Elementy traktu światłowodowego

 

Pasywne

1.   światłowody

2.   kable światlowodowe

3.   złącza

4.     sprzęgacze –rozgałęziacze

5.     soczewki (GRIN) (gradient index) albo SELFOC (self –focusing)

 

 

 

Aktywne

1.   wzmacniacze światłowodowe

2.   modulatory

3.   przełączniki

4.   multipleksery i demultipleksery

 

 

 

 

 

ELEMENTY PASYWNE

 

1.   Światłowody

 

 

 

2.   Kable

 

 

 

 

Klasyfikacja kabli

 

                                                                                                                Wg. technologii wykonania

1.      luźna tuba

2.      ścisła tuba

Wg. zastosowań

1.      kable stacyjne

2.      kable trakcyjne

Wg. liczby włókien

1.      simplex

2.      duplex

 

3.   Złącza

 

 

 

 

Złączka światłowodowa

 

Złączka światłowodowa łączy dwa włókna i jest jednym z najważniejszych elementów systemu światłowodowego. Pozwala przechodzić światłu z jednego światłowodu do drugiego. Straty na złączkach są rzędu 0.25-1.5 dB. Podstawowe wymagania konstrukcji to:

·       Minimalizacja strat i odbić

·       Realizacja połączenia stabilnego mechanicznie i optycznie

 

 

4. Rozgałęziacze- sprzęgacze

 

 

 

Według konstrukcji

 

1.    sprzęgacze boczne

2.    sprzęgacze czołowe

 

Według technologii

 

1.    Sprzęgacze polerowane/klejone

2.    Sprzęgacze przewężane/spawane

3.    Sprzęgacze wykonane w technologii optoelektroniki zintegrowanej

 

 

 

 

 

 

 

Technologia i budowa sprzęgaczy światłowodowych

 

 

  1. Dwustożkowe sprzęgacze stapiane i rozciągane

 

 

2.    Sprzęgacze polerowane i klejone

 

 

3.    Sprzęgacze wykonane w technologii optyki zintegrowanej

                                         

 

 

 

 

                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.    SOCZEWKI WPROWADZAJĄCE ŚWIATŁO

 

 

Soczewka GRIN (gradient index) albo SELFOC (self –focusing)

 

 

 

 

 

ELEMENTY AKTYWNE

 

1.    Wzmacniacze światłowodowe –wzmacniacze optyczne

 

 

Klasyfikacja wzmacniaczy optycznych

 

 

·       Wzmacniacze światłowodowe domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich (erb-EDFA, 1500-1600 nm lub pareodyzym PDFA, 1300 nm)

·       Optyczne wzmacniacze półprzewodnikowe SOA, 400-2000 nm

·       Wzmacniacze Ramana

·       Wzmacniacze Brillouina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zasada działania wzmacniacza EDFA

Dla osiagnięcia wzmocnienia konieczne jest wzbudzenie jonów erbu do wyższego stanu energetycznego (stan metastabilny), przez laser pompujący. Powracając (po ok. 10 ms) do poziomu podstawowego powodują emisję spontaniczną lub emisję wymuszoną. W wyniku emisji wymuszonej powstają więc dodatkowe fotony. Mają one tą samą częstotliwość, fazę, polaryzację, kierunek. Następuje wzmocnienie sygnału.

 

 

 

stan wzbudzony

stan podstawowy                                            

 

 

Długość fali używanej do pompowania to  1480 nm i 980 nm. Jony erbu zostają przeniesione do stanu wzbudzonego metastabilnego , o czasie życia około 10 ms.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zastosowanie wzmacniaczy EDFA

 

 

·       przedwzmacniacz (pre-amplifier)

·       wzmacniacz typu booster (booster amplifier)

·       Wzmacniacz pośredni (intermediate amplifier)

·       Wzmacniacze kaskadowe (cascaded amplifiers)

 

 

 

 

 

WZMACNIACZ PÓŁPRZEWODNIKOWY SOA

 

Zasada działania wzmacniacza półprzewodnikowego SOA jest podobna jak we wzmacniaczach EDFA. SOA jest podobna do diody laserowej, w której efekt wzmocnienia osiąga się przez dostarczenie dodatkowej energii (pompowanie)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.   MODULATORY

 

·       Modulacja bezpośrednia lasera

·       Modulacja zewnętrzna światła wyemitowanego z lasera

 

Wadą bezpośredniej modulacji lasera jest migotanie długości fali, zwany chirpem. Włączanie i wyłączanie, bądź zmiana prądu dostarczonego do lasera diodowego powoduje zmianę stężenia nośników. W konsekwencji zmienia się współczynnik załamania ośrodka, powodując zmianę długości emitowanej fali i poszerzenie widmowe impulsu. Efekt ten nazywamy migotaniem impulsu. Poszerzenie widmowe powoduje dyspersję chromatyczną, a w konsekwencji – poszerzenie czasowe impulsu i zmniejszenie przepustowości. W szybkich systemach telekomunikacyjnych (> 10 Gbit/s, >100km między wzmacniaczami) konieczna jest modulacja zewnętrzna wolna od chirpu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Podstawowe typy modulatorów światłowodowych

 

 

 

 

 

 

 

3.   Przełączniki

 

Tradycyjne przełączniki światłowodowe są urządzeniami elektro-optycznymi, czyli światło transmitowane światłowodem jest zamieniane na sygnał elektryczny,a następnie  powtórnie jest zamieniany na sygnał optyczny i wprowadzany do światłowodu. Współczesne przełączniki optyczne są całkowicie optycznymi urządzeniami światlowodowymi, zachowującymi optyczną formę sygnału dla kazdej szybkości i protokołu transmisji

 

 

 

 

 
Klasyfikacja przełączników optycznych

 

 

1.   Termooptyczne

2.   MEMS

3.   Elektrooptyczne

4.   Akustoptyczne

5.   Przełączniki półprzewodnikowe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przełączniki MEMS

                   

A)                                                       B)

 

A)    przełączniki 2D MEMS składają się ze zwierciadeł rozmieszczonych w konfiguracji krzyżowej. Każde z nich może znaleźć się w jednym z dwóch stanów: ON-odbicie, OFF- transmisja. Przełącznik o liczbie portów N*...