fibra ottica

Trasmissione dell’informazione
attraverso una fibra ottica
Porzione dello spettro elettromagnetico
di interesse nelle comunicazioni ottiche
Pag.1
Principio di propagazione in fibra ottica:
legge di Snell
La fibra ottica
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Andamenti dell’indice di rifrazione
L’apertura numerica
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Sistema di comunicazione ottico
Fibra
Sorgente
Ricevitore
Led
Laser
Fotodiodo Pin
o Apd
Modulazione ON/OFF:
i valori logici 1 e 0 sono associati alla presenza, o meno,
di radiazione luminosa.
Grandezze caratterizzanti la qualità del segnale ricevuto:
• Attenuazione
• Dispersione
Attenuazione in fibra ottica
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Attenuazione in fibra ottica
Effetto dell’attenuazione
• Al crescere della distanza del collegamento diminuisce la
potenza di segnale:
Pout = Pin - α * L
α [dB/km]
attenuazione per unità di lunghezza
• Un segnale troppo attenuato può confondersi con il rumore
introdotto dal ricevitore
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Cause di dispersione
Si possono individuare tre cause principali di
dispersione:
•Dispersione modale
Dm
•Dispersione del materiale DM
•Dispersione per guidaggio DW
Dispersione modale
ΔT =
⎞ n ⎛ Ln
⎞ Ln
n1 ⎛ L
− L ⎟ = 1 ⎜ 1 − L ⎟ = 1 ( n1 − n2 )
⎜
c ⎝ sin φc
⎠ cn2
⎠ c ⎝ n2
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Dispersione della velocità di gruppo
Dispersione della velocità di gruppo - 2
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Dispersione della velocità di gruppo - 3
Effetto della Dispersione Cromatica
Allargamento temporale
Δt = D * L * Δλ
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La fibra STEP INDEX
Condizione di unimodalità
Frequenza normalizzata
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Effetto della dispersione modale
nella fibra STEP INDEX
La radiazione luminosa si propaga seguendo una pluralità di
percorsi (modi) che si combinano differentemente al termine
della fibra
La fibra SINGLE MODE
Pag.10
Assenza di dispersione modale
nella fibra SINGLE MODE
Essendoci un unico modo in propagazione non si ha effetto
di dispersione modale
Cause dispersione cromatica
nella fibra SINGLE MODE
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Differenti andamenti
della dispersione cromatica
Vincoli progettuali
• Peb < Peb*
• Δt < T/5
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Curva di attenuazione
e di dispersione
cromatica della fibra
rispondente alla
raccomandazione
G.652
Curva di attenuazione
e di dispersione
cromatica della fibra
rispondente alla
raccomandazione
G.653
Pag.13
Curva di attenuazione
e di dispersione
cromatica della fibra
rispondente alla
raccomandazione
G.655
Principali parametri delle fibre rispondenti alla raccomandazione G.655
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Caratteristiche di dispersione cromatica dei principali prodotti commerciali
Perturbazione della propagazione:
irregolarità all’interfaccia core-cladding
Pag.15
Perturbazione della propagazione:
effetto di curvatura
Possibili disallineamenti in fase di
giunzione di fibre
Pag.16
Connettore tipo ST
SCAVI FINO A 80 CM SU ASFALTO + RINTERRO CON MATERIALE DI RISULTA + RIPRISTINO CON
SOTTOFONDO BYNDER
16.96 EURO/ML;
RIPRISTINO TAPPETINO USURA
4.33 EURO/MQ;
FORNITURA E POSA TUBO DIAM. 125
5.75 EURO/ML;
SCAVI FINO A 80 CM IN BANCHINA CON RINTERRO CON MATERIALE DI RISULTA
9.75 EURO/ML;
FORNITURA E POSA MONOTUBO
2.17 EURO/ML
POSA CAVO 16 F.O.
3.61 EURO/ML
FORNITURA CAVO 16 F.O.
2.05 EURO/ML
POSA CAVO 6 F.O.
2.88 EURO/ML
FORNITURA CAVO 6 F.O.
1.55 EURO/ML
FORNITURA CAVO 2 F.O.
1.35 EURO/ML
NON SONO PREVISTI SCAVI IN ROCCIA NE’ SCARIFICA PAVIMENTAZIONI
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1 Km di fornitura in opera di un 16 F.O., SCAVI FINO A 80 CM SU ASFALTO +
RINTERRO CON MATERIALE DI RISULTA + RIPRISTINO CON SOTTOFONDO
BYNDER, ripristino tappetino usura,tubo diam. 125 (esclusi giunti e terminazioni), costa:
16,96 x 1000 = 16960,00 Euro
4,33 x 1000 = 4300,00 Euro
5,75 x 1000 = 5750,00 Euro
3,61 x 1000 = 3610,00 Euro
2,05 x 1000 = 2050,00 Euro
totale
32670,00 Euro
GIUNTO (COMPRENSIVI DI MISURE):
TERMINAZIONE 16 F.O. 1300 EURO;
1600 EURO
6 F.O.
950 EURO;
1200 EURO
2 F.O.
500 EURO;
600 EURO.
NELLE TERMINAZIONI NON E’ INCLUSA LA FORNITURA DEI TELAI E DEI
SUBTELAI
Sistema di comunicazione ottico
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I rivelatori ottici:
principio di funzionamento
Caratteristiche dei rivelatori ottici
Relazione corrente sul dispositivo/potenza ottica incidente
I = R *P
R è la RESPONSIVITY e si misura in [A/W]
Valori tipici di R pari a 0,8 e banda passante fino ad alcuni GHz
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Ricevitori apd
Schema a blocchi di ricevitore ottico
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Rumorosità del ricevitore
Bit Error Rate
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Le sorgenti ottiche
• LED (Light Emitting Diodes)
• LASER (Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation)
Parametri caratteristici:
Emissione luminosa in funzione della corrente, densità
spettrale, larghezza di banda, ritardo di accensione e
rilassamento all’oscillazione
Struttura di un LED planare
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LASER a semiconduttore
(cavità Fabry-Perot)
Vista esterna di un LASER
per telecomunicazioni
Pag.23
Vista interna di un LASER
per telecomunicazioni
Schema a blocchi del circuito di controllo di
un LASER per telecomunicazioni
Pag.24
Soddisfacimento dei requisiti di sistema
a) Recupero della forma degli impulsi tramite rigenerazione
del segnale
b) Uso di amplificatori ottici per la compensazione
dell’attenuazione
Schema a blocchi di
rigeneratore ottico
Decisore
Pag.25
EDFA
(Erbium Doped Fiber Amplifier)
Configurazione copropagante
EDFA
(Erbium Doped Fiber Amplifier)
Configurazione co- e contropropagante
Pag.26
Applicazione di amplificatori ottici
Applicazione di amplificatori ottici
Pag.27
Cavi in fibra ottica
per telecomunicazioni
Cavi a nastro in fibra ottica
per telecomunicazioni
Pag.28
Tecnica WDM
Multichannel point-to-point fiber
link
Pag.29