fibra ottica
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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 Pag.2 Andamenti dell’indice di rifrazione L’apertura numerica Pag.3 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 Pag.4 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 Pag.5 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 Pag.6 Dispersione della velocità di gruppo Dispersione della velocità di gruppo - 2 Pag.7 Dispersione della velocità di gruppo - 3 Effetto della Dispersione Cromatica Allargamento temporale Δt = D * L * Δλ Pag.8 La fibra STEP INDEX Condizione di unimodalità Frequenza normalizzata Pag.9 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 Pag.11 Differenti andamenti della dispersione cromatica Vincoli progettuali • Peb < Peb* • Δt < T/5 Pag.12 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 Pag.14 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 Pag.17 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 Pag.18 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 Pag.19 Ricevitori apd Schema a blocchi di ricevitore ottico Pag.20 Rumorosità del ricevitore Bit Error Rate Pag.21 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 Pag.22 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
