ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ

Σχετικά έγγραφα
Ανάλυση της κυματοδήγησης στις οπτικές ίνες με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

papost/

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΟΠΤΙΚΗ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΟΠΤΙΚΗ ΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ. Φως... Φωτομετρικά μεγέθη - μονάδες Νόμοι Φωτισμού

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας

Τηλεπικοινωνίες οπτικών ινών

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

Πείραμα - 4 Σύζευξη Οπτικών Ινών με Laser

θ r θ i n 2 HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 03 - Γεωμετρική Οπτική& Οπτικές Ίνες Εφαρμογή της γεωμετρικής οπτικής στις οπτικές ίνες

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ. = 500 nm όταν διαδίδεται στο κενό. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 7.1 Τι είναι το ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο; Πως παράγεται ένα ηλεκτρομαγνητικό

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΟΠΤΙΚΗ. Ανάκλαση. Κάτοπτρα. Διάθλαση. Ολική ανάκλαση. Φαινόμενη ανύψωση αντικειμένου. Μετατόπιση ακτίνας. Πρίσματα

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Δείκτης διάθλασης. Διάδοση του Η/Μ κύματος μέσα σε μέσο

Οι δύο θεμελιώδεις παράμετροι προσδιορισμού της ταχύτητας του φωτός στο κενό: Διηλεκτρική σταθερά ε0 Μαγνητική διαπερατότητα μ0

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

Περίθλαση και εικόνα περίθλασης

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Διασπορά Ι ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ. Ηρακλής Αβραμόπουλος. EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Η/Υ

Εισαγωγή στο φως. Εισαγωγή

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β και Γ ΛΥΚΕΙΟΥ.

προς τα θετικά του x άξονα. Ως κύμα η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (άρα και το φως) ικανοποιούν τη βασική εξίσωση των κυμάτων, δηλαδή: c = λf (1)

Οπτικά Δίκτυα. Νόκας Γιώργος. Δρ.Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Τεχνολογιας Υπολογιστών

8 η Διάλεξη Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, φαινόμενα συμβολής, περίθλαση

EΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΟΛΙΚΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 27 ΜΑΪΟΥ 2005 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

HMY 333 Φωτονική Διάλεξη 12 Οπτικοί κυματοδηγοί

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Πώς γίνεται η µετάδοση των δεδοµένων µέσω οπτικών ινών:

10. Το ορατό φως έχει μήκη κύματος στο κενό που κυμαίνονται περίπου από: α nm β. 400nm - 600nm γ. 400nm - 700nm δ. 700nm nm.

Δίκτυα Τηλεπικοινωνιών. και Μετάδοσης

6.10 Ηλεκτροµαγνητικά Κύµατα

1) Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης n από το μήκος κύματος για το κρύσταλλο του ιωδιούχου ρουβιδίου (RbI) παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα.

1.2 Για το γυαλί ο δείκτης διάθλασης µπορεί να είναι α. 0. β. 1. γ. 1,5. δ. 0,9. Μονάδες 5

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Φύση του φωτός. Θεωρούμε ότι το φως έχει διττή φύση: διαταραχή που διαδίδεται στο χώρο. μήκος κύματος φωτός. συχνότητα φωτός

Μονάδες Το γραμμικό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου ερμηνεύεται με

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΦΩΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ ΚΟΥΤΑΛΙΑΝΟΥ ΙΩΑΝΝΑ ΚΑΡΝΕΣΗ ΛΕYΤΕΡΗΣ ΠΑΠΑΙΩΑΝΝΟΥ ΓΙΩΡΓΟΣ ΖΩΓΡΑΦΑΚΗΣ ΤΑΣΟΣ ΠΑΠΑΘΕΟΥ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11Α «Γεωμετρική οπτική - οπτικά όργανα» Εισαγωγή - Ανάκλαση

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

2. Οι ενεργειακές στάθµες του πυρήνα ενός στοιχείου είναι της τάξης α)µερικών ev γ)µερικών MeV

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÎÕÓÔÑÁ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΕΣ:ΝΙΚΟΛΑΣ ΚΙΜΠΙΖΗΣ ΝΙΚΟΛΑΣ ΠΑΞΙΝΟΣ

Εξελίξεις στις οπτικές επικοινωνίες

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΚΥΜΑΤΟ ΗΓΗΣΗ. «Μικροοπτικές διατάξεις-ολοκληρωµένα οπτικά»

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

Τ.Ε.Ι Λαμίας Τμήμα Ηλεκτρονικής

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ η ΕΡΓΑΣΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΟΠΤΙΚΟΙ ΣΥΖΕΥΚΤΕΣ. ιαχωριστές Ισχύος Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες Μήκους Κύµατος (WDM) Πολλαπλές θύρες εισόδων-εξόδων

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 21 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΠΟΛΩΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ. H γραφική αναπαράσταση ενός κύματος φωτός δίνεται στο Σχήμα 1(α) που ακολουθεί: ΣΧΗΜΑ 1

7α Γεωμετρική οπτική - οπτικά όργανα

Η Φύση του Φωτός. Τα Δ Θεματα της τράπεζας θεμάτων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ ΤΟ ΦΩΣ

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΟΠΤΙΚΗ. Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μοίρας. ΣΟΛΩΜΟΥ 29 - ΑΘΗΝΑ

Επαναληπτικό διαγώνισµα στα Κύµατα

1 ο ΘΕΜΑ Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Κεφάλαιο 32 Φως: Ανάκλασηκαι ιάθλαση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Ενδεικτικές Λύσεις Θεμάτων Τελικών Εξετάσεων στη Θεματική Ενότητα ΦΥΕ34

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΚΥΜΑΤΑ

β) Για ένα μέσο, όπου το Η/Μ κύμα έχει ταχύτητα υ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΕ ΛΕΠΤΑ ΥΜΕΝΙΑ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΧΕΙΜΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 12/02/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΕΣΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1ο Κριτήριο Αξιολόγησης ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ-ΑΝΑΚΛΑΣΗ, ΙΑΘΛΑΣΗ- ΕΙΚΤΗΣ ΙΑΘΛΑΣΗΣ

Τι είναι οι Οπτικές Ίνες

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Κυματική οπτική. Συμβολή Περίθλαση Πόλωση

Εφαρμοσμένη Οπτική. Γεωμετρική Οπτική

γ) Να σχεδιάσετε τις γραφικές παραστάσεις απομάκρυνσης - χρόνου, για τα σημεία Α, Β και Γ, τα οποία απέχουν από το ελεύθερο άκρο αντίστοιχα,,

ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΜΟΣ & ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

A3. Δίνονται οι πυρήνες

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ.

Transcript:

ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ, ΔΙΚΤΥΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ η & 3 η Διάλεξη: Οπτική ίνα Παράμετροι Διασπορά Απώλειες Κατασκευή Είδη ινών και καλωδίων

Λίγα Λόγια από τα Παλιά 0 ΚΑΙ ΕΙΠΕΝ Ο ΘΕΟΣ Qin E da ή D (. Gauss)(1) B da 0 ή B 0 (. Gauss ό)() D B dl 0( C 0 ) ή H J (. Ampere)(3) t t B B E dl ή E 0 (. Faraday)(4) t t ΚΑΙ ΕΓΕΝΕΤΟ ΦΩΣ Οι 4 νόμοι του Maxwell που περιγράφουν όλα τα φαινόμενα που έχουν σχέση με τον ηλεκτρομαγνητισμό. Το φως θα το μελετάμε άλλοτε ως κύμα και άλλοτε ως σωματίδιο

Λίγα Λόγια από τα Παλιά Φως η διχασμένη προσωπικότητα Άλλοτε συμπεριφέρεται σαν κύμα και έχει μήκος κύματος και συχνότητα. (x, t) Acos( t kx) (x, t) Ae j( kx t) E E cos( t kx) yˆ & H H cos( t kx) zˆ f o 1, f, T C f Άλλοτε σαν σωματίδιο με ορμή και ενέργεια. o E h f, p k,p h C 3 8 10 / 34 7 15 h 6.63 10 J s 6.63 10 erg s 4.1310 ev s h m s

Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα Ανάλογα με τη συχνότητα του Η/Μ κύματος μπορούμε να το κατατάξουμε σε διάφορες μπάντες του Η/Μ ΦΑΣΜΑΤΟΣ

Γεωμετρική Οπτική Αρχή Huygens για δευτερογενή κύματα. Tο φως διαδίδεται µέσω κυµατικών µετώπων έτσι ώστε κάθε σηµείο του µετώπου είναι πηγή δευτερογενών κυµάτων που διαδίδονται προς τα έξω σαν σφαιρικό κύµα κ.ο.κ. Η φωτεινή ακτίνα είναι η κάθετη στα µέτωπα του κύµατος

Αρχή του Fermat Αρχή ελάχιστου χρόνου (principle of least action) : Κατά τη µετάβασή του από ένα σημείο σε ένα άλλο, το φως επιλέγει να ακολουθήσει το δρόµο εκείνο που καθιστά το χρόνο της διαδρομής ελάχιστο. Συνέπειες των παραπάνω : Προσπίπτουσα Ανακλώμενη θ Π θ Α n 1 n θ Δ Διαθλώμενη Νόμος ανάκλασης θ Π =θ Α, Νόμος διάθλασης (Snell) n 1 sin θ Π = n sin θ Δ

Ολική ανάκλαση Προσπίπτουσα Ανακλώμενη Προσπίπτουσα θ Κ θ Α Ανακλώμενη θ π > θ κ θ Α n 1 n 1 n θ Δ =90 Ο Διαθλώμενη n Κρίσιμη γωνία θκ : θ Π = θ Κ όταν θ Δ =90 Ο sin = n n 1 Ολική εσωτερική ανάκλαση θπ > θκ

Οπτική Ίνα Περίβλημα (n ) ή μανδύας Εξωτερικό περίβλημα Πλαστικό (προστατευτικό) Δείκτης διάθλασης n = c Πυρήνας (n 1 ) n 1 > n Υλικό n Κενό 1 Αέρας 1.0003 Νερό 1.33 Γυαλί 1.46-1.96 Διαμάντι.4

Κυμματοδήγηση Περίβλημα θ> θ κ θ> θ Πυρήνας κ Το φως διαδίδεται στον πυρήνα της οπτικής ίνας με διαδοχικές ολικές ανακλάσεις

Διαστάσεις οπτικών ινών x y (x/y) Διάμετρος περιβλήματος / Διάμετρος πυρήνα Ενδεικτικές διαστάσεις: 15 μm / 10 μm γυάλινη μονότροπη 15 μm/ 50 μm ή 15 μm/ 6.5 μm γυάλινη πολύτροπη mm / 1.96 mm πλαστική

Παράμετροι Μέγιστη γωνία πρόπτωσης /εκπομπής: θ Μ θ Μ θ Μ n o Για φ> θ Μ δεν υπάρχει διάδοση Αριθμητικό άνοιγμα (Numerical aperture NA): 0 M 1 n1 NA = n sin = n n = Δ: σχετικός δείκτης διάθλασης της ίνας = 1 n 1 n n Στις οπτικές επικοινωνίες: Δ = 0.001-0.03 Κατά προσέγγιση για Δ<<1 : n1 n n 1

Ασκήσεις εξάσκησης Μια γυάλινη οπτική ίνα έχει δείκτη διάθλασης πυρήνα ίσο με 1.50 και περιβλήματος 1.47. Να προσδιορίσετε: α) Την κρίσιμη γωνία στη διαχωριστική επιφάνεια πυρήνα περιβλήματος, β) Το αριθμητικό άνοιγμα της ίνας και γ) τη μέγιστη γωνία πρόσπτωσης αν η ίνα βρίσκεται σε περιβάλλον αέρα Μια τυπική τιμή του σχετικού δείκτη διάθλασης της ίνας για οπτικές ίνες μεγάλων αποστάσεων είναι 1%. Για μια τέτοια ίνα να υπολογίσετε α) το αριθμητικό της άνοιγμα αν ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα είναι 1.46 και β) την κρίσιμη γωνία στη διαχωριστική επιφάνεια πυρήνα περιβλήματος

Οπτικοί τρόποι διάδοσης Οι ακτίνες του οπτικού σήματος, ανάλογα με τη γωνία εισόδου τους στην οπτική ίνα, μεταδίδονται ανακλώμενες υπό διαφορετικές γωνίες. (Προσέγγιση γεωμετρικής οπτικής) Πολύτροπη ίνα βηματικού δείκτη διάθλασης Κατανομή ηλεκτρικού πεδίου Κάθε ακτίνα αντιστοιχεί σε ένα τρόπο διάδοσης. Κάθε οπτικός τρόπος μετάδοσης (ακτίνα) αντιπροσωπεύει μία λύση της κυματικής εξίσωσης που προκύπτει από τις εξισώσεις Maxwell. Απορροφώμενο πεδίο (Evanescent field)

Απεικόνιση οπτικών τρόπων μετάδοσης Οπτικοί τρόποι διάδοσης Ηλεκτρικό πεδίο Κατανομή έντασης Θεμελιώδης

Κανονικοποιημένη συχνότητα V V = n1 n ή V = n1 M = V α: ακτίνα πυρήνα λ : μήκος κύματος ακτινοβολίας Αριθμός οπτικών τρόπων διάδοσης Μ πολύτροπης ίνας βηματικού δείκτη διάθλασης: M = V Μήκος κύματος αποκοπής οπτικής ίνας λc: M = V Για V <.405 μόνο ένας τρόπος μετάδοσης υποστηρίζεται Μονότροπη ίνα c = v c n 1 n Vc =.405 Μονότροπη λειτουργία επιτυγχάνεται μόνο για λ>λc

Ασκήσεις εξάσκησης Έστω ότι επιθυμούμε να κατασκευάσουμε οπτική ίνα που να έχει μονότροπη λειτουργία για μήκη κύματος μεγαλύτερα του 1. μm. Το υλικό που θα χρησιμοποιηθεί για τον πυρήνα έχει δείκτη διάθλασης 1.45 και ο σχετικός δείκτης διάθλασης της ίνας είναι 0,003. Να υπολογιστεί η ακτίνα του πυρήνα. Επιθυμούμε να σχεδιάσουμε πολύτροπη οπτική ίνα βηματικού δείκτη διάθλασης με κανονικοποιημένη συχνότητα 100 και αριθμητικό άνοιγμα 0.3. Η ίνα θα χρησιμοποιηθεί σε οπτική ζεύξη μήκους κύματος 80 nm ενώ ο πυρήνας της θα κατασκευαστεί από πυρίτιο με δείκτη διάθλασης 1.45. Να υπολογιστεί η ακτίνα του πυρήνα και ο δείκτης διάθλασης του περιβλήματος.

Τύποι ινών Κατανομή του δείκτη διάθλασης ίνας διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης Βηματική ίνα Διαβαθμισμένη ίνα Μονότροπη ίνα Διάδοση σε ίνα διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης

Διασπορά (Dispersion) τ 1 τ δτ =τ -τ 1 ps km nm Η διασπορά περιορίζει το μέγιστο ρυθμό μετάδοσης Β μιας οπτικής ζεύξης. Είδη διασποράς Διατροπική (δτ): Εξαιτίας των διαφορετικών τρόπων μετάδοσης που υποστηρίζονται. Ενδοτροπική (δτ): Σημαντική σε μονότροπη ίνα B MAX = 1 -Διασπορά υλικού -Διασπορά κυματοδηγού Φαινόμενο που προκαλεί τη χρονική διαπλάτυνση Δτ των παλμών κατά τη μετάδοση.

Διατροπική διασπορά Οπτικοί τρόποι μετάδοσης που διανύουν διαφορετικές διαδρομές στο εσωτερικό της ίνας φτάνουν στην έξοδο με χρονική καθυστέρηση Πολύτροπη ίνα βηματικού δείκτη διάθλασης Β L = 0 Mbps km = L n1 c Πολύτροπη ίνα διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης Β L = 1 Gbps km = L n 1 4c Μονότροπη ίνα Β L > 100 Gbps km δτ ΜΟΝ = 0

Ενδοτροπική ή χρωματική διασπορά D = D M + D W Διασπορά υλικού (D M ) Προκαλείτε από την εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από το μήκος κύματος Διασπορά κυματοδηγού (D W ) Προκαλείτε από την εξάρτηση της κυματοδήγησης από το μήκος κύματος

Διασπορά υλικού Φασμα laser λ Ο δείκτης διάθλασης στη silica εξαρτάται από το μήκος κύματος διαφορετικές φασματικές συνιστώσες της οπτικής πηγής ταξιδεύουν με διαφορετική ταχύτητα στον πυρήνα d n = L c d Δλ : φασματικό εύρος πηγής Παράμετρος διασποράς υλικού

Διασπορά κυματοδηγού Κατανομή ενέργειας θεμελιώδη οπτικού τρόπου για λ 1 Κατανομή ενέργειας θεμελιώδη οπτικού τρόπου για λ > λ 1 Πυρήνας Σε μονότροπη οπτική ίνα καθώς αυξάνει το μήκος κύματος της ακτινοβολίας αυξάνει και το ποσοστό του κύματος που διαχέεσαι στο περίβλημα. διαφορετικά τμήματα του οπτικού παλμού διαδίδονται με διαφορετικές ταχύτητες Πυρήνας

Απώλειες διάδοσης Σε μία οπτική ίνα η Δ.Ε για την διάδοση μιας φωτεινής δέσμης είναι dp az = ap P(z) = P in e o συντελεστής εξασθένισης dz Για εισερχόμενη ένταση P in η εξερχόμενη ένταση είναι al Pout al Pout = Pin e = e Λογαριθμίζοντας Pin ln Pout 1 P = al a = log P log() e z P out ( ) ( ) in in

Απώλειες διάδοσης Ορίζουμε db για ποσότητες db = 10 log 10 Στην περίπτωσή μας απώλειες οπτικών ινών σε db db = 10log10 P P in out Για ίνα μήκους L που εισέρχεται ένταση P in Εξέρχεται P out 10 Pout a10 log(e) = log( ) L P Ορίζουμε Συντελεστής εξασθένισης ανά μονάδα μήκους α (db/km): db 10 a10 log(e) = log km L out ( ) ( ) P P in in και P Po Μετατροπή από db σε % db P in /P out (%) 0 100 1 ~79 3 50 6 5 9 1.5 10 10 14 4 17 0 1 40 ~0 Στις οπτικές επικοινωνίες χρησιμοποιούμε τα dbm όπου στάθμη αναφοράς είναι το 1mW P 1dBm= 10log 1 mw ( )

Απώλειες διάδοσης γυάλινων οπτικών ινών o o o Απορρόφηση που οφείλεται σε προσμίξεις (Fe, Cu) αλλά κυρίως σε ιόντα ΟΗ που προκαλούν κορυφές απορρόφησης στα 1.39 μm, 1.4μm και 0.95 μm. Σκέδαση (κυρίως Rayleigh αλλά και μη γραμμική: Raman, Brillouin) που προκαλείται από τις κατά τόπους μικροσκοπικές διακυμάνσεις της πυκνότητας του υλικού Ατέλειες κυματοδηγού

Από τις κεραίες στον γαλανό ουρανό και στις Οπτικές ίνες Στην ατμόσφαιρα όταν προσπίπτει ηλιακή ακτινοβολία σε σωματίδια μικρότερα του μήκους κύματος τότε αυτά δρουν σαν διπολικές κεραίες και επανεκπέμπου την προσπίπτουσα ακτινοβολία Η ένταση τις ακτινοβολίας που εκπέμπεται είναι o p rad = sin r cr m ˆ 4 Άρα η ακτινοβολία που σκεδάζεται περισσότερο θα είναι αυτή με το μικρότερο μήκος κύματος (μπλε) σε σχέση με τα μεγαλύτερα έτσι όπου και να κοιτάξουμε βλέπουμε το σκεδαζόμενο φως (μπλε χρώμα) Αν το φως αναγκαστεί να περάσει από ένα παχύτερο στρώμα ( ανατολή δύση του ήλιου ή κάτι άλλο τότε απομακρύνεται ένα μεγάλο ποσοστό από τα μικρά και μεγάλα μήκη κύματος και γι αυτό βλέπουμε το ήλιο ποιο κόκκινο.

Γυάλινες Πλαστικές οπτικές ίνες Παράθυρα μετάδοσης γυάλινης οπτικής ίνας Απώλειες πλαστικής ίνας 1ο ο 3ο

Ασκήσεις 1. Σε οπτική ίνα Μήκους 1 m μεταδίδεται το 99,9% του φωτός που εισέρχεται σε αυτήν. Πόσο φως θα παραμείνει μετά από 10 km. Σε οπτική ίνα εισέρχεται δέσμη έντασης 0,01 W/m σε 10 km η δέσμη αυτή είναι 1000 ασθενέστερη. a) Πόσα db έπεσε η στάθμη έντασης της φωτεινής δέσμης. b) Ποιος είναι ο συντελεστής εξασθένισης της Οπτικής ίνας αυτής. c) Σε πόσα dbm αντιστοιχεί η ένταση αυτή. 3. Σε προσπάθεια σύνδεσης μια οπτικής ίνας σε μία οπτική πηγή έντασης 1mW χάνετε 1dB. Για να έχουμε αξιόπιστη ζεύξη στο τέλος της ίνας χρειαζόμαστε ένταση 0.1 mw. Ποία η μέγιστη απόσταση που μπορεί να έχει ίνα με συντελεστή απωλειών 0.5 db/km? 4. Σε οπτική ίνα με διασπορά 10 ns/km εισέρχεται παλμός διάρκειας 100 ns πόση θα είναι η διάρκειά του μετά από 0 km στην ίνα.

Κατασκευή γυάλινων οπτικών ίνών Διαδικασία με δύο φάσεις: Κατασκευή προμορφής (preform) Τράβηγμα της προμορφής σε ίνα Χαρακτηριστικά προμορφής: Συγκεκριμένη κατανομή δεικτών διάθλασης Διαστάσεις: διάμετρος 1-6 cm, μήκος 1- m. Δίνει ίνα μήκους 15-100 km. Πρώτες ύλες Αέριο Silica (διοξείδιο του πυριτίου SiO ) SiCl 4 Προσμίξεις για μεταβολή του δείκτη διάθλασης GeO, P O 5, Β Ο 3

Κατασκευή προμορφής Συνθετικός σωλήνας SiO Modified chemical vapor deposition (MCVD). Outside vapor deposition (OVD). Vapor Axial deposition (VAD).

Κατασκευή ίνας Nokia drawing tower Ύψος: 5 m Μπορεί να παράγει μέχρι και 1600 μέτρα ίνας ανά λεπτό

Και ένα video https://www.youtube.com/watch?v=usnjo5 togqa