оптични комуникации

При оптични комуникации се разбира всяка форма на предаване на информация,при която светлината е носителят.

Светлина-обхваща видимата, инфрачервената и ултравиолетовата област от спектъра на електромагнитните вълни

Предимства на оптичните кабели за комуникация:

Количество предавана информация

Не се влияят от ЕМ смущения Разстояние межу регенераторите Осигуряват по-добра сигурност Размер и тегло Цена на материала

Има три основни елемента(и един допълнителен) :

Светлинен източник Оптично влакно Оптичен усилвател или повторител Приемник(детектор)

Влакното се състои от: ядро(сърцевина) с висок показател на пречупванеОбвивка с по-нисък показател на пречупване.Външна предпазна обвивка

Принципът на предаване на светлина по влакното използва ефекта на пълно вътрешно отражение

Класификация на оптичните влакна: -според изменението на показателя

на пречупване n *плавно изменящ се показател n *стъпалoвиден профил на

показателя n -според начина на разпространение

на светлината във влакното *едномодови *многомодови

МОВ със стъпаловидно изменящ се показател на пречупване между сърцевината и обвивката.

Типични размери са 50-200 um за сърцевината и 125-400 um за обивката.

МОВ с плавно изменящ се показател на пречупване.

Типичните размери при този вид влакна са 50-100 um за ядрото и 125-140 um за обвивката.

-Основното им предимство е по-голяма ефективност в обхващането на светлина(заради по-големият диаметър)

-Основен недостатък е модалната дисперсия(т.е. Различните модове изминават дължината на влакното за различно време)

Размера на сърцевината е 8-12 um(т.е. Няколко дължини на вълната),а обвивката-125 um.

Влакното може да бъде направено едномодово като:

Сърцевината се направи достатъчно тънка;

Разликата в показателите на пречупване между сърцевината и обвивката се направи достатъчно малка

Използват по-големи дължини на вълните

Въпреки,че е много по-малко в сравнение с класическите методи за пренасяне на информация във влакната също има отслабване на сигнала.

Загубите в оптичните влакна могат да бъдат класифицирани в две основни групи:

- Поглъщане- дължи се на примеси или замърсяване на влакното.

- Разсейване-дължи се на нехомогенности във влакното.

Поглъщането и разсейването зависят от дължината на вълната и характеристиките на материла.

хроматична дисперсия-влакното има различаващ се показател на пречупване за различните честоти на вълната.

Модална дисперсия.

Поради загубите във влакната оптичният сигнал ще има някакво максимално разстояние,което ще може да измине преди да се изгуби.

Ако искаме да пренесем сигнала на по-голямо разтояние се използват усилватели или поворители

Те преобразуват оптичният сигнал в електричен,след което той се обработва(усилва се и се възстановява първоначалната му форма).След като сигналът е обработен той отново се преобразува в оптичен.

Най-важният тип усилвател е ербиевият влакнест усилвател Er3+

Основно предимство е,че няма преобразуване на сигнала оптичен-електричен-оптичен.

Други предимства:гъвкавост,цена

За да накараме светлината да носи сигнал, трябва да въведем систематични промени (модулация) по нея. После, когато светлината се приема, трябва да я декодираме по такъв начин, че да реконструираме началния сигнал.

Интензитетът на светлината се променя в зависимост от някоя от характеристиките на електричния сигнал (напрежение или ток)

Модулация се постига с помощта на 2 основни подхода:

Електрооптичен и магнитооптичен ефекти

Акустични модулатори

Код “включено-изключено” (On-Off Keying, OOK):

-NRZ кодиране

-NRZI Кодиране

-RZ кодиране

Използват се два вида източници: -светодиоди(LED) -лазерни диоди

Некохерентни изтоници Относително широк генериран

спектър Ниска мощност Излъчената светлина няма

определено направление. Те са много по-евтини от

лазерните диоди. Имат по-дълго време на живот.

Те са кохерентни източници на светлина.

Излъчват в определено направление.

Имат по-голяма мощност. Светлинният сигнал на диоден лазер

се модулира по-лесно от този на LED.

Имат много по-висока цена. По-малко време на живот. По-голяма чувстителност към

температурна промяна

Характеристика LED Диоден лазер

Цена ниска висока

Пренос на данни нисък висок

Разстояние на разпространение на лъчението

малко голямо

Тип влакно ММВ ЕМВ/ММВ

Време на живот голямо малко

Температурна зависимост

ниска висока

Преобладаващата част от детекторите, ползвани в комуникационните системи,работят на принципа на йонизация в полупроводников материал

*P-N диоди *P-I-N диоди *Фотопроводници