna telekomunikacyjnego (1300 nm) wynosi ~25 THz.
Fala świetlna może służyć do transmisji maksymalnie 4*10^7 kanałów analogowych lub 5*10^5 kanałó cyfrowych.
Drugie okno telekomunikacyjne (1300nm) pomieści 4*/10^6 kanałów analogowych lub 5*10^5 kanałów cyfrowych.
Ponieważ trudno dziś przewidzieć w jaki sposób w przyszłości będziemy wykorzystywać całe dostępne pasmo optyczne, możliwości są czasem szacowane poprzez dość dowolnie określany "procent wykorzystania". Jeżeli przyjmiemy, że zdołamy wykorzystać 1% dostępnego pasma (bezpiecznie niska wartość, uwzględniająca również nieznane technologie przyszłości) otrzymamy 5*10^4 kanałów cyfrowych (w końcu przyszłość należy do systemów cyfrowych).
------------------------------
P: Jakie są podstawowe przyczyny strat we włóknach światłowodowych (ze szkła kwarcowego)?
O: Najważniejsze zjawiska odpowiedzialne za tłumienie światłowodów ze szkieł kwarcowych:
a) Rozpraszanie Rayleigh'a (Czytaj Rejleja):
Rozpraszanie Rayleigha to rozpraszanie fali elektromagnetycznej w materiale, wywołane przez niejednorodności materiału (fluktuacje współczynnika załamania) o rozmiarach małych w porównaniu z długością fali światła. Istnieją dwie przyczyny niejednorodnśoci: fluktuacje gęstości i składu szkła. Straty wywołane rozpraszaniem Raileigha są odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi długości fali światła (zależność 1/długość_fali^4), czyli rozpraszanie Raileigha maleje ze wzrostem długości fali. W światłowodach telekomunikacyjnych wykonanych ze szkła kwarcowego domieszkowanego germanem minimalne tłumienie jest zdominowane rozpraszaniem Raileigha, w związku z czym wiatowód nie może mieć tłumienia mniejszego niż 0,15 - 0.17 dB/km dla 1550 nm. Włókna które mogą prowadzić światło o większej długości fali będą się charakteryzować mniejszym rozpraszaniem Rayleigha i mniejszym tłumieniem. Na przykład światłowody ZBLAN, które prowadzą światło o długości fali powyżej 2000 nm teoretycznie mogą mieć tłumienie 0.001 dB/km.
b) Krawędzie absorpcji w zakresie ultrafioletu i podczerwienie. Krawędź krótkofalowa (ultrafiolet) związana jest z przejściami elektronowymi; krawędź w obszarze podczerwieni związana jest z przejściami oscylacyjnymi cząsteczek.
c) Absorpcja OH. Inna wersja dokuczliwej absorpcji oscylacyjnej na cząsteczkach grupy wodorotlenowej OH. Zależy od jakości technologii wytwarzania światłowodów, zwykle utrzymywana na niskim poziomie. Można znaleźć włókna o tłumieniu poniżej 1 dB/km w obszarze 1380 nm.
d) Wewnętrzne nieregularnoci struktury mogą być przyczyną dodatkowych strat rozproszeniowych. Zwane są one niekiedy stratami na mikrodeformacjach. Zwykle słabo zależą od długościfali, zwiększjąc straty tła powyżej teoretycznego minimum.
e) Czynniki zewnętrzne, np. gięcie włókna mogą wywoływać straty radiacjne.
f) Centra barwne, wywołujące zależne od ługoci fali tłumienie mogą również zwiększać straty światłowodu. Ich źródłem mogą być np. domieszki meteli wprowadzane w procesie wyciągania włókna.
------------------------------
P: Jak szybko można modulować sygnał optyczny przesyłany światłowodem?
O: Tak szybko jak potrafisz. Ograniczeniem jest wywołana dyspersją deformacja której podlega impuls poruszjący się w światłowodzie. Im krótszy impuls tym większe pasmo przesyłane światłowodem i wyraźniejszy wpływ dyspersji. Wykazano, że możliwa jest transmisja 40 GB/s na odległoć 500 km (wykorzystano wzmacniacze optyczne i optyczną kompensacje dyspersji). Solitony to impulsy o specjalnym kształcie, które poprzez wzajemną kompensację optycznych efektów nieliniowych i dyspersji zachowóją kształt przy propagacji na znaczne odległości. Eksperymentalnie wykazano możliwość transmisji z szybkościa powyżej GB/s na odległość 10 000km i więcej bez regeneracji kształtu impulsu (ostatnio udało się przesłać 20GB/s na odległość 20 000km przy stopie błędu poniżej 10^-9).
------------------------------
P: Ile impulsów światła (optycznych bitow informacji) można zawrzeć w okrelśonej długości światłowodu (np. 10m).
O: W szklanym światłowodzie telekomunikacyjnym światło porusza się z szybkością ok 2x10^8 m/s. Tak więc przy szybkości transmisji 10GB/s długość impulsu wynosi 100ps, co odpowiada długości 100x10^-12 X 2x10^8 = 2cm. Czyli w 10m światłowodu możemy zmieścić 500 bitów informacji.
------------------------------
P: Jaka jest różnica pomiędzy światłowodem jednomodowym i wielomodowym?
A: Pełna i dokładna odpowiedź jest dość skomplikowana. Kilka krótkich wyjaśnień znajduje się poniżej. Jeżeli interesują cię szczegóły, zajrzyj do książki, np.:
Technicians Guide to Fiber Optics,
Donald J. Sterling Jr. ISBN 0-8273-5835-0
Or
Fiber Optic Cable System Installation,
Eric R. Pearson ISBN 0-8273-7818-x
Światłowód jednomodowy oferuje większe pasmo i transmisję na większe odległości. Jednak złączki do światłowodów jednomodowych są droższe i trudniejsze w instalacji. Światłowody wielomodowe (tańsze złączki) są wykorzystywane wtedy gdy wystarcza nam mniejsze pasmo i łączymy mniejsze odległości (wewnątrz budynku). Czynnikiem przemawiającym za stosowaniem tańszych łączy ze światłowodów wielomodowych jest mniejszy koszt montażu i elementów.
Lepiej zrozumiesz praktyczną różnicę pomiędzy włóknem jedno i wielomodowym jeżeli weźmiesz pod uwagę koszt systemu światłowodowego, a nie samego włókna. Cena jest prawie taka sama dla włókna jedno i wielomodowego. Różnica w cenie systemu wynika z różnych koszów połączeń światłowodów i elektroniki dla wolniejszych (i krótko-zasięgowych) systemów wielomodowych i szybkich (łączących znaczne odległości) systemów jednomodowych. (Poczytaj o dyspersji modowej w którymś z podręczników jeżeli interesują cię szczegóły).
------------------------------
P: Czy promieniowanie (jądrowe, gamma itp.) ma wpływ na światłowód?
O: Szkło kwarcowe (materiał z którego wytwarza się światłowody) jest bardzo odporne na promieniowanie. Promieniowanie powoduje ciemnienie szkła które zanika (efekt wybielania) pod wpływem wygrzewania. Szybkość wybielania zależy od temperatury. Więcej informacji na ten temat można znaleźć tutaj: http://misspiggy.gsfc.nasa.gov/tva/photonics.html, http://misspiggy.gsfc.nasa.gov/tva/meldoc/cabass, http://misspiggy.gsfc.nasa.gov/tva/meldoc/spietre/index.htm. Czy istnieją światłowody specjalne o podwyższonej odporności na promieniowanie? (na razie brak odpowiedzi).
------------------------------
P: Czy możliwa jest komunikacja światłowodowa przy pomocy jednego włókna? Komentarz do pytania: Zwykle systemy łączności światłowodowej pracujące w ful-dupleksie stosują dwa włókna, istnieją jednak rozwiązania korzystające tylko z jednego światłowodu. Jakie elementy znajdują się na wejściu (wyjściu) włókna w tego typu połączeniach?
O: Można to zrobić na kilka sposobów:
1. Jeżeli wystarczy nam pół-dupleks, dioda LED może być wykorzystana jako nadajnik i odbiornik (tak zwane ping-pong LED lub PPLED. Urządzenie (nadajnik wyposażony w PPLED) można kupic np. od Acapelli (http://www.acapella.co.uk). Urządzenie pracuje bardzo dobrze ale dość wolno.
2. Inna metoda to zastosowanie dzielnika wiązki razem z laserem (lub diodą LED) i detektorem. Można kupić duplekser, czyli moduł który łączy w sobie wszystkie trzy urządzenia. Można w ten sposób zestawić połączenie w pełni dupleksowe korzystając ze światła podążającego światłowodem w obu kierunkach.
3. Możemy zastosować standardowy rozdzielacz światłowodowy (podział mocy 50/50) na każdym z końców światłowodu. Wspólne wyjście łączymy z światłowodem transmisyjnym, dzielone wyjścia łączymy z nadajnikiem i detektorem. Przed nadajnikiem możemy zainstalować izolator (izolator światłowodowy pozwala światłu rozchodzić się tylko w jedną stronę jest to optyczny odpowiednik diody prostowniczej); izolator jest konieczny jeżeli jako nadajnik stosujemy szybki laser półprzewodnikowy. Podstawowa wada tego rozwiązania to straty rozdzielacz z definicji wprowadza straty 3dB. Do tego dochodzą straty własne przyrządu, co w sumie daje 7 do 10dB strat na każdym z końców światłowodu.
4. Kolejne rozwiązanie to cyrkulator w tym przypadku 3-końcówkowy. Wyobraź sobie 3 końcówki na obwodzie koła. To co wchodzi przez końcówkę nr 1, wychodzi przez 2, co wchodzi końcem 2 wychodzi końcówką 3. Jeżeli na każdym z końców światłowodu transmisyjnego zainstalujemy po jednym cyrkulatorze, możemy uruchomić transmisję dwukierunkową: nadajnik na wejściu 1, odbiornik na wyjściu 3, włókno podłączone do końca nr 2 cyrkulatora (zrób sobie rysunek i od razu zrozumiesz jak to działa). Cyrkulator wprowadza mniejsze straty niż zwykły dzielnik wiązki.
5. Ostatnia możliwość to WDM czyli zwielokrotnianie długości fali. Urządzenie zwane multiplekserem pozwala wprowadzić dwie różne długości fali do jednego włókna, z drugiej strony demultiplekser pozwala je rozdzielić mamy więc dwa niezależne kanały w jednym włóknie, które możemy wykorzystać do uruchomienia transmisji dwukierunkowej (pełny dupleks).
------------------------------
Światłowody - łączenie
P: Czy można połączyć (optycznie) światłowód wielomodowy z jednomodowym? A jednomodowy z wielomodowym?
O: Nie można. Jeżeli fizycznie połączymy światłowód wielomodowy z jednomodowym, przy transmisji sygnału ze światłowodu wielo do jednomodowego prawie cały sygnał zostanie wytłumiony w obszarze złącza. Dokładniej, wprowadzanie światła ze światłowodu wielomodowego do jednomodowego wymagałoby osobnego układu sprzęgającego dla każdego z modów. Można przesyłać sygnał ze światłowodu jednomodowego do wielomodowego.
------------------------------
Światłowody - bezpieczeństwo transmisji (możliwości podsłuchu)
P: Czy można podsłuchiwać sygnał przekazywany włóknem światłowodowym? Czy w tym celu należy usunąć wszystkie pokrycia, i następnie przy pomocy specjalnego sprzętu próbować przechwycić sygnał?
O1: Jeżeli słyszałeś kiedyś, że światłowód zapewnia transmisję bez możliwoci podsłuchu - mam dla ciebie złą wiadomość: to nie prawda. Można podsłuchiwać sygnał przekazywany światłowodem, nawet przez pokrycie kabla, pod warunkiem, że natężenie światła jest wystarczająco duże (np. podsłuchujemy blisko źródła). Nie trzeba w tym celu usuwać pokrycia, wystarczy zgiąć światłowód. Sygnał można zarejestrować przy pomocy prostego urządzenia zwanego miernikiem ruchu.
O2: Jest jeszcze druga wiadomość - tym razem dobra. Jeżeli zginamy włókno światłowodowe, część światła ucieka ze światłowodu, a więc jego tłumienie wzrasta. Może to być zarejestrowane i wiele systemów stosuje detekcję zmian tłumienia w celach ostrzegawczych i serwisowych.
------------------------------
Światłowody specjalne
P: Co to jest światłowód typu ZBLAN?
O: ZBLAN to nazwa szkła z grupy ciężkich szkieł fluorkowych (heavy-metal fluoride glasses). Typowe szkło tworzone jest na bazie krzemu: cząsteczki dwutlenku krzemu (kwarc lub zwyczajny piasek) plus inne składniki tworzą szkło o żądanych parametrach. W szkłach ZBLAN fluor łączony jest z metalami: cyrkonem, barem, lantanem, aluminium, i sodem (Zr, Ba, La, Al, Na, stąd nazwa). Światłowody ze szkieł ZBLAN mogą prowadzić falę nawet o długości 4000 nm, i teoretycznie mogą mieć tłumienie dochodzące do 0.001 dB/km. Włókna ZBLAN mogą być domieszkowane prazeodymem. Włókna takie wchodzą w skład wzmacniaczy światłowodowych na 1300 nm. Wzmacniacze takie oznaczane są skrótem PDFA (Prazeodymium Doped Fiber Amplifiers)
------------------------------
Kable światłowodowe
P: Co oznaczają określenia luźna tuba i mikrotuba w terminologii kabli światłowodowych?
O: Luźna tuba i mikrotuba to określenia konstruktcji kabla światłowodowego.
------------------------------
P: Co oznacza "overlength" (nadmiar włókna) w terminologii technologii kabli światłowodowych?
O: Nadmiar włókna (światłowód w kablu jest dłuższy niż sam kabel) jest konieczny aby zabezpieczyć się przed wpływem środowiska zewnętrznego (w USA nadmiar włókna jest okrelśany jako "helix factor" = współczynnik śróbowy). Zwykle jest to informacja zastrzeżona - nie zamieszczana w danych katalogowych. Jeżeli zadaeklarujesz chęć zakupu kabla, producent powinien udostępnić tę informację dla celów projektowych. Niekiedy informacją tą dysponują również wytwórcy OTDR-ów. Ponieważ OTDR mierzy długość włókna światłowodowego, znajomoć różnicy długości kabel/światłowód może mieć zasadnicze znaczenia przy lokalizacji uszkodzenia. Scisłe dane można uzyskać od producenta lub mierząc OTDR odcinki kabla przed jego instalacją> Jeden z wytórców kali (Siecor) podał, że kable typu luźna tuba zawierają 1 do 3 % nadmiaru wiatłowodu. Przy pomiarach OTDR-em należy wprowadzić odpowiednią poprawkę.
------------------------------
P: W jaki sposób żel jest wstrzykiwany do kabla (tuby) w procesie technologicznym?
O: Żelu nie "wstrzykuje" się do tuby (kabla), wręcz przeciwnie - tubę tworzy się wokół układu światłowód + żel.
------------------------------
Złączki światłowodowe (Połączenia rozłączne)
Zagadnienia ogólne
P: Co w opisie złączek światłowodowych oznaczają skróty ST, SC i FC?
O: Krótki opis złączek:
ST złączka z mocowaniem bagnetowym. Uchwyt może być plastikowy lub metalowy.
FC złączka z mocowaniem gwintowanym.
SC złączka o przekroju prostokątnym, w plastikowej obudowie; niebieska dla światłowodów jednomodowych i beżowa dla wielomodowych.
Wyjaśnienie skrótów:
ST = Straight Tip (ang. zakończenie proste); określenie wprowadzone dla odróżnienia od stosowanych wcześniej złączek o zakończeniu stożkowym. Oba typy złączek prosty i stożkowy opracowano w firmie AT&T.
FC = Fiber Connector (ang. złącze światłowodowe) opracowane w NTT
SC Subscriber Connector (ang. złącze abonenckie) opracowana przez NTT jako tańsza odmiana złącza FC. Tania, dzięki plastikowej obudowie złączka, miała służyć podłączenia do światłowodów sprzętu w systemach włókno-do-domu.
Inne wyjaśnienie skrótów:
ST = Standard Termination (ang. zakończenie standardowe)
SC = Standard Connection (ang. złącze standardowe)
Czasem oznaczenie złączki (ST, FC, SC) zawiera dodatkowo symbole PC lub AC co to oznacza?
PC = Physical Contact (ang. kontakt fizyczny) tłumienność odbiciowa ORL < -45dB.
SPC - Super polished Physical Contact (ang. super-polerowany kontakt fizyczny), ORL < -50 dB. Może być również UPC (ultra-polerowany kontakt fizyczny), ORL < -55dB.
AC - Angled Contact (ang. złącze kątowe), ORL < -65dB; koniec włókna polerowany pod kątem ok. 8 stopni do płaszczyzny prostopadłej do osi światłowodu.
APC - Angled Physical Contact (ang. połączenie kątowe z kontaktem fizycznym)
Określenie kontakt fizyczny oznacza, że koniec włókna i tulejkę ceramiczną lekko zaokrąglono, tak że w złączce występuje kontakt szkło-szkło (a nie szkło powietrze szkło jak w złączce zwyczajnej). Dodatkowe litery S lub U odnoszą się do gładkości polerowanych powierzchni czołowych (super i ultra). Innymi słowy, złączki PC, SPC i UPC mogą mieć taki sam profil powierzchni czołowej, ale różne parametry wynikające z różnych gładkości powierzchni.
ORL = optical return loss (ang. optyczna tłumienność odbiciowa) charakteryzuje ilość światła odbitego od złączki i wracającego torem światłowodowym.
------------------------------
Technologia
P: Stosowana przez nas żywica ma przekroczony termin ważności. Jak czas wpływa na właściwości żywic epoksydowych?
O: Jeżeli żywica zestarzeje się mogą wystąpić problemy. Przede wszystkim stara żywica nie utwardza się tak szybko i dobrze jak nowa (zmniejsza się liczba/ koncentracja wiązań). Gęstość wiązań (liczba wiązań sieciujacych na jednostkę objętości) zaczyna w tej sytuacji silnie zależeć od dokładności wymieszania składników. Stąd wnisek, że jeżeli występują problemy odprysków należy przede wszystkim sprawdzić czy żywica jest dobrze wymieszana przed użyciem.
------------------------------
P: Ostatnio w naszych złączkach końce włókien pękają i rozsypują się, co może być przyczyną problemu?
O: Doświadczenie wskazuje, że złączki wykonane przy pomocy żywic termoutwardzalnych na włóknach 100/140um mają skłonności do pękania; włókna 125um są znacznie bardziej odporne. Zastosowanie żywić epoksydowych utwardzanych w temperaturze pokojowej może rozwiązać problem
------------------------------
P: W jaki sposób dopasować i skleić ze sobą dwa elementy optyczne? Opis problemu: Próbujemy połączyć ze sobą dwie części (np. światłowody, mikrosoczewki, kapilary tworzące przyrząd optyczny) przy pomocy żywicy epoksydowej utwardzanej ultrafioletem. Po naniesieniu kleju pozycjonujemy elementy z dokładnością 1 mikrometra. Niestety, po naświetleniu ultrafioletem i utwardzeniu okazuje się, że łączone elementy przemieściły się o kilkadziesiąt mikrometrów.
O: Utwardzaniu polimerów zawsze towarzyszy zmiana objętości zależna od temperatury lub natężenia środka inicjującego (UV). W rezultacie utwardzania żywicy elementy mikrooptyczne przemieszczają się względem siebie. Jedyne rozwiązanie gwarantujące stabilność to ich solidne zamocowanie w czasie klejenia (np. w v-rowkach).
Inne rozwiązania:
- Klejenie dwustopniowe, najpierw przy pomocy niewielkiej ilości kleju w celu zamocowania, później klejenie właściwe.
- Jeżeli konstrukcja dopuszcza stosowanie nieprzejrzystych klejów, może być pomocne zastosowanie wypełniacza (przepuszczającego ultrafiolet, np. proszek szklany).
------------------------------
P: Czy stara (przeterminowana) żywica epoksydowa utwardzając się staje się bardziej krucha i łatwiej pęka? Czy możliwe jest, że w związku z tym spoistość żywicy jest gorsza i polerowanie jest bardziej agresywne?
O: W czasie polerowania szkła powierzchnia jest usuwana mechanicznie. Do polerowania używa się zwykle różu polerskiego (tlenek żelazowy) - siła i kierunek nacisku mogą mieć wpływ na jakość otrzymanej powierzchni. Jeżeli nie stosujemy różu tylko papiery polerskie możemy polerować na sucho lub na mokro. Polerowanie szkła prowadzi się zwykle w obecności cieczy roboczej, która pomaga usuwać materiał i działa jako ośrodek chłodzący. Dla złączy nie klejonych (bez żywicy epoksydowej) można użyć alkoholu (np. izopropylowego) pamiętając o dobrej wentylacji pomieszczenia. Alkohol będzie zwilżał powierzchnię nie indukując propagacji pęknięć (przyczyna wykruszania się szkła). Jeżeli mamy do czynienia ze złączką klejoną żywicą epoksydową najlepszą cieczą będzie prawdopodobnie woda (czysta destylowana). Jeżeli żywica jest stara (przeterminowana) należy upewnić się przed polerowaniem, że się dobrze utwardziła. W tym celu można zwiększyć ilość utwardzacza i przedłużyć czas i zwiększyć temperaturę utwardzania.
------------------------------
Wpływ środowiska
P: Jak temperatura / wilgotność / ciśnienie powietrza wpływa na efekt polerowania? Czy polerowanie powinno być wykonywane w klimatyzowanych (hermetycznych) pomieszczeniach?
O: Wilgotność może mieć wpływ na polerowanie szkła. Temperatura i wilgotność mogą mieć wpływ na polerowanie żywicy epoksydowej.
------------------------------
Spawanie włókien
P: Bywa, że muszę powtarzać spaw z powodu dużych strat (0,30 do 0,40 dB według pomiaru spawarki). Czy złe spawy są spowodowane złym przygotowaniem powierzchni czołowej? Sosuję 70% procentowy alkohol izopropylowy i waciki do obmywania gołego włókna przed spawaniem, czy alkohol może pozostawiać zanieczyszczenia które mają wpływ na spaw?
O: Jeżeli używasz 70% alkoholu, pytanie co z pozostałymi 30%. Większość, choć nie wszystko, to woda. Alkohol (70%) też prawdopodobnie zawiera zanieczyszczenia. Pewna grupa stosowała 70% alkohol i miała 20% odrzutów. Po zmianie na alkohol 95% odrzuty zmniejszyły się do 5%. Najlepiej stosować bardzo czysty (99%) alkohol, koniecznie przechowywany w szczelnie zamkniętym pojemniku.
------------------------------
P: Spawanie kabli światłowodowych różnych producentów: kiedy spawam różne kable np. FITEL do SUMIMOTO, ALCATEL lub innej marki, wydaje się, że światłowody różnią się między sobą. Zawsze spawy są wyraźnie widoczne (straty 0,30 do 0,40 dB). Jeżeli spawam kable jednego producenta spawów nie widać wcale. Stąd wniosek, że różni producenci wykonują różne światłowody. Dlaczego nie uzgodniono standardu na materiał światłowodu?
O: Włókna różnych producentów różnią się nieznacznie średnicą i składem rdzenia. Różnica to ułamek mikrometra średnicy rdzenia i prawie niemierzalna różnica składów. Jednolitość właściwości włókna pochodzącego od jednego producenta wynika raczej ze stosowania tej samej linii i procedury technologicznej niż z odchyleń on założonych parametrów. Zgodność parametrów włókien wytwarzanych dziś jest znacznie lepsza niż to bywało 10 lat temu. Firmy pracują nad tym.
I jeszcze jedna uwaga o pomiarach jeżeli spawy są mierzone przy pomocy OTDRa. OTDR reaguje bardzo silnie na zmiany współczynnika załamania (właściwości materiału) i średnicy rdzenia, wskazując tłumienie większe niż w rzeczywistości i zależne od kierunku pomiaru (za małe w jedną stronę, za duże w drugą). Pomiar tłumienie spawu wymaga pomiarów dwukierunkowych. Procedura pomiarowa jest zwykle opisana w instrukcji OTDRa.
------------------------------
Pomiary światłowodów
P: Dlaczego mierząc łącza światłowodowe przy pomocy reflektometru (OTDR) używamy dwóch długości fali: 1300nm i 1500nm? Przecież już jeden promień lasera powinien pokazać jakie mamy problemy ze światłowodem i spawami?
O: Tłumienie złączki dla dwóch długości fali jest takie samo, ale tłumienie światłowodu jest różne. Tłumienie dla 1550nm jest mniejsze i ta długość fali lepiej nadaje się do budowy długich łączy. Ponadto obie długości fali dają różne tłumienie na zgięciach i przy niedopasowaniu średnic/ położenia rdzenia światłowodu: 1550nm jest bardziej wrażliwe na te efekty. Pomiar może wykazać zdarzenie (punkt pomiarowy OTDR) o tłumieniu 0,2 dB przy 1300nm, które przy pomiarach 1550nm wzrośnie do 2,5 dB. Podsumowując: mierzymy dla 1300 nm aby określić straty łącza dla roboczej długości fali i dla 1550 nm aby sprawdzić czy nie występują problemy ze zgięciami, mikrozgięciami lub naprężenia które w przyszłości mogą być przyczyną uszkodzenia linii.
------------------------------
Źródła światła
Diody Laserowe
P: Co to jest migotanie (chirping, świergotanie, ćwierkanie) lasera. Co to znaczy, że laser migocze (ćwierka)?
O: Migotanie lasera oznacza zmianę częstotliwości światła emitowanego przez laser półprzewodnikowy, w czasie trwania impulsu. Zjawisko występuje przy bezpośredniej (prądowej) modulacji lasera i prowadzi do poszerzenia linii spektralnej emitowanego światła. Przyczyną jest zmiana gęstości nośników swobodnych w warstwie aktywne, co prowadzi zmiany współczynnika załąmania i w końcu do zmiany częstotliwości światła (modu) lasera. Niektóre lasery migoczą bardziej niż inne (zakeżt to głównie od materiału warstwy aktywnej). Migotanie może być przezwyciężone poprzez zastosowanie zewnętrznej modulacji światła. Samo słowo migotanie (po angielsku chirp oznacza ćwierkać) odnosi się do zmiany częstotliwości - jeżeli wsłuchasz się w ptasi świergot, być może zauważysz, że dźwięk zmienia częstotliwość.
------------------------------
Sieci światłowodowe
P: Mam problem z podłączeniem modułu sieciowego XXXX do światłowodowego nadajnika typu YYYY przy pomocy światłowodu jednomodowego. Zastaw pracuje bardzo dobrze jeżeli używam światłowodu wielomodowego.Czy powniemen zastosować specjalny nadajnik jednomodowy?
O: Nie potrzebujesz jednomodowych przyrządów. Powinieneś po prostu zastosować światłowoód wielomodowy!
------------------------------
P: Co to jest ustalone pole modowe i dlaczego dla niektórych zastosowań (np sieci ATM, IEEE 802.3) podaje się minimalną długość kabla światłowodowego?
O: Według standardu ATM UNI 3.1 "Zwykle potrzebne jest 1 do 5 metrów światłowodu aby powstało ustalone pole modowe". Norma IEEE 802.3 (Ethernet) jest bardziej precyzyjna, możemy w niej przeczytać (15.3.1): "Dla łączy krótszych niż 5 m dla spełnienia wymagań 15.2.2.1. konieczne może być stosowanie tłumików lub zbieraczy modów (mode-strippers) w celu wytłumienia mocy optycznej, która została wprowadzona do płaszcza światłowodu. Tak więc wydaje się, że najbezpieczniej będzie stosować światłowodowe kable przyłączeniowe o długości co najmniej 5m.
A co to w ogóle jest to ustalone pole modowe? Kiedy światło zostanie wprowadzone do światłowodu pojawia się zarówno w rdzeniu jak i płaszczu. Światło w płaszczu (mody płaszczowe) jest silnie tłumione i po kilku metrach światła w płaszczu nie ma. To tłumienie zależy od rodzaju światłowodu, pokrycia polimerowego, ułożenia włókna; prawdopodobnie z tego powodu standard ATM zamiast dokładnie określić minimalną długość podaje zakres "1 do 5m". Po 5 metrach w płaszczu nie ma już światła i jego moc w światłowodzie nie będzie się zmieniać z powodów innych niż tłumienie, gięcie i łączenie światłowodu. Jednak rozkład mocy światła w przekroju poprzecznym rdzeniu światłowodu będzie się jeszcze zmieniał (przez około 1 do 2 km) i dopiero teraz pojawi się ustalone pole modów. Efekt ten ma znaczenie w praktyce: w światłowodach wielomodowych tłumienie i dyspersja maleją z odległością, i dopiero po około 2 km ustalają się.
------------------------------
Historia światłowodów
P: Kto wynalazł światłowód?
O: W 1880 roku inżynier z Concord (Massachusets, USA) William Wheeler skonstruował i opatentował konstrukcje którą nazwał rurociągiem świetlnym (light piping). Była to prawdopodobnie pierwsza poważna próba prowadzenia światła w ośrodku szklanym. Wheeler planował wykorzystać swój pomysł do oświetlania wnętrza budynków (wynaleziona przez Edisona żarówka wyeliminowała pomysł jako zbyt komplikowany i niepraktyczny). Patenty:
* Wheeler, William, Concord, Mass. "Aparatura dla oświetlania mieszkań i innych struktur" US 247,229 issued 9/20/1881
* Wheeler, William, Concord, Mass. Holofot (Holophote) dla oświetlania mieszkań US 247,230 issued 9/20/1881
* Wheeler, William, Concord, Mass. "Aparatura dla oświetlania mieszkań i innych struktur" US 247,231 issued 9/20/1881
------------------------------
Materiały szkoleniowe, czyli gdzie można dowiedzieć się czegoś na temat ...?
Lasery
Ilustrowana historia lasera od czasów Einsteina do disiaj; nacisk położono na zastosowanie lasera w astronomii: 'Laser History' http://www.achilles.net/~jtalbot/history
------------------------------
Światłowody
Niezły materiał o światłowodach (po angielsku) możesz znaleźć na stronie www.schott.co.uk/TechInfo.htm
------------------------------
Sieci światłowodowe
P: Gdzie mogę znaleźć informacje na temat komunikacji optycznej (sieci światłowodowych)?
O: Journal of Lightwave Technology (numer wspólny z JSAC) z czerwca 1996 może być doskonałym wprowadzeniem do przedmiotu (po angielsku).
------------------------------
P: Czy istnieje lista dyskusyjna dotycząca telekomunikacji optycznej (światłowodowej).
O: Nie ma listy dyskusyjnej dotyczącej dokładnie telekomunikacji światłowodowej. Trochę infomrmacji można znaleźć na liście: comp.dcom.sdh-sonet (w tej chwili lista jest prawie martwa - ale jest czytana, jeżeli pojawi się pytanie, można liczyć na szybką odpowiedź). Jak wynika z nazwy, na liście można wymienić informacje na temat sytemów SDH, SONET.
Istnieje pocztowa lista dyskusyjna SPIE info-fibers z adresem e-mailowym info-fibers@MOM.SPIE.ORG. Można zapisać się na tę listę wsyłając na adres info-fibers-request@MOM.SPIE.ORG wiadomość z poleceniem SUBSCRIBE INFO_FIBERS. Lista poświęcona jest optyce światłowodowej, pytania to zwykle "gdzie mogę znaleźć to czy tamto" i "organizujemy konferencję na temat ...". Istnieje również, jak się wydaje przestarzała, lita opto-forum, zarządzana z listserv@iris.eecs.uic.edu.
------------------------------
Edukacja albo "czego powinienem się uczyć żeby zostać specjalistą od światłowodów?"
Opracowane na podstawie Internetowych ofert pracy w dziedzinie techniki światłowodowej. Już na pierwszy rzut oka widać, że na światłowodach świat tu się nie kończy.
Stanowisko: Programista (oprogramowanie sieciowe 1998)
Wymagana wiedza: Wiedza na temat protokołu OSI, Umiejętność tworzenia oprogramowania.
Obowiązki/Zakres odpowiedzialności: Samodzielna realizacja zadań po na podstawie instrukcji na temat spodziwanych wyników. Projektowanie i rozwój oprogramowania dla wszystkich 7 warst OSI. Integracja OSI i protokołów sieciowych (TCP/IP). Umiejętność diagnostyki oprogramowania. Umiejętność tworzenia dokumentacji technicznej dla produku końcowego. Realizacja zadań specjalnych zleconych przez przełożonego.
Doświadczenie zawodowe: Doświadczenie w tworzeniu oprogramowania (>2 lata) dla produktów komercyjnych z dobrym przygotowanie m w następujących dziedzinach: protokoły OSI; applikacje sieciowe: tworzenie, wdrażani i konfiguracja w środowiskach osadzonych (embedded) i UNIXowych; Znajomość standardów sieciowych (ITU TMN, OSI/CMIP/GDMO, SNMP)
Umiejętności: Predyspozycje do pracy grupowej. Solidne umiejętności tworzenia dokumentacji technicznej i pisania tekstów technicznych; Przywiązanie do metod i zasad tworzenie wysokiej jakości optogramowania.
Wymagane wykształcenie: Wyższe techniczne
------------------------------
Stanowisko: Projektant obwodów drukowanych (w firmie światłowodowej)
Gdzie: Dział usług mechaniczno-elektrycznych
Charakterystyka stanowiska: Projektowanie obwodów drukowanych przy pomocy najnowszego oprogramowania.
Zakres obowiązków i odpowiedzialności: Projektowanie obwodów drukowanych przy pomocy najnowszych narzędzi komputerowych. Współpraca projektantami rozwiązań mechanicznych i elektrycznych. Organizacja i prowadzenie dokumentacji projektów. Utrzymywanie kontaktów w wytwórcami obwodów drukowanych. Znajomość aktualnych standardów. Pożądana znajomość następujących programów: Pads, Viewlogic, Mentor-graphics, Cadence, Autocad, and Proengineer. Znajomość systemów konwersji i wymiany danych. Wymagana wszechstronność.
Charakterystyka kandydata: umiejętność pracy w grupie, pracowitość, zdolność adaptacji do zmieniających się wymagań.
Wykształcenia / doświadczenie zawodowe: Minimum średnie (lub odpowiednie kursy) zapewniające wiedzę o projektowaniu i kreśleniu komputerowym. 5 do 10 lat doświadczenia w projektowaniu obwodów drukowanych.
------------------------------
Stanowisko: Inżynier, specjalista od układów optyki pasywnej (1998)
Charakterystyka stanowiska: Ciągła (codzienna) kontrola wytwarzanych układów optyki pasywnej. Kontrola jakości, organizacja i nadzór laboratorium testów kontrolnych.
Obowiązki: Prowadzenie testów optycznych pasywnych elementów optycznych. Testy niezawodności i odporności środowiskowej. Redagowanie formalnych raportów, prowadzenie dzienników (zgodnych z ISO 9000). Konieczna znajomość programów do obróbki danych i automatyzacji pomiarów. Wiedza w zakresie optyki, elektroniki i techniki światłowodowej. Umiejętność obchodzenia się z elementami i sprzętem światłowodowym.
Pożądane cechy kandydata: Dobrze zorganizowany, chętny do pracy w grupie, zdolny do wzięcia na siebie znacznej odpowiedzialności.
Wykształcenia i doświadczenie: wykształcenie wyższe (fizyka, elektronika, mechanika) lub doświadczenia w zakresie kontroli jakości.
------------------------------
Stanowisko: Technik w laboratorium optycznym (1998)
Charakterystyka stanowiska: Przygotowanie stanowisk pomiarowych i praca w laboratorium optoelekctoniki zajmującym się testowaniem i oceną niezawodności elementów.
Obowiązki i zakres odpowiedzialności: Budowa stanowisk pomiarowych i automatyzacja procedur testowych. Projektowanie i prowadzenie eksperymentów. Utrzymywanie zgodności z nomąmi ISO. Aedministracja baz danych. Znajomość laboratoryjnych technik pomiarowych. Komputeryzacja stanowisk pomiarowych.
Pożądane cechy kandydata: Umiejętności obróbki i spawania włókien światłowodowych. Znajomość elementów światłowodowych.
Wykształcenia i doświadczenie: Co najmniej średnie sykształcenie z zakresu elektroniki lub informatyki (lub doświadczenie w tych dziedzinach). Doświadczenie w pracy ze światłowodami.
------------------------------