Dermatologie

INTRODUCERE

Factorii care afecteaza cel mai mult performantele fibrelor optice ca mediu de transmisie Bunt atenuarea şi lătimea benzii. Aceste caracteristici de transmisie au o importante majora in procesul cercetarii compatibilitetii fibrelor optice in scopuri de comunicatii.

Delitimea enorma a benzii fibrelor optice a stimulat mutt dezvoltarea comunicatiilor optice prin ghizii de sticla, atenuarea mare e limitată transmisia semnalelor doar la zeci de metri. Cercetarile ulterioare privind atenuarii au aratat absorbtia cauzata de impuritatile din sticla, stimuland investigerile asupra sticlelor pure pentru comunicatiile prin fibre optice. In prezent, se folosesc fibre cu pierderi de ordinul a 0,2 dB/km (I].

Dupe cum atenuarea determine distanta de transmisie a semnalului, dispersia limiteaza latimea benzii fibrei optice. Altfel zis, limiteaza numarul de biti ai informatiei transmise intr-o perioade date de timp.

Pentru aprecierea atenuarii si a lătimii benzii, precum şi a elaborarilor ulterioare este necesar de studiat mai detaliat caracteristicile de transmisie ale fibrelor optice. In acest capitol vom studia mecanismele ce determine atenuarea şi dispersia, precum şi alte efecte care au loc pe parcursul propagarii luminii prin fibre optice.

I ATENUAREA

Atenuarea - este fenomenul prin care semnalele electromagnetice îşi pierd din puterea initială (cu care au fost transmise in mediu) o data cu creşterea distantei. Acest fenomen spare din cauza faptului ca mediul de transmisie absoarbe o pane din energia semnalelor. Din acest motiv se impun limitari ale distantei pe care un semnal o poate parcurge fare a depaşi un anumit nivel de degradare. Cu cat semnalul este receptionat la o mai mare distanta fate de surse, cu atat posibilitatea de a fi decodificat corect este mai mica din cauza atenuarii şi a interferentelor.

Atenuarea semnalului este un factor foarte important in procesul proiectsrii sistemului de comunicatii prin fibre optice, precum şi a oricaror altor sisteme de comunicatii. Deoarece receptoarele necesita ca puterea de intrare a for sa fie mai mare decat un anumit nivel minim, atunci pierderile de transmisie determine distanta maxima de transmisie pans la care este necesars restaurarea semnalului. Comunicatiile prin fibre optice au inceput se devins mai atractive cand aceste pierderi ale fibrei au fost reduse mai jos decat ale conductorilor metalici.

Principalele puncte ale sistemului de comunicatii prin fibre optice unde au loc pierderile de semnal Bunt conectorii, cuploarele de intrare, imbinarile, precum ~i in inse~i fibra optics. In capitolul dat vom cerceta doer pierderile din limitele fibrei optice, celelalte le vom studia in capitolele urmstoare. Atenuarea consts in miqorarea puterii impulsului, care are loc datorits absorbtiei luminii in fibra optice. Mentionem cs doer impuritatile din sticle absorb lumina, iar insa4i sticla nu absoarbe lumina la lungimea de unda de operare. Pe cand variatiile in uniformitatea sticlei cauzeazs doer imprsstierea luminii, care de asemenea, este dependents de lungimea de unde a luminii. In fibrele optice moderne majoritatea pierderilor au loc doer datorits imprs~tierii luminii in interiorul fibrei

Atenuarea semnalului in interiorul fibrei optice se exprims, de obicei, in decibeli (dB). Este un termen general folosit pentru a descrie scederea puterii optice intre dour puncte, la o lungime de unda data. Deci atenuarea AT poate fi exprimats prin relatia

AT(dB)=-10•lg P,. (3.1)

P1e

unde P; este puterea optice de intrare (transmisa) prin fibra, iar P1e este puterea optics la iqirea fibrei (receptionats). Fiecare tip de fibre optice este caracterizat de tin coefficient de atenuare in decibeli pe o unitate de lungime a fibrei optice (de exemplu dB/km), mesurat la o anumits lungime de unda a luminii incidente. In domeniul comunicatiilor prin fibre optice se folosqte frecvent expresia:

(AT )dB • L=10 • lg P, (3.2)

Pe

unde (AT)dB este atenuarea semnalului in decibeli pe o unitate de lungime, iar L este lungimea fibrei optic.Atenuarea semnalelor optice depinde, in primul rand, de proprietetile proprii ale fibrelor optice, iar in al doilea rand, de procesele fizice ce au loc la transmiterea luminii. Conform datelor experimentale reprezentate in figure 3.1 pierderile in fibra din plastic sting valori de 120 - 160 dB/km in diapazonul lungimii de unda de 0,5 = 0,7 µm, in fibra multimod aceste pierderi sting valorile de I _ 8 dB/km in diapazonul 0,75 = 1,2 µm, iar in fibra monomod pierderile sunt minime: 0,1 - 1,2 dB/km in diapazonu10,85 _ 1,75 µm [2,3].

0,01 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ?,„ µm

Fig. 1. Pierderi de semnale in diferite fibre optice. Realizsrile realer 1 - cu fibre din plastic; 2- multimod; 3 - cu laser stimulat; 4 - telecomunicatii; 5 - cu laser stimulat; 6 - telecomunicatii; 7 - monitor cu fibre optice.

Pentru intelegerea problemelor ce tin de proiectarea ~i fabricarea fibrelor optice cu pierderi joase in domeniul lungimilor de unde de la 0,5 µm pans la 1,6 µm, vom studia mecanismele pierderilor in interiorul lor. Atenuarea semnalului in interiorul fibrelor are loc datorits mecanismelor ca compozitia materialului, metodelor de purificare 5i de preparare, precum 5i structure ghidului de unde.Pentru fibrele de bioxid de siliciu mecanismele responsabile de atenuarea semnalului la frecvente joase sunt:

- absorbtia fundamentale de material a sticlei;

- pierderile de tip Rayleigh;

- pierderile datorita impuritatilor; - pierderile de curbura ale ibrei.

Pentru atenuarea semnalului la frecvente inalte mecanismele responsabile sunt:

- dispersia modala ~i

- dispersia spectrala.

II. PIERDERILE DE ABSORBTIE DE MATERIAL

Pierderile de absorbtie de material constau in disiparea unei parti a puterii optice a semnalului transmis prin fibra optica. Aceste pierderi ce au loc datorita compozitiei materialului, proceselor de reducere pot fi

- intrinseci 5i

- extrinseci.

Absorbtia intrinseca este cauzata in silica de catre rezonan]a. Absorbtia este mai mica decat 0,03 d/km in regiunea lungimilor de unda 1,3 µm - 1,6 µm.

Absorbtia extrinseca in fibrele din silica este cauzata de astfel de impuritati ca Cu, Ni, Fe, Mn, Cr etc. in regiunea lungimilor de unda 0,65 µm - 1,6 µm. Insa in fibrele moderne principala cauza a absorbtiei extrinseci o constituie ionii OH [3].