Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0581

Číslo materiálu VY_32_INOVACE_ENI-2.MA-11_Optické spoje

Název školy Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno

Autor Ing. Miroslav Krýdl

Tematická oblast ELEKTRONIKA

Ročník druhý

Datum tvorby 24.6.2012

AnotaceTematický celek je zaměřen na problematiku základů elektroniky.Prezentace je určena žákům 2.ročníku, slouží jako doplněk učiva.

Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

Optické spoje

Přenos informací využitím optického kmitočtového pásma elektromagnetického záření patří k nejstarším v dějinách.

Příroda vybavila lidstvo velmi citlivým přijímačem světelného záření -zrakem; člověk využívá zrak k příjmu různých znamení (signálů), když se nemůže dorozumět akusticky.

Lidské tělo však není vybaveno vlastním zdrojem světla, takže člověk osvětloval předávané signály nejdříve přírodním (slunečním) světlem.

Později začal používat k přenosu signálů oheň a další umělé zdroje světla.

První způsoby přenosu zpráv pomocí ohně a kouře se používaly již ve starověku. Optické předávání zpráv využitím zraku se udrželo prakticky dodnes (např. signalizace praporky, světelná signalizace v noci).

Přenos jednoduchých zpráv nestačil rostoucím potřebám společnosti.

První použitelný systém k přenosu celých vět na velkou vzdálenost byl optický telegraf, kde se zprávy kódovaly různými polohami několika ramen na stožáru telegrafní stanice. Jednotlivé stanice pozorovaly dalekohledem předávané znaky za sousedních stanic a postupně je opakovaly. Přenos zpráv byl však možný jen za dobré viditelnosti.

Vývoj optického přenosu zpráv byl později předběhnut vynálezem telegrafu i telefonu po vedení i rádiovým přenosem ve volném prostoru.

Nové možnosti vývoje optických spojů přinesl rozvoj optoelektroniky a vynález laseru. Tím získaly telekomunikace vhodné prostředky pro modulaci, demodulaci, vysílání a příjem analogových i digitálních signálů na kmitočtech optického pásma.

Sestava optického spoje

V optickém pásmu se používá zejména vedení optického záření pomocí optických vláken.

Šíření optického záření volným prostorem je v pozemských podmínkách znesnadňováno proměnlivými vlastnostmi atmosféry, znečištěním atmosféry, rozptylem záření v atmosféře, absorpcí některých kmitočtů v různých plynech atmosféry atd.; spolehlivé spojení se dosáhne pouze na velmi krátké vzdálenosti.

Optické spoje v atmosféře tedy nemohou konkurovat např. spojům na decimetrových vlnách.

Optické spoje nepracují pouze ve viditelné části elektromagnetického záření.

Ověřují se možnosti využití různých optických pásem od krátkovlné části infračerveného záření přes viditelnou oblast až po dlouhovlnnou část ultrafialového záření.

V současné době se zdá nejvýhodnější infračervená oblast, kde zdroje optického záření mají dostatečný výkon, optická vlákna nejmenší útlum a fotoelektrické měniče dobrou citlivost.

Obr. 1

Sestava optického spoje

se liší od jiných spojů vyšším nosným kmitočtem v optickém vlnovém pásmu a přenosovým prostředím, z čehož ovšem vyplývají rozdíly v použité technologii.

Blokové schéma jednosměrného optického spoje.

Vysílač V zakóduje analogový signál AS většinou na digitální průběh.

Impulsy z vysílače modulují zdroj optického záření OZ.

Záření optického zdroje se přenáší optickým vláknem OV na fotoelektrický měnič FM. Výstupní elektrický signál z fotoelektrického měniče je v přijímači P zesílen a upraven na původní průběh jako na výstupu vysílače V; nakonec je digitální signál dekódován na původní analogový průběh AS.

Při velkém útlumu optického signálu při delším optickém spoji se vkládá v určitých vzdálenostech do trasy optického vlákna linkové opakovací zesilovače LOZ.

Obr. 2

V optické části přenosové trasy se digitální přenos používá nejčastěji.

Analogový přenos na větší vzdálenosti má horší kvalitu vzhledem k dosažitelným modulačním schopnostem současných zdrojů optického záření a k přenosovým vlastnostem optických vláken.

Obr. 3

Otázky ke zkoušení

1) Jaké jsou způsoby optického předávání informace ?

2) Jaké jsou vlastnosti přenosu optických zpráv v pozemních podmínkách ?

3) Vysvětli co je to optický telegraf.

4) Jaký je vliv atmosféry na přenos informace optickým signálem ?

5) Jaký je rozsah vlnových délek pro infračervené, viditelné a ultrafialové světelné záření ?

6) Nakresli blokové schéma optického spoje a popiš funkci jednotlivých bloků.

Použité zdroje:

Ing.Hubička, Václav. Elektronika – dodatek. Praha :NADAS, 1986. 98 s. ISBN 31-041-86-0538.

Obr. 1; 2; 3: Ing.Hubička, Václav. Elektronika – dodatek. Praha :NADAS, 1986. 98 s. ISBN 31-041-86-0538.

Ilustrace: archiv autora