18. A szerelık azt a munkát kapják, hogy építsenek ki fényvezetı kábeles hálózatot. Ismertesse számukra a munkához szükséges fényvezetı szálak típusait és azok optikai és átviteltehnikai jellemzıit! Értelmezze az alábbi diagramot! a (db/km) 10 UV abszorpció IR abszorpció 1 OH gyök 0.1 I. II. III. Rayleigh szórás 850 1300 1550 λ (nm) Információtartalom vázlata - Többmodusú szálak - Egymodusú szálak - Fényvezetı szálak csillapítása - Diszperzió - Fényvezetı szál gyártástechnológiái Módus: Azonos hullámhosszú, azonos fázisú fotonok együtthaladó csoportja. Száltípus Multi, lépcsıs indexő Multi,gradiens indexő Mono, lépcsıs indexő Alkalmazási terület Adat, mérés, vezérléstechnika LAN Távközlés Többmódusú szálak Azokat a szálakat, amelyen több száz módus átvihetı egy idıben, multimódusú, vagy többmódusú szálnak nevezik. (MM / lépcsıs)
- magátmérı: 100µm - héjátmérı: 140 200µm - numerikus apertúra: 0,24 - terjedı módusok száma: ~4000 - áthidalható távolság: n x 100m (MM / gradiens) - magátmérı: 50µm - héjátmérı: 150µm - numerikus apertúra: 0,2064 - maximális akceptanciaszög: 11,9 fok Egymódusú szálak - numerikus apertúra: 0,113 - maximális akceptanciaszög: 6,48 fok - módustér(mag)átmérı 10µm - magtörésmutató 1,46 Csillapítás Okai: - abszorpciós (elnyelıdési) veszteség - szóródás (Rayleigh, Mie, stb) Abszorpciós vszteség: Az üvegszál a fényenergia egy részét elnyeli és hıvé alakítja át. Nem túl jelentıs az eredı csillapításban
Szóródások: Rayleigh-szórás: A fényvezetı szálban jelenlévı káros inhomogenitások okozzák: - mikrorepedések - buborékok - mechanikai feszültség (min. hajlítási sugár!) - adalékanyagok szabálytalan eloszlásából Raleigh-szórásnál a szóró részecske átmérıje kisebb, mint a fény hullámhossza. Mie-szórás: A szóró részecske mérete összemérhetı a szórt fény hullámhosszával. Ilyenkor a szóródás erısen irányfüggı. Egy tipikus multimódusú szál csillapítása 0,1 0,3 db / km jelenleg. Ez 5-7%, ami nagyságrendileg akár 100km áthidalható távolságot is jelenthet jelismétlés nélkül. (erısítı) A legegyszerőbb csillapításmérés a szintmérés. Ehhez kell egy kalibrált adó és egy vevı, lehetıleg módusegyensúly beállta, azaz 1km távolság felett kell mérni. (vagy segédeszköz) Általában több hullámhosszon is szoktak mérni, a csillapítás hullámhosszfüggı. OTDR mőszerrel már grafikus szintmenet is vizsgálható a szál hosszában.. Ilyenkor elég egy oldalról vizsgálni a szálat, szóráson alapul. (visszaszórásos mérés) Diszperzió: A tökéletes optikai szál kimenetén teljesen ugyanazt a jelformát kapnánk vissza, mint amit a bemeneten rákapcsoltunk. A valóságban azonban az optikai kábel hosszától és egyéb paramétereitôl függôen a beadott jel kissé "elkenôdik", sávszélessége megnô, hossza bizonytalanná válik. Ez a jelenség a diszperzió, ami leginkább gátat szab az alkalmazható frekvencia magasságának és az áthidalható távolságnak. A diszperzió három fô forrásra vezethetô vissza. - Az egyik a módusdiszperzió, ami multimódusú szálakban lép fel és a különbözô hosszúságú terjedési utakkal magyarázható. - A másik az optikai kábel anyaga által okozott diszperzió, mely az eltérô frekvenciákon jelentkezô eltérô késleltetési paraméterekbôl adódik - A harmadik a hullámvezetési diszperzió, ami abból adódik, hogy az optikai kábel magrésze mellett a magot körülvevô borítás is vezeti a fényt az egymódusú szálak esetében. Fényvezetı szál gyártástechnológiája Alapanyag => Elıforma (preform) gyártás => szálhúzás => védelem
Alapanyag: 1. SiO2 gázfázisból való kiválasztása 2. Si tetrakolorid és klórgáz hozzáadásával 3. törésmutató beállítása adalékolással (F, B2O3 /bórtrioxid/ csökkenti, GeO2, vagy P2O5 növeli 4. Az adalékolás sajnos hat a mechanikai tulajdonságokra és a csillapításra is. 5. Szennyezıdés: 10-4 térf.% Cu => +100dB/km csillapítás!, de ez csak 800nm-en igaz, a hullámhossz növekedtével nı a csillapítás is. Preform: CVD eljárások: - MCVD Modified Chemical Vapour Deposition - PCVD Plasma-activated CVD - OVD Outside Vapour Deposition - VAD Vapour Axial Deposition Szálhúzás: - húzótorony tetején kályha (~2000C) - gyakorlatilag steril környezet szükséges - a szálhúzás után közvetlenül viszik is fel az elsıdleges védelmet (dupla mıanyag réteg) - ha megszilárdultak a védırétegek => húzópróba - pontosan beállított elıfeszítéssel kerekeken húzzák át - dobra csévélik
Védelem: - szoros köpenyezésı szálképzés - laza köpenyezésı szálképzés Szoros köpenyezés: Az elsıdleges mıanyag védelemre egy újabb mıanyag réteget visznek fel: - rétegvastagság 0,9mm - anyag: poliamid, PP, poliészter - hıre lágyuló réteg => extrudálás - vízfürdıben hőtik ki - a mıanyag hıtágulási együtthatója egy nagyságrenddel nagyobb, mint a kvarcüvegé - a nagy zsugorodás miatt az üvegben feszültség keletkezik => csillapítás nıı - ezt lehet csökkenteni kenıanyag hozzáadásával (üveg és a mőa. közé) => kompakt szál Laza köpenyezéső szálak: - a fényvezetı szálra kemény PE, vagy PA rudat extrudálnak - a csııben a teret víztaszító zselé tölti ki - a szál mindig hosszabb, mint a védıcsı, abban hullámosan helyezkedik el - néhány mm holtjáték => szabadon mozog a fényvezetı ér Amirıl még érdemes említést tenni: - mőanyag fényvezetı szálak - optikai szektorkábelek - kábelfektetés sajátosságai fényvezetı kábelek esetében