Без темы
<<  Учебные материалы к урокам по пьесе У.Шекспира «Ромео и Джульетта» Учебный тренажёр и проверочный тест ЕГЭ А 3  >>
Учебный курс R&Mfreenet Теория передачи сигналов по
Учебный курс R&Mfreenet Теория передачи сигналов по
Введение
Введение
Волоконно-оптическая передача
Волоконно-оптическая передача
Принцип волоконно-оптической передачи
Принцип волоконно-оптической передачи
Электромагнитные волны
Электромагнитные волны
Шкала длин волн используемых в электромагнитной передачи
Шкала длин волн используемых в электромагнитной передачи
Длины волн используемых в оптической передаче
Длины волн используемых в оптической передаче
Скорость электромагнитных волн
Скорость электромагнитных волн
Коэффициент преломления
Коэффициент преломления
Преломление
Преломление
Полное преломление, Критический угол
Полное преломление, Критический угол
Полное внутреннее отражение
Полное внутреннее отражение
Изменение направления света в материале
Изменение направления света в материале
Волоконно-оптический световод
Волоконно-оптический световод
Где все начиналось
Где все начиналось
Свет в волокне распространяется только дискретными путями
Свет в волокне распространяется только дискретными путями
Моды выглядят как разные пути (продольный срез)
Моды выглядят как разные пути (продольный срез)
Численная апертура
Численная апертура
Численная Апертура и характеристики передачи
Численная Апертура и характеристики передачи
Причины затуханий в волокне
Причины затуханий в волокне
Типы профилей коэффициента преломления
Типы профилей коэффициента преломления
Типы профилей коефициента преломления
Типы профилей коефициента преломления
Обзор основных характеристик
Обзор основных характеристик
Многомодовое волокно (Ступенчатый индекс)
Многомодовое волокно (Ступенчатый индекс)
Модовая дисперсия (ступенчатный индекс)
Модовая дисперсия (ступенчатный индекс)
Многомодовое волокно (Сглаженный индекс)
Многомодовое волокно (Сглаженный индекс)
Модовая дисперсия в многомодовом волокне
Модовая дисперсия в многомодовом волокне
Дисперсия
Дисперсия
Одномодовое волокно
Одномодовое волокно
Волоконно-оптическая теория
Волоконно-оптическая теория
Виды дисперсии
Виды дисперсии
PMD для одномодового оптического волокна
PMD для одномодового оптического волокна
Затухание многомодовых волокон
Затухание многомодовых волокон
Затухание одномодовых волокон
Затухание одномодовых волокон
Спектральная чувствительность детекторов
Спектральная чувствительность детекторов
Спектр излучения лазера и LED
Спектр излучения лазера и LED
Производство ММ волокон
Производство ММ волокон
Mcvd-процесс
Mcvd-процесс
Схлопка
Схлопка
Протяжка
Протяжка
И вот, что выходит в результате
И вот, что выходит в результате
Режимы передачи
Режимы передачи
Цветовое кодирование волокон
Цветовое кодирование волокон
Обзор различных покрытий для волокна
Обзор различных покрытий для волокна
Соединения волокон
Соединения волокон
Неразъемное соединение
Неразъемное соединение
Квази-разъемное соединение
Квази-разъемное соединение
Разъемное соединение
Разъемное соединение
Обзор
Обзор
Технология совмещения – Цилиндрическая гильза
Технология совмещения – Цилиндрическая гильза
Технология совмещения - Эластичная гильза
Технология совмещения - Эластичная гильза
Новые технологии совмещения – V-образный канал
Новые технологии совмещения – V-образный канал
Вносимые потери - внутренние
Вносимые потери - внутренние
Вносимые потери - Внешние
Вносимые потери - Внешние
Вносимые потери - внешние
Вносимые потери - внешние
Зазор между сердцевинами – нет физического контакта
Зазор между сердцевинами – нет физического контакта
Торцы наконечников – Сферический контакт
Торцы наконечников – Сферический контакт
Угловой сферический физический контакт
Угловой сферический физический контакт
SC-RJ коннектор
SC-RJ коннектор
Затухание и мощность
Затухание и мощность
ATT = axL + ASxNS + ACxNC
ATT = axL + ASxNS + ACxNC
Измерение затухания / принципы
Измерение затухания / принципы
Какой метод использовать
Какой метод использовать
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения затухания мощности
Принцип измерения мощности передатчика
Принцип измерения мощности передатчика
Принцип измерения принимаемой мощности
Принцип измерения принимаемой мощности
Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)
Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)
OTDR измерительная процедура
OTDR измерительная процедура
Пример OTDR рефлектограммы
Пример OTDR рефлектограммы
Типичные и стандартизованные значения затуханий
Типичные и стандартизованные значения затуханий
Приведения и OTDR
Приведения и OTDR
Вторичные отражения (приведения)
Вторичные отражения (приведения)
Вопросы
Вопросы

Презентация: «Учебный курс RMfreenet». Автор: . Файл: «Учебный курс RMfreenet.ppt». Размер zip-архива: 1567 КБ.

Учебный курс RMfreenet

содержание презентации «Учебный курс RMfreenet.ppt»
СлайдТекст
1 Учебный курс R&Mfreenet Теория передачи сигналов по

Учебный курс R&Mfreenet Теория передачи сигналов по

волоконно-оптическим каналам связи

Москва, 2007 г

2 Введение

Введение

Оптический способ передачи имеет такой же возраст, как и человечество. С незапамятных времен люди обменивались оптическими сообщениями в форме: языка жестов; сигналов, подаваемых с помощью дыма; оптическим телеграфом; Опыты Тендаля (18 век). Той волоконно-оптической технологии, о которой мы знаем сегодня, предшествовали два важных научных открытия: Передача света через оптически прозрачную среду (1870 первые попытки Mister Tyndall, 1970 первое оптическое волокно Corning) Изобретение лазера в 1960

2

3 Волоконно-оптическая передача

Волоконно-оптическая передача

B-ISDN и Цифровой сервис Аналоговые Радио/ТВ сервисы

3

4 Принцип волоконно-оптической передачи

Принцип волоконно-оптической передачи

4

5 Электромагнитные волны

Электромагнитные волны

Магнитные волны

Электрические волны

Период t

Частота = 1 / t

Длина волны l

5

6 Шкала длин волн используемых в электромагнитной передачи

Шкала длин волн используемых в электромагнитной передачи

Длина волны

3000km 30km 300m 3m 3cm 0.3mm 3mm 30nm 0.3nm

102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018

Частота [Hz]

НЧ Спектр

ВЧ Спектр

Микроволновый диапазон

Оптический диапазон

Спектр Рентген. излучений

Аналоговый телефон

AM Радио

TВ и FM Радио

Мобильный телефон

MВ Печь

Рентгеновский снимок

6

7 Длины волн используемых в оптической передаче

Длины волн используемых в оптической передаче

Спектр ВО передачи

Длина волны [nm]

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

2x1014

3x1014

5x1014

1x1015

Частота [Hz]

ИК-Спектр

Видимый Спектр

УФ-спектр

7

8 Скорость электромагнитных волн

Скорость электромагнитных волн

Скорость света (электромагнитное излучение) это: C0 = Длина волны x Частота C0 = 299793 kм / сек.

Примечание: Рентгеновское излучение (?=0.3nm), a УФ излучение (? =10cm ~3GHz) или ИК излучение (? =840nm) имеют одинаковую скорость распространения в вакууме

8

9 Коэффициент преломления

Коэффициент преломления

Скорость света (электромагнитное излучение): всегда меньше чем в вакууме, Cn n = C0 / Cn n определяется как Коэффициент преломления (n = 1 в вакууме), n зависит от плотности Материала и Длины волны

Примечание: nвозд.= 1.0003, nстекла= 1.5000 nсладкой воды= 1.8300

9

10 Преломление

Преломление

a2

n2

a1

n1

Пучок света

sin a2 / sin a1 = n1 / n2

Стекло с повышенной плотностью

Стекло с пониженной плотностью

Примечание: n1 < n2 и a1 > a2

10

11 Полное преломление, Критический угол

Полное преломление, Критический угол

n2

aL

a1 = 90°

n1

Пучок света

sin a1 = 1

sin aL = n1 / n2

Критический угол

Стекло с повышенной плотностью

Стекло с пониженной плотностью

Примечание: n1 < n2 и a2 = aL

11

12 Полное внутреннее отражение

Полное внутреннее отражение

n2

Aпад.

Aотр.

n1

Пучок света

Стекло с повышенной плотностью

Стекло с пониженной плотностью

Примечание: n1 < n2 и aпад = aотр

12

13 Изменение направления света в материале

Изменение направления света в материале

n1

n2

n1

a1

90°

a2

Aпад.

A отр.

a2

Стекло с пониженной плотностью

Стекло с повышенной плотностью

Стекло с пониженной плотностью

Преломление

Полное преломление

Отражение

13

14 Волоконно-оптический световод

Волоконно-оптический световод

Оболочка

n1

n2

n1

n1

n2

Профиль показателя преломления (Ступенчатый индекс)

Ядро

14

15 Где все начиналось

Где все начиналось

Три ученых лаборатории Corning (слева направо) Дональд Кек, Роберт Мауэр и Питер Шульц в 1970 году впервые в мире создали оптическое волокно, которое было возможно использовать в коммерческих целях.

15

16 Свет в волокне распространяется только дискретными путями

Свет в волокне распространяется только дискретными путями

Эти дискретные пути называются модами.

16

17 Моды выглядят как разные пути (продольный срез)

Моды выглядят как разные пути (продольный срез)

17

18 Численная апертура

Численная апертура

Численная Апертура NA = sin Q = (n22 - n12)0.5

Допустимый угол

n1

Источник света светодиод (LED)

n2

2Q

n1

n1

n2

Профиль показателя преломления (Ступенчатый индекс)

Q ~ 17.5 °

Примечание: NA = 0.3 типичный показатель для ступенчатого индекса волокна

18

19 Численная Апертура и характеристики передачи

Численная Апертура и характеристики передачи

Большое значение NA означает Большое значение Q, при этом больше Световой энергии будет сконцентрировано в волокне Большое значение NA означает сохранение большего к-ва Мод в волокне (большая модовая дисперсия) Чем больше значение NA, тем меньше затухание вызываемое изгибом волокна Чем больше Мод, тем уже полоса пропускания

Примечание: Два волокна с NA = 0.2 и 0.4 Волокно с NA = 0.2 в 8 раз большее затухание при изгибе чем NA = 0.4 Fibre

19

20 Причины затуханий в волокне

Причины затуханий в волокне

Макроизгибы

Микроизгибы

20

21 Типы профилей коэффициента преломления

Типы профилей коэффициента преломления

Ступенчатый индекс

Ступенчатый индекс

Сглаженный индекс

Для многомодовой передачи

Для многомодовой передачи

Для одномодовой передачи

Размер ядра ~9 мкм

Размер ядра 50мкм

Размер ядра 50 или 62.5мкм

21

22 Типы профилей коефициента преломления

Типы профилей коефициента преломления

50 MHz km

500 MHz km

5000 MHz km

Ступенчатый индекс

Сглаженный индекс

Ступенчатый индекс

Для многомодовой передачи

Для многомодовой передачи

Для одномодовой передачи

22

23 Обзор основных характеристик

Обзор основных характеристик

1

2

3

Полоса пропускания & длина линка

Определение

Эффект

Ограничение

Затухание [dB/km]

Потери энергии по всей длине линка

Длина линка

Дисперсия

Расширение импульса и ослабление сигнала

Числовая апертура (NA) [-]

Потери на соединениях LED/Laser ? fiber fiber ? fiber fiber ? e.g. APD*

Характеристики соединения

* Лавинный фотодиод

23

24 Многомодовое волокно (Ступенчатый индекс)

Многомодовое волокно (Ступенчатый индекс)

n1

n2

n1

n1

n2

Профиль показателя преломления (Ступенчатый индекс)

Число Мод M = 0.5x(pxdxNA/l)2

Примечание: ~ 680 Moд при NA = 0.2, d = 50 mm и l = 850nm ~ 292 Moд при NA = 0.2, d = 50 mm и l = 1300nm

24

25 Модовая дисперсия (ступенчатный индекс)

Модовая дисперсия (ступенчатный индекс)

Тип импульса на Приемнике

Тип импульса на Источнике

Меандры

Деформированные Импульсы

25

26 Многомодовое волокно (Сглаженный индекс)

Многомодовое волокно (Сглаженный индекс)

n1

n2

n1

n1

n2

Профиль показателя преломления (Сглаженный индекс)

Число Мод M = 0.25x(pxdxNA/l)2

Примечание: ~150 Moд при NA = 0.2, d = 50 mm и l = 1300 nm

26

27 Модовая дисперсия в многомодовом волокне

Модовая дисперсия в многомодовом волокне

Форма импульса на приемной стороне

Форма импульса на передающей стороне

Меандры

Деформированные Импульсы

27

28 Дисперсия

Дисперсия

Результатом дисперсии является расширение узкого входного импульса, который распространяется вдоль оптического волокна.

28

29 Одномодовое волокно

Одномодовое волокно

n1

n2

n1

n1

n2

Пример: n1 =1.4570 и n2 = 1.4625

Профиль показателя преломления (Ступенчатый индекс)

29

30 Волоконно-оптическая теория

Волоконно-оптическая теория

30

31 Виды дисперсии

Виды дисперсии

Многомодовое волокно

Одномодовое волокно

Модовая дисперсия

Хроматическая дисперсия [ps/km * nm]

Поляризационная Модовая дисперсия PMD [ps/?(km)]

31

32 PMD для одномодового оптического волокна

PMD для одномодового оптического волокна

Задержка (PMD)

„Медленная ось “ ny

y

x

„Быстрая ось“ nx< n y

32

33 Затухание многомодовых волокон

Затухание многомодовых волокон

3.5

Релеевское рассеяние (~ 1/l4)

2.5

Sioh-поглощение

Затухание [dB/km]

1.5

800 1000 1200 1400 1600

1440

1240

950

Длина волны [nm]

3. Окно

2. Окно

1. Окно

5. Окно

4. Окно

33

34 Затухание одномодовых волокон

Затухание одномодовых волокон

Зависимость коэффициента затухания от длины волны одномодового оптического волокна

34

35 Спектральная чувствительность детекторов

Спектральная чувствительность детекторов

35

36 Спектр излучения лазера и LED

Спектр излучения лазера и LED

LED (светодиод)

LASER

+5 до -10дБмВт

от -15 до -25дБмВт

Спектральная плотность

60-100нм

1-5нм

?

?

36

37 Производство ММ волокон

Производство ММ волокон

Метод модифицированного химического осаждения путем выпаривания (MCVD-Process)

Кварцевая трубка

SiCl4

GeCl4

Горелка

BCl3

O2

H2

O2

37

38 Mcvd-процесс

Mcvd-процесс

38

39 Схлопка

Схлопка

Процесс производства Второй шаг: Сворачивание в трубку

2000°

SiO2

SiO2

Образование трубки

2000°

n1

n2

Профиль показателя преломления (сглаженный индекс)

SiO2 + GeO2

39

40 Протяжка

Протяжка

Установка для вытягивания волокна

Процесс производства

Сушильная печь

Лазерный детектор размера

Устройство первичного покрытия

Сушильная печь

Детектор натяжения

ВО барабан

40

41 И вот, что выходит в результате

И вот, что выходит в результате

41

42 Режимы передачи

Режимы передачи

Существует два способа ввести свет в ММ волокно. Их называют режимами передачи. Полный режим Сердцевина волокна полностью освещена (=> все теоретически возможные моды возбуждены). Обычно при использовании LED. Ширина полосы пропускания для волокна измеряется обычно при условии полного режима передачи. Ограниченный режим (напр. Gigabit Ethernet) Сердцевина волокна освещена не полностью (=> не все теоретически возможные моды возбуждены). Обычно при использовании лазерных источников. Обычно полоса пропускания шире при использовании ограниченного режима по сравнению с полным режимом передачи.

42

43 Цветовое кодирование волокон

Цветовое кодирование волокон

Все оптические волокна окрашиваются по определенной цветовой схеме:

43

44 Обзор различных покрытий для волокна

Обзор различных покрытий для волокна

44

45 Соединения волокон

Соединения волокон

Существуют три 3 способа соединения оптических волокон: Разъемное соединение напр. разъем Квази-разъемное соединение напр. mechanical splice Не разъемное соединение напр. сварное соединение Какой способ использовать зависит от: надежности или требований к соединению требуемой или необходимой гибкости стоимости

45

46 Неразъемное соединение

Неразъемное соединение

Принцип работы Очищенные и сколотые волокна совмещаются друг с другом торцами как можно плотнее в сварочном аппарате (по возможности без горизонтальных или вертикальных смещений). Свариваются. Затем, сварное соединение защищается так называемой гильзой защиты сварного соединения.

46

Direction

47 Квази-разъемное соединение

Квази-разъемное соединение

Принцип работы Два качественно сколотых волокна совмещаются торцами. Для улучшения характеристик место соединения между двумя волокнами заполняется гелем. Рисунок

47

48 Разъемное соединение

Разъемное соединение

Принцип работы Коннектор / адаптер / коннектор Существует несколько типов соединений, отличающихся способом полировки наконечника и своими параметрами (RL, IL). Это: Плоский контакт Physical Contact (PC) Angled Physical Contact (APC)

48

49 Обзор

Обзор

49

50 Технология совмещения – Цилиндрическая гильза

Технология совмещения – Цилиндрическая гильза

Допустимое отклонение Наконечник Втулка

2.4990 - 2.4995 2.4995 - 2.5000

Материалы Наконечник Втулка

Железо, карбид вольфрама железо, карбид вольфрама

Волокно

Наконечник

Наконечник

Втулка

50

51 Технология совмещения - Эластичная гильза

Технология совмещения - Эластичная гильза

Mатериалы Наконечник Гильза

Керамика (Circonia) Карбид Вольфрама Керамика (Circonia) Берилливоя бронза

Допустимое отклонение Наконечник Гильза

2.4985 - 2.4995 мм gauge retention force 2.9 - 5.9 n

Гильза

Волокно

Наконечник

Гильза

Наконечник

51

52 Новые технологии совмещения – V-образный канал

Новые технологии совмещения – V-образный канал

Материалы V- обр. желоб Центровщик

Силиконовая подложка Карбид вольфрама

Волокно

V - обр. Желоб

Центровщик

52

53 Вносимые потери - внутренние

Вносимые потери - внутренние

Q

Q

Разницей в: Диаметра ядер Численных Апертура Профилей показателя преломления

53

54 Вносимые потери - Внешние

Вносимые потери - Внешние

Относительное позиционирование: Горизонтальное несовпадение волокон Осевой наклон

54

55 Вносимые потери - внешние

Вносимые потери - внешние

Неплотное прилегание Подготовка поверхности волокна: Шероховатость поверхности Угол

l /4

0.2°

4% отражение на каждом конце = 0.36 db потерь

55

56 Зазор между сердцевинами – нет физического контакта

Зазор между сердцевинами – нет физического контакта

4% Отражение на каждой стороне приводит к потерям в 0.36 dB

Параметры передачи Вносимые потери Обратные потери

< 1.0 dB ~ 15 dB

56

57 Торцы наконечников – Сферический контакт

Торцы наконечников – Сферический контакт

Параметры передачи Вносимые потери Обратные потери

< 0.5 dB > 35 dB

Радиус 5 - 12 мм

57

58 Угловой сферический физический контакт

Угловой сферический физический контакт

Передаточные характеристики Вносимое затухание Возвртные потери

< 0.3 dB > 60 dB

Угол 8 - 12°

Радиус 5 – 12мм

58

59 SC-RJ коннектор

SC-RJ коннектор

SFF коннектор с размерами как у RJ45 Керамический наконечник -> Хорошо известный на рынке Высокая плотность портов, примерно в 2 раза с Duplex SC Многомодовые и одномодовые Обратная совместимость с SC Один тип коннектора + адаптер Соответствие спецификациям ISO/IEC 11801 и TIA/EIA 568A SCcompact (or SC-RJ) основан на SC коннекторе (согласно с CECC 86265-xxx, IEC 60874-14) Возможно соединение с SC Simplex Типичное вносимое затухание : < 0.2dB.

59

60 Затухание и мощность

Затухание и мощность

3 dB

6 dB

0 dB

1/2

1/2

25%

100%

50%

[dB]

Затухание

Расстояние [km]

A = 10 x log (Pin / Pout)

60

61 ATT = axL + ASxNS + ACxNC

ATT = axL + ASxNS + ACxNC

Затухание канала связи

Предполагаемое затухание ВО канала связи

a : L : AS: NS: AC: NC:

Затухание кабеля [dB/km] Длина кабеля km] Затухание на соединении [dB] Число соединений Вносимые потери коннектора [dB] К-во конекторов

61

62 Измерение затухания / принципы

Измерение затухания / принципы

Измерение обратных отражений (OTDR)

62

63 Какой метод использовать

Какой метод использовать

Измерение затухания: всегда при оконечивании кабелей для измерения затухания линка Измерение обратных отражений: когда на линке есть ВО муфты для кабелей длиной более 200 м для сложных линков для обнаружения повреждений

63

64 Принцип измерения затухания мощности

Принцип измерения затухания мощности

64

a

a

65 Принцип измерения затухания мощности

Принцип измерения затухания мощности

65

a

a

66 Принцип измерения затухания мощности

Принцип измерения затухания мощности

66

a

a

67 Принцип измерения затухания мощности

Принцип измерения затухания мощности

67

a

a

68 Принцип измерения мощности передатчика

Принцип измерения мощности передатчика

68

a

a

69 Принцип измерения принимаемой мощности

Принцип измерения принимаемой мощности

69

a

a

70 Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)

Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)

70

71 OTDR измерительная процедура

OTDR измерительная процедура

71

72 Пример OTDR рефлектограммы

Пример OTDR рефлектограммы

73 Типичные и стандартизованные значения затуханий

Типичные и стандартизованные значения затуханий

Сварное соединение Типичное: MM: approx. 0.05 dB SM: approx. 0.10 dB В соответствии со стандартом (ISO 11801): MM: 0.3 dB SM: 0.3 dB Разъемное соединение (IL / RL) Типичное : MM: RL: 30 dB IL: approx. 0.3 dB SM RL: 45 dB IL: approx. 0.1 - 0.2 dB В соответствии со стандартом (ISO 11801): MM: RL: 20 dB IL: 0.75 dB SM: RL: 35 dB IL: также как для MM

73

74 Приведения и OTDR

Приведения и OTDR

??

75 Вторичные отражения (приведения)

Вторичные отражения (приведения)

L

L

Первичное отражение

L

Вторичное отражение

2L

76 Вопросы

Вопросы

76

«Учебный курс RMfreenet»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/uchebnyj-kurs-rmfreenet-133097.html
cсылка на страницу
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды