Hlbšie vedomosti o optických vláknach, optických komunikáciách a ich využití v predmete Optické komunikačné systémy v inžinierskom štúdiu.

Σχετικά έγγραφα
Z O S I L Ň O V A Č FEARLESS SÉRIA D

Stredná odborná škola automobilová, Moldavská cesta 2, Košice

Prednáška 04/12. doc. Ing. Rastislav RÓKA, PhD. Ústav telekomunikácií FEI STU Bratislava. 290_04 - Pedagogika - OKS - 24 Január 2016.

Kontrolné otázky na kvíz z jednotiek fyzikálnych veličín. Upozornenie: Umiestnenie správnej a nesprávnych odpovedí sa môže v teste meniť.

Optické komunikácie. Multiplexné metódy. Dr.h.c. Prof. RNDr. Ing. Ján Turán, DrSc., KEMT FEI TU Košice. 6. kap. OVKS KEMT FEI TU Košice

PRS. PC súbor prostriedkov potrebný na prenos ele. alebo opt. signálu k príjmaciemu bloku

1η Οµάδα Ασκήσεων. Τµήµα επεξεργασίας σήµατος του αναγεννητή

PRIEMER DROTU d = 0,4-6,3 mm

Ing. Michal Halás, PhD.

Materiály pro vakuové aparatury

Πτυχιακή Εργασία Πολυπλεξία με Διαίρεση Μήκους Κύματος Εφαρμογές σε Μητροπολιτικά Δίκτυα

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Πολύπλεξη μήκους κύματος Wavelength Division Multiplexing

Staromlynská 29, Bratislava tel: , fax: http: // SLUŽBY s. r. o.

11. prednáška ( ) Fyzická vrstva ISO/OSI

KLP-100 / KLP-104 / KLP-108 / KLP-112 KLP-P100 / KLP-P104 / KLP-P108 / KLP-P112 KHU-102P / KVM-520 / KIP-603 / KVS-104P

! : ;, - "9 <5 =*<

AUTORIZOVANÝ PREDAJCA

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

MATERIÁLY NA VÝROBU ELEKTRÓD

Zrýchľovanie vesmíru. Zrýchľovanie vesmíru. o výprave na kraj vesmíru a čo tam astronómovia objavili

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

WDM over POF ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΤΗΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΑΣ

Téma č.3: Prenosové systémy

Odporníky. 1. Príklad1. TESLA TR

Strana 1/5 Príloha k rozhodnutiu č. 544/2011/039/5 a k osvedčeniu o akreditácii č. K-052 zo dňa Rozsah akreditácie

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Teória informácií - prenosová cesta. Štvrtok, 13 Október :34

Vyhlásenie o parametroch stavebného výrobku StoPox GH 205 S

Meranie a posudzovanie prijímačov DVB-T za účelom stanovenia ich vhodnosti pre slovenský trh

Membránový ventil, kovový

MaxxFlow Meranie vysokých prietokov sypkých materiálov

Trapézové profily Lindab Coverline

Princip činnosti, rozdelenie a charakterizácia laserov. AOEaL

ITU-R P (2012/02) &' (

Συστήματα Μετάδοσης & ίκτυα Οπτικών Ινών

Vlnová optika. Doplnkové materiály k prednáškam z Fyziky III pre EF Dušan PUDIŠ (2010)

Obvod a obsah štvoruholníka

KAGEDA AUTORIZOVANÝ DISTRIBÚTOR PRE SLOVENSKÚ REPUBLIKU

Optimalizácia využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete DIPLOMOVÁ PRÁCA MICHAL PRÁZNOVSKÝ

G.691 ITU-T STM-64 (SDH) ITU-T G.691 (2006/03)

Model optickej siete je na nasledovnom obrázku. Skladá sa z optickej a zákazníckej vrstvy. Vrstvový model optickej siete

Πανεπιστήμιο Πατρών Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής

Vhodné rie enie pre obytné domy a polyfunkãné objekty

Základy elektroniky a logických obvodov. Pavol Galajda, KEMT, FEI, TUKE

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ "Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων ΤΕΙ"

ITU-R F.1891 (2011/05) ! "# . /) 0 1 ",MHz ,

AerobTec Altis Micro

alu OKNÁ, ZA KTORÝMI BÝVA POHODA DREVENÉ OKNÁ A DVERE Profil Mirador Alu 783 Drevohliníkové okno s priznaným okenným krídlom.

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Optoelektronika a laserová technika

Εξελίξεις στις οπτικές επικοινωνίες

Wavelength division multiplexing (WDM)

Meranie na jednofázovom transformátore

Akumulátory. Membránové akumulátory Vakové akumulátory Piestové akumulátory

ΦΩΤΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

SLOVENSKO maloobchodný cenník (bez DPH)

ΟΠΤΙΚΟΙ ΠΟΜΠΟΙ. Γενικά

Obr. Elektromagnetické pole medzi pármi vodičov symetrického a koaxiálneho vedenia, H -.., E -.

PRÍSTROJE PRE ROZVÁDZAČE

Riadenie elektrizačných sústav. Riadenie výkonu tepelných elektrární

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


Kontrolné otázky z jednotiek fyzikálnych veličín

Τοπολογίες ευρυζωνικών οπτικών δικτύων και αλληλεπίδραση µεταξύ πολυάριθµων καναλιών ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Požiarna odolnosť trieda reakcie na oheň: A1 (STN EN ) požiarna odolnosť REI 120 (podhľad omietnutý MVC hr. 15 mm)

Wellav katalóg. Obsah



YTONG U-profil. YTONG U-profil

Prehľad produktov pre stavbu protihlukových stien.

MERANIE OSCILOSKOPOM Ing. Alexander Szanyi

8. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

POLOVODIČOVÉ LASERY- 2

PROMO AKCIA. Platí do konca roka 2017 APKW 0602-HF APKT PDTR APKT 0602-HF

Nová generácia tepelných čerpadiel Gorenje Informácie o výrobku Názov modelu: Aerogor ECO prevodník 10 A Typ: vzduch na vodu (DC prevodník)

Miniatúrne a motorové stýkače, stýkače kondenzátora, pomocné stýkače a nadprúdové relé

SonoMeter 31 Merače energií

ίκτυα Οπτικών Επικοινωνιών

M7 Model Hydraulický ráz

Elektromagnetické pole

ITU-R F (2011/04)

1 ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ Τµήµα: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ και ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΚΤΥΩΝ ΜΕΡΟΣ Ζ

KATALÓG KRUHOVÉ POTRUBIE

T R T R L 2 L 3 L 4 Αναγεννητής α 1 = 0.18 db/km α 2 = 0.45 db/km α 3 = 0.55 db/km α 4 = 0.34 db/km

A Group brand KOMPENZÁCIA ÚČINNÍKA A ANALÝZA KVALITY SIETE KATALÓG

Οπτικές Επικοινωνίες (ΗΜ603Β) Ερωτήσεις 1

Gramatická indukcia a jej využitie

Komunikačné technológie Vrátane prenosovej technológie, RF technológie a technológie sietí

ITU-R P ITU-R P (ITU-R 204/3 ( )

,Zohrievanie vody indukčným varičom bez pokrievky,

Harmonizované technické špecifikácie Trieda GP - CS lv EN Pevnosť v tlaku 6 N/mm² EN Prídržnosť

Μάθημα Εναλλακτικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

ΕΥΡΥΖΩΝΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ

ΨΗΦΙΑΚΟ ΠΕ ΙΟΜΕΤΡΟ TRIMAX SM 2500

1η Οµάδα Ασκήσεων. Τµήµα επεξεργασίας σήµατος του αναγεννητή

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΟΠΤΙΚΩΝ ΖΕΥΞΕΩΝ

STREŠNÉ DOPLNKY UNI. SiLNÝ PARTNER PRE VAŠU STRECHU

Transcript:

Hlbšie vedomosti o optických vláknach, optických komunikáciách a ich využití v predmete Optické komunikačné systémy v inžinierskom štúdiu. OPTOELEKTRONIKA Obsah: Prednáška OVS a OKS Optické komunikačné systémy Optické vláknové senzory december 10 1

Vývoj ľudskej komunikácie december 10 2

Dôležité medzníky vo vývoji komunikácií 1830 objav telegrafu (Morzeova abeceda) 1866 prvý úspešný trans-atlantický kábel B = 10bit/s 1876 objav telefónu (počiatok analógovej éry el. dvojlinka) B = 3MHz, 300 zvukových, resp 1 TV kanál 1975 najdokonalejší systém B = 274Mbit/s + relatívne lacné, pomerne rýchle - veľmi stratové, prenosová vzdialenosť L < 1km => nutná generácia signálu = drahé riešenie 1948 mikrovlnný systém f c = 4GHz 1970 dosiahol svoj fyzikálny limit B.L~100(Mb/s).km Lacnejší ako koaxiálny kábel s ohľadom na parameter B.L [(Mb/s).km] 1966 prvý optický vlnovod demonštrovaný pánom Ch. Kao (straty 1000dB/km) december 10 3

Dôležité medzníky vo vývoji komunikácií 1970 optické vlákno so stratou menšou ako 20dB/km GaAs laser (λ ~ 0,8 µm) 1978 1. generácia optických komunikačných systémov 1980 2. generácia optických komunikačných systémov 1985 3. generácia optických komunikačných systémov 1990 4. generácia optických komunikačných systémov 2000 5. generácia optických komunikačných systémov 6. generácia optických komunikačných systémov december 10 4

Dôležité medzníky vo vývoji OKS WDM december 10 5

Dôležité medzníky vo vývoji OKS Optický prenos informácií charakterizácia Vláknové OKS dnes predstavujú najvýkonnejšie prenosové systémy OKS využívajú na prenos informácie optické žiarenie v spektrálnej oblasti 800 1650 nm s frekvenciou v oblasti 100-viek THz Potenciálna prenosová rýchlosť až 10-tky Tbit/s Prenosová kapacita už dosahuje 10 15 bit/s.km - Pbit/s.km december 10 6

Prečo využiť optické komunikačné siete Potreba rýchleho prenosu veľkého počtu dát (veľká šírka pásma) Potreba prenosu dát na veľké vzdialenosti bez zosilnenia (malý útlm) Nízke náklady na 1bit Úspora drahých kovov Malé rozmery, nízka hmotnosť Odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu Vysoká bezpečnosť odolnosť voči odpočúvaniu Aktuálny problém: Súčasné hybridné komunikácie sa stávajú limitujúcim faktorom pre prenose dát Riešenie: Čiste optické spracovanie dát v optických sietiach (potreba nových čiste optických prvkov a subsystémov) december 10 7

Optický komunikačný systém (OKS) Základné parametre: preklenuteľný útlm šírka prenášaného pásma prenosová kapacita vstup dát elektrický signál Vysielač (E/O) TX prevod elektrického signálu na optický optické vlákno optický signál Prijímač (O/E) RX prevod optického signálu na elektrický výstup dát elektrický signál december 10 8

Bloková schéma vysielača OKS vstup dát optický výstup elektrické rozhranie (electrical interface) kódovanie dát modulátor zdroj optického žiarenia video Audio RS 232 RS 422 RS 485 atď amplitúdová modulácia (AM) frekvenčná modulácia (FM) digitálna modulácia LED laserová dióda (LD) rôzne vlnové dĺžky 660nm 780nm 850nm 1310nm 1550nm december 10 9

Bloková schéma prijímača OKS optický vstup detektor optického žiarenia / zosilňovač dekódovanie dát demodulátor elektrické rozhranie výstup dát PIN dióda lavínová fotodióda rôzne materiály kremík (Si) germánium (Ge) InGaAs amplitúdová modulácia (AM) frekvenčná modulácia (FM) digitálna modulácia video Audio RS 232 RS 422 RS 485 atď. december 10 10

1. Generácia OKS 850 nm LED Si LED PIN fotodiódy MM GI optické vlákno 2. Generácia OKS 1300 nm LED InGaAs PIN fotodiódy MM GI optické vlákno 3. Generácia OKS 1300 nm LAD InGaAs PIN alebo APD fotodiódy SM optické vlákno Generácie OKS 4. Generácia OKS 1550 nm LAD InGaAs PIN alebo APD fotodiódy SM optické vlákno 5. Generácia OKS Koherentné systémy Optické solitóny 6. Generácia OKS Optické zosilňovače WDM systémy (DWDM, CWDM) Čisté optické spracovanie december 10 11

Generácie OKS generácia I II III IV vlákno MM GRIN MM GRIN SM SM vlnová dĺžka 0,85 µm 1,3 µm 1,3 µm 1,55 µm zdroj GaAs/AlGaAs LD alebo LED InGaAsP/InP LD alebo LED InGaAsP/InP LD InGaAsP/InP LD detektor Si PIN alebo APD Ge (InGaAs) Ge alebo InGaAs Ge alebo InGaAs útlm vo vlákne 2 4 db/km ±0,6 db/km ±0,4 db/km ±0,2 db/km šírka pásma LED: 200(Mbit/s)km LD: 1 2(Gbit/s)km LD: ~2(Gbit/s)km LD: > 100 (Gbit/s)km MM: 5 10(Gbit/s)km SM: > 100 (Gbit/s)km december 10 12

Generácie OKS 1 gen. 2 a 3 gen. 4 a vyš gen. december 10 13

Generácie OKS 2 a 3 generácia 4 a vyššie generácie december 10 14

Generácie OKS Disperzia v jednomódovom vlákne SMF, NZ-DSF SMF december 10 15

Výhody OKS v porovnaní s klasickými spojmi extrémne veľká šírka preneseného pásma malý útlm vo vlákne malé rozmery a hmotnosť jednoduchšia inštalácia a flexibilita vysoká odolnosť voči rušeniu vysoká odolnosť voči odpočúvaniu možnosť galvanického oddelenia TX a RX úspora farebných kovov vyššia spoľahlivosť a životnosť jednoduchá možnosť inovácie (upgrade) nižšia cena na 1 km spoja Výhody vyšších generácií OKS nižšie straty vo vlákne nižšia disperzia väčší priemer monomódového optického vlákna december 10 16

Problémy pri zavádzaní OKS Potreba veľkých počiatočných investícií Náročné postupy pri spájaní optických vlákien a káblov Pomerne vysoká cena rozhraní (interface), TX a RX Preškolenie a prevýchova pracovníkov december 10 17

Princíp vysielača s LD a prijímača s fotodiódou laser šošovka optické vlákno Charakteristické parametre: výkon (v optickom vlákne): 1-10 mw Max: 100-300 mw Šírka pásma: 1-10 GHz fotodióda optické vlákno + Charakteristické parametre: citlivosť ~1 A/W Šírka pásma: 1-20 GHz december 10 18

Príklad LED pre OKS december 10 19

Útlm A [db/km] maximálna dĺžka 10 L = log A P P T R Limitujúce faktory OKS Šírka prenášaného pásma násobok B L = konštanta L max = konštanta B P T dodaný výkon P R prijatý výkon L [km] 1000 100 10 1 10 100 1000 10000 B [Mbit/s] december 10 20

WDM-transmission optical fibre optický vysielač optický prijímač + Lepšie využitie prenosovej kapacity optického vlákna Vysielače na viacerých vlnových dĺžkach MUX DMX Prijímače viacerých vlnových dĺžok december 10 21

Perspektívy OKS Možnosti zvýšenia prenosovej kapacity OKS december 10 22

Perspektívy OKS Zvyšovanie prenosovej kapacity Rast prenosovej rýchlosti 40 a viac Gbit/s Zvyšovanie šírky využiteľného spektra pásma S, E a U Znižovanie odstupu medzi kanálmi pri DWDM 50 20 GHz Zavádzanie FTTx Plne optické OKS V oblasti optických vlákien a káblov Vývoj vlákien All-Wave LEAF NZDSF (P a N-NZDSF) DCM (moduly pre aktívnu kompenzáciu disperzie) december 10 23

Perspektívy OKS Požiadavky na pasívne a aktívne prvky pre OKS Tlak na: zvyšovanie parametrov kvality spoľahlivosti integrácia prvkov a funkcií na čip (pri znižovaní ceny) integrované fotonické IO a funkčné bloky (subsystémy) december 10 24

Aktívne prvky pre OKS DBR Laser + zosilňovač + modulátor december 10 25

Aktívne prvky pre OKS MESFET + MSM monolitický optoelektronický prijímač december 10 26

Aktívne prvky pre OKS Optický prepínač december 10 27

Aktívne prvky pre OKS Regenerátor a vlnový konvertor - λ 1 λ 2 december 10 28

Aktívne prvky pre OKS Možnosti realizácie optického vlnového konvertora december 10 29

Architektúry a topológie OKS Dnešné systémy optický prenos point-to-point Perspektíva plne optické systémy OADM, OXC december 10 30

Architektúry a topológie OKS Typy OXC a) Prepinanie vlákien b) Prepínanie vlnovej dĺžky c) Prepínanie so zmenou vlnovej dĺžky december 10 31

Architektúry a topológie OKS Typy OADM december 10 32

Architektúry a topológie OKS Prototypy OADM Preladiteľný optický filter s povrchovou akustickou vlnou december 10 33

Architektúry a topológie OKS Prototypy OADM OXC (Alcatel, 2000) december 10 34

Architektúry a topológie OKS Návrh konfigurácie prototypu OXC (Fujitsu, 1999) december 10 35

Architektúry a topológie OKS Návrh konfigurácie prototypu OXC (Lucent) december 10 36

Architektúry a topológie OKS Štruktúra OKS v budúcnosti polygonálna - Mash Global Mesh 21 nodes 31 links X Reroute after failure december 10 37

Trendy ďalšieho rozvoja OKS Zvyšovanie prenosovej kapacity Rast prenosovej rýchlosti 40 a viac Gbit/s Zvyšovanie šírky využiteľného spektra pásma S, E a U Znižovanie odstupu medzi kanálmi pri DWDM 50 20 GHz V oblasti optických vlákien a káblov Vývoj vlákien All-Wave LEAF NZDSF (P a N-NZDSF) DCM (moduly pre aktívnu kompenzáciu disperzie) december 10 38

Trendy ďalšieho rozvoja OKS V oblasti komponentov pre realizáciu moderných OKS: Lasery pracujuce bez chladenia MQW Superrýchle fotodetektory Preladiteľné lasery DWDM Optické prepínače (cross-connect), connect), smerovače (router) Vláknové zosilňovače pre nové vlnové pásma S,E a U V oblasti topológií a systémových riešení Postupné zavádzanie plneoptických komunikačných systémov december 10 39

Záver ako a kam ďalej? december 10 40

Perspektívy OKS december 10 41

Optické vláknové senzory december 10 42

Výhody OVS odolnosť proti elektromagnetickému rušeniu vysoká citlivosť rozmerová prispôsobivosť kompaktná konštrukcia dielektrická konštrukcia nevýbušné prevedenie veľká šírka pásma dobrá cena (pomer cena - parametre) december 10 43

Rozdelenie OVS Podľa konštrukcie: intrinzické (s moduláciou optického žiarenia v optickom vlákne) extrinzické (s moduláciou optického žiarenia mimo optického vlákna) december 10 44

Rozdelenie OVS december 10 45

Rozdelenie OVS Podľa princípu činnosti: amplitúdové OVS fázové OVS (interferenčné) polarizačné OVS december 10 46

Rozdelenie OVS Podľa použitia: fyzikálne OVS (tlak, teplota, poloha,...) chemické OVS (ph, plyny, spektrá,...) biomedicínske OVS (glukóza, tok krvi,...) december 10 47

Príklady realizácie OVS Extrinzický amplitúdový OVS pre meranie polohy 1 (fyzikálny) december 10 48

Príklady realizácie OVS Extrinzický amplitúdový OVS pre meranie polohy 1 (fyzikálny) Vplyv konštrukcie vláknového zväzku na vlastnosti OVS december 10 49

Príklady realizácie OVS Extrinzický amplitúdový OVS pre meranie polohy 2 (fyzikálny) december 10 50

Príklady realizácie OVS OVS tlaku (intrinzický, amplitúdový, fyzikálny) december 10 51

Príklady realizácie OVS OVS s Braggovou mriežkou na meranie tlaku (teploty) Intrinzický, fyzikálny, spektrálny december 10 52

Príklady realizácie OVS Optická koherentná tomografia - OCT Biomedicínsky senzor, extrinzický, fázový, interferenčný. december 10 53

Otázky? december 10 54