Pagina documente » Politehnica » Elemente de calcul si proiectare a retelelor de fibra optica

Despre lucrare

lucrare-licenta-elemente-de-calcul-si-proiectare-a-retelelor-de-fibra-optica
Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.
lucrare-licenta-elemente-de-calcul-si-proiectare-a-retelelor-de-fibra-optica


Cuprins

CUPRINS
Cuprins 1
Scurt istoric 4
1. Caracteristicile si parametrii fibrelor optice 6
1.1. Caracteristicile fizice ale fibrelor optice 6
1.1.1. Spectrul electromagnetic 6
1.1.2. Termeni tehnici fundamentali in teoria undelor 7
1.1.3. Reflexia 8
1.1.4. Refractia 9
1.1.5. Reflexia totala 11
1.1.6. Apertura numerica 12
1.1.7. Propagarea luminii in fibra optica 13
1.2. Parametrii fibrelor optice 15
1.2.1. Conditii de injectare a luminii in fibra optica 15
1.2.2. Atenuarea 15
1.2.3. Banda de trecere 17
1.2.4. Dispersia cromatica 18
1.2.5. Lungimea de unda de taiere 21
1.2.6. Diametrul cimpului de mod 21
1.2.7. Rezistenta mecanica 22
2. Profilele fibrelor optice 24
2.1. Profil cu indice in treapta 28
2.2. Profil cu indice gradat 32
2.3. Profilul segmentat (multitreapta) 35
3. Elemente de constructia si tehnologia fibrei optice 37
3.1. Constructia fibrei optice 37
3.1.1. Fibra optica multimod din sticla de cuart 38
3.1.2. Fibra optica monomod din sticla de cuart 39
3.1.3.Caracteristici tehnice ale f.o. mono si multimod 41
3.1.4. Fibra optica din plastic 42
3.2. invelisul protector al fibrei optice 42
3.2.1. Tub protector monofibra 43
3.2.2. Tub protector multifibra 45
3.2.3. Fibra cu invelis strins 48
3.2.4. invelis hibrid 49
3.2.5. Benzi de fibre 50
3.3. Constructia cablurilor cu fibre optice 51
3.3.1. Miezul cablului 51
3.3.2. Mantaua cablului 60
3.3.3. Mantaua protectoare 63
3.3.4. Armatura 64
3.3.5. Constructii 65
4. Elemente de calcul si proiectare a retelelor de fibra optica si
metode de masurare a parametrilor fibrelor optice 75
4.1. Elemente de calcul si proiectare a retelelor 75
4.1.1. Proiectarea parametrilor de transmisie 75
4.1.2. Proiectarea partilor mecanice 80
4.1.3. imbinari 82
4.1.4. Conectoare 86
4.2. Metode de masura 88
4.2.1. Metode de masura a puterii 88
4.2.2. Metode de masura a benzii de trecere 92
4.2.3. Metode de masura a dispersiei cromatice 94
4.2.4. Metode de masura a lungimii de unda de taiere 96
4.2.5. Metode masura pentru diametrul cimpului de mod 97
5. Transmisiuni pe fibra optica 99
5.1. Introducere 99
5.2. Traductoare optoelectronice 100
5.2.1. Transmitatorul 101
5.2.2. Receptorul 104
5.3. Componente optice 106
5.3.1. intreruptoare optice 106
5.3.2. Derivatoare optice 107
5.4. Sisteme de transmisiuni optice 112
5.4.1. Tehnica de transmisiuni digitate 113
5.4.2. Tehnica de transmisiuni analogice 117
6. Concluzii 119
Bibliografie 121

EXTRAS DIN DOCUMENT

?Scurt istoric

Din cele mai vechi timpuri, s-a utilizat lumina pentru transmiterea informatiilor. Era cazul marilor focuri aprinse drept semnale. Astazi inca putem gasi acest tip de transmisie a informatiilor sub multiple forme. Pentru a nu cita decat cateva exemple, ne vom gandi la semafoarele marine, la faruri, la semafoarele pentru circulatie sau la lampile unui panou oarecare de control. De multa vreme, omul a elaborat metode utilizand lumina pentru transmiterea informatiilor la distanta.

Catre anul 1790 in Franta, Claude Chappe a construit un sistem de telegraf optic compus dintr-un lant de turnuri prevazute cu brate de semafoare mobile. Acest sistem permite transmiterea informatiilor la mai mult de 200 de km in mai putin de 15 minute si nu a fost abandonat decat odata cu aparitia telegrafului electric.

În anul 1880, americanul Graham Bell dezvolta „fotofonul” gratie caruia se pot transmite semnale vocale cu ajutorul luminii. Aceasta idee nu a gasit aplicare practica pentru ca influentele climatice si vizibilitatea reduceau calitatea transmisiei.

În 1870, cu putin timp inaintea inventiei lui Bell, fizicianul englez John Tyndall confruntat cu aceeasi problema, sugereaza o solutie demonstrand ca lumina poate fi ghidata printr-un jet de apa. Aceasta experienta se bazeaza pe principiul „reflexiei totale” utilizat astazi pentru fibrele optice.

Dupa primele incercari ale lui Bell si Tyndall care se refereau la modularea si ghidarea luminii, a trebuit sa asteptam pana in 1934 ca americanul Norman R. French sa depuna un brevet unde apare ideea unui telefon optic. În acest brevet, French descrie in ce mod semnalele vocale se transmit printr-o retea de cabluri optice. El specifica: acestea vor fi din tije de sticla sau dintr-un material comparabil, avand o atenuare de linie scazuta, pentru lungimea de unda de functionare corespunzatoare.

Realizarea practica a acestei conceptii a fost desavarsita 25 de ani mai tarziu. A fost mai intai dezvoltat un element emitator optic. În 1958, laureatii premiului Nobel, Arthur Schawlow si Charles H. Townes, dezvoltau laserul pe care Theodor H. Maiman l-a utilizat pentru prima oara cu succes in anul 1960.

Posibilitatea de a fabrica lasere cu ajutorul materialelor semiconductoare este cunoscuta din 1962. În paralel se dezvolta elementele de receptie: diode semiconductoare. Era suficient sa se gaseasca un mijloc adecvat de transmisie capabil sa reuneasca emitatorul si receptorul.

A fost gandite in prima faza ghiduri circulare si reflectorizante care contineau sisteme complexe de lentile. În 1966 Charles K. Kao si George A. Kokham sugereaza utilizarea fibrelor de sticla pentru ghidarea undelor. Totusi pentru a putea instala un sistem de transmisie optica acceptabil din punct de vedere al distantei aceste fibre ar fi trebuit sa aiba atenuari maxime de 20 dB/km ori in acel timp atenuarile lor erau mai mari (in jur de 100 dB/km). În medicina se utilizau deja din anii cincizeci fibre de sticla pentru transmiterea imaginilor video pe distante foarte scurte.

În 1970 firma Corning Glass Works fabrica in Statele Unite fibre optice cu indice in treapta si obtinea atenuari mai mici de 20 dB/km pentru o lungime de unda de 633 de nm.

În 1972 se ating 4 dB/km pentru fibre optice cu indice gradat.

Astazi tehnica moderna permite obtinerea de atenuari de 0,4 dB/km pentru o lungime de unda de 1300 de nm. Simultan amelioreaza puterea, sensibilitatea si durata de viata a elementelor emitatoare si receptoare. Astfel, gratie tehnicilor dezvoltate pentru cabluri, conexiuni si imbinari de fibre optice s-a putut introduce in mod avantajos acest nou mijloc de transmisie.

În 1972, prime cabluri optice telefonice sunt puse in functiune pe navele de razboi americane.

În 1976, Western Electric (USA) face primele incercari ale unui sistem cu cablu optic pe proprietatea sa la Atlanta. Un an mai tarziu, primele incercari pe teren sunt efectuate de catre Bell Systems, la Chicago, pe o distanta de 2,3 km si de General Telephone, la Long Beach, pe o distanta de 9 km. Siecor Corporation a fost prima intreprindere care a livrat cabluri optice monomod unei administratii: Posta din New York.

În 1976, Siemens utilizeaza la München o legatura experimentala de 2,1 km pentru transmisiuni telefonice ti videotelefonie, iar in 1977 instaleaza la Berlin prima legatura cu fibre optice pentru administratia postelor din Germania.

Dupa 1978, CERN, la Geneva, utilizeaza un cablu cu fibre optice rezistent la curbare. Începand din acest moment are loc utilizarea mondiala a acestei noi tehnologii. Instalatiile despre care am vorbit folosesc inca fibre multimod. Actualmente, mai mult de un milion de kilometri de fibre optice utilizand tehnologia Siemens au fost instalate in 24 de tari. În viitor se vor instala in principal fibre optice monomod.

Capitolul I

Caracteristicile fizice si parametrii fibrelor optice

1.1. Caracteristicile fizice si parametrii fibrelor optice

1.1.1. Spectrul electromagnetic

De o suta de ani undele electromagnetice si-au demonstrat utilitatea pentru transmiterea de informatii. Aceasta, reiese din faptul ca ele nu au neaparata nevoie de un conductor metalic pentru a se propaga. Din contra, ele se pot propaga cu viteze ridicate in vid sau in materiale dielectrice.

O vedere generala a spectrului undelor electromagnetice si a utilizarii lor este prezentata in figura 1. Lumina vizibila nu ocupa decat o plaja restransa de la 380 nm (violet) la 780 nm (rosu). Adiacent, la aceasta plaja se gasesc zonele de radiatii ultraviolete pentru lungimi de unda inferioare si radiatiile infrarosii pentru lungimi de unda superioare.

Comunicatiile prin fibra optica utilizeaza lungimi de unda in infrarosu apropiate benzii de 800 pana la 1600 nm, cu preferinta pentru lungimile de unda de 850, 1300 si 1550 nm.

Undele electromagnetice se propaga in vid cu viteza luminii: c0 = 299792,456 km/s.

Valoarea rotunjita la: c0 = 300000 km/s = 3x105 km/s = 3x108 m/s este suficient de exacta pentru a descrie propagarea luminii in aer.

Într-un mediu fara pierderi si de dimensiune infinita, unda electromagnetica este, ca si lumina, o unda transversala. Campul electric si magnetic al undei transversale oscileaza perpendicular pe directia de propagare.

Daca un camp magnetic oscileaza pe un plan, atunci sageata vectorului campului de intensitate electrica sau magnetica descrie o dreapta. O astfel de unda este numita „unda cu polarizare lineara”. Daca proiectia sagetii vectorului pe (x0y) descrie un cerc sau, in general, o elipsa, se vorbeste despre o polarizare circulara sau eliptica a luminii.

Lungimea de unda ? 0 Frecventa III Sisteme de fibra optica

Curent continuu (DC) 106m 1,5 ?m - generatia a 3-a -

1kHz

Frecvente joase (AC) 1,4?m

Frecvente inalte LW 1 km 1,3?m II Sisteme de fibra optica

MW 1MHz - generatia a 2-a -

SW

VHF 1,2?m

dm 1 m

Microunde cm 1GHz 1,1?m

mm

1mm 1012Hz 1,0?m

Radiatii optice

0,9?m I Sisteme de fibra optica

1?m - generatia I -

1015Hz 0,8?m

infra-rosu