Gerhátné Udvary Eszter



Hasonló dokumentumok
(BMEVIHV HVMA05) Bevezetés

Optikai átviteli mérések

Gerhátné Udvary Eszter

Optikai térkapcsolt. rkapcsoló

Az optikai szálak. FV szálak felépítése, gyakorlati jelenségek

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

HiCap a legjobb megoldás ha Gigabit Ethernetről

Optoelektronikai Kommunikáció. Az elektromágneses spektrum

nyforrás 2014 Gerhátné Dr. Udvary Eszter

A DRF 13/03-06 típusú digitális mikrohullámú rádiórelé rendszer

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Fény kölcsönhatása az anyaggal:

Nemkoherens fényforrások 1. Termikus és lumineszcens sugárzók

Metaanyagok az optikai hálózatokban

RAJZOLATI ÉS MÉLYSÉGI MINTÁZATKIALAKÍTÁS II:

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

1 Elektronika 2 Jegyzet. Elektronika 2. Jegyzet

Ezeket az előírásokat az alábbiakban mutatjuk be részletesebben:

HÍRKÖZLÉSTECHNIKA. 2.ea. Dr.Varga Péter János

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

Új generációs passzív optikai hozzáférési technológiák (FTTx, GPON)

Mikrohullámok vizsgálata. x o

Fénytechnika. A fény. Dr. Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Budapest, 2013.

VÍZGŐZKONCENTRÁCIÓ-MÉRÉS DIÓDALÉZERES FOTOAKUSZTIKUS MÓDSZERREL

HÍRADÁSTECHNIKA I. Dr.Varga Péter János

Agrár-környezetvédelmi Modul Vízgazdálkodási ismeretek. KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI MSc

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

Egyszerû és hatékony megoldások

Elektromágneses hullámok, a fény

Az elektromágneses spektrum

Mire és hogyan alkalmazhatjuk a LEDeket?

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

Mérnökgeodézia 6. A lézertechnika, és mérnökgeodéziai alkalmazása Dr. Ágfalvi, Mihály

Hang és ultrahang. Az ultrahangos képalkotás, A-, B- és M-képek. Doppler-echo. Echo elv - képalkotás. cδt = d+d = 2d

Lézer. Lézerek mindenütt. Lézer: Lézer

NEMKOHERENS FÉNYFORRÁSOK I TERMIKUS ÉS LUMINESCENS SUGÁRZÓK

Korszerű technológiák. a szélessávú elérési hálózatok területén. Korsós András. műszaki igazgató. SCI-Network Távközlési és Hálózatintegrációs Rt.

Elektronika I. Dr. Istók Róbert. II. előadás

Mintavételezés: Kvantálás:

Radarmeteorológia. Makra László

A rendszerbe foglalt reléprogram, 1954 óta. Szilárdtest relék optocsatolóval, bekapcsolás a feszültség nullátmeneténél vagy nem szinkronizált módon

UWB. Bevezetés Elmélet Alkalmazások

Kimenő üzemmód ; Teljesítmény

MÓDOSÍTOTT RÉSZLETEZÕ OKIRAT (1)

17. Kapcsolok. 26. Mit nevezünk crossbar kapcsolónak? Egy olyan kapcsoló, amely több bemenet és több kimenet között kapcsol mátrixos módon.

Femtokémia: a pikoszekundumnál rövidebb reakciók kinetikája. Keszei Ernő, ELTE Fizikai Kémiai Tanszék

Abszorbciós spektroszkópia

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

POF (Plastic (Polimer) Optical Fiber) jellemzően a mag anyaga: Polymethil Metacrilate (PMMA) - héj: flourral kezelt PMMA - n= 1,412

Termékismertető MO1004 2X2-ES SZEGMENTÁLHATÓ KIVEHETŐ TÁLCÁS OPTIKAI NODE ÁLTALÁNOS LEÍRÁS MŰSZAKI ADATOK 1 PG MO1004-HU

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

Elektrokémiai módszerek

Villamos tulajdonságok

A jövő anyaga: a szilícium. Az atomoktól a csillagokig február 24.

Haladó Szilárdtestfizikai Laboratórium

VLT Micro Drive. Kis frekvenciaváltó maximális terherbírás és megbízhatóság

B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE,

Sugárzási alapismeretek

Elektromos fűtők vezérlőegységei Kezelési és karbantartási útmutató

Fireray 2000 vonali füstérzékelő

- elektromos szempontból az anyagokat három csoportra oszthatjuk: vezetık félvezetık szigetelı anyagok

Intelligens és összetett szenzorok

FIZIKAI SZINTŰ KOMMUNIKÁCIÓ

Femtoszekundumos felületi plazmonok által keltett elektronnyalábok vizsgálata

Mérési utasítás. +5V 680ohm. Udi

Fényforrások. E hatására gáztérben ütközési ionizáció. Stefan-Boltzmann-tv. Wien-tv. Planck-tv. 4 tot

Gyakorlati problémák, megoldások a metán és a szén-monoxid érzékelők és mérőműszerek

Lumineszcencia alapjelenségek

8.B 8.B. 8.B Félvezetı áramköri elemek Unipoláris tranzisztorok

- Biztosítani kell, hogy amikor a terméket bekötjük a hálózati kábel nincs szétlapítva és sérülésmentes.

Fókuszált fénynyalábok keresztpolarizációs jelenségei

Az elektronikai technológia újdonságai

Van Geel GLO-4 kábellétrák elektrogalvanizált kötôelemek. Van Geel GLO-4 kábellétrák tûzihorganyzott kötôelemek

A talliummal szennyezett NaI egykristály, mint gammasugárzás-detektor

Szilárdtest fényforrások alkalmazása a közvilágításban, látásfizikai alapok

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

7T sorozat Termosztátok és nedvesség szabályozók

töltéssel rendelkező vagy semleges részecskék kinetikus energiája és (vagy) impulzusa a kondenzált közegek atomjaival ütközve megváltozhat.

Kapd fel a csomagod, üdvözöld a kalauzt és szállj fel!

X. Fénypolarizáció. X.1. A polarizáció jelenségének magyarázata

ACIDUM ASCORBICUM. Aszkorbinsav

Szigetelők Félvezetők Vezetők

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

A HBONE évi fejlesztési eredményei

1. Atomspektroszkópia

Le gko rkutata si ce lu fotoakusztikus spektroszko pia n alapulo ke tcsatorna s vı zgo zme ro rendszer fejleszte se

Lumineszcencia Fényforrások

Adatátviteli rendszerek Vezetékes kommunikációs interfészek. Dr. habil Wührl Tibor Óbudai Egyetem, KVK Híradástechnika Intézet

Előfizetői hálózatok jövője, Avagy merre tovább GPON?

FÉNYT KIBOCSÁTÓ DIÓDÁK ALKALMAZÁSA A KÖZÉPISKOLAI FIZIKAOKTATÁSBAN

Fény- és fluoreszcens mikroszkópia. Optikai szeletelés

Holtumsweg 13, D Weeze, Tel /9134-0, Fax /

Az anyagok mágneses tulajdonságai

A fény terjedése és kölcsönhatásai

Elektromágneses módszerek geofizikai-földtani alkalmazásai. Pethő Gábor (Miskolci Egyetem)

Hibakód Márka Gép fajta A hiba leírása

Modern műszeres analitika számolási gyakorlat Galbács Gábor

LED-ek fotometriája és színmérése (Photometry and Colorimetry of LEDs)

1-utú nyit / zár és 2-utú váltó golyóscsapok motoros mozgatókkal, PN40

Fénytávközlő rendszerek és alkalmazások

Átírás:

Az optikai hálózatok alapjai (BMEVIHVJV71) Optikai adó 2014.02.21. Gerhátné Udvary Eszter udvary@mht.bme.hu Budapest University of Technology and Economics Department of Broadband Infocommunication Systems http://www.mht.bme.hu/omt since 1782 Lézerműködés 2 Hasáb alakú optikai üregrezonátor, benne optikai erősítés Amplitúdó feltétel az erősítésnek nagyobbnak kell lennie a veszteségnél => működési tartomány Fázisfeltétel rezonátorban körülfutó fényhullám fázistolása 2π többszöröse kell legyen => A rezonátor módusai Erősítési együttható Hideg rezonátor módusok Lézer módusok 1

Lézer (Laser) - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 3 Anyag fény kölcsönhatása Abszorpció Spontán emisszió Indukált emisszió Populáció inverzió (magasabb energiaszintek betöltöttsége nagyobb) => indukált emisszió a domináns folyamat => optikai erősítő közeg Termikus egyensúlyban nincs lézerműködés (nem jön létre populáció inverzió) => Külső gerjesztésre van szükség Félvezető lézer / lézer dióda 4 A rezonátort a félvezető chip hasított felülete biztosítja => tökéletes síkpárhuzamos tükör => kb. 30%-os fényvisszaverés (n levegő =1, n GaAs =3.5 A külső gerjesztés elektromos (áram) Két elfajult szennyezettségű félvezetőből kialakított p-n átmenet A kibocsátott fény hullámhosszát a félvezető anyaga határozza meg GaAs => 870nm AlGaAs => 850nm InGaAsP =>1100-1670nm (a komponensek aránya határozza meg a pontos hullámhosszt) 2

Félvezető lézerek hullámhossz tartománya 5 InGaAsSb/AlGaAsSb/InAs or GaSb InGaAsP/InP InGaAs/AlGaAs/GaAs GaInP/AlGaInP/GaAs InGaN/AlInGaN/AL 2 O 3 0 1 2 3 4 5 Hullámhossz (µm) λ ( µ m ) = 1.24 E ( ev g ) Lézer karakterisztika: I-U 6 Félvezető LASER => dióda karakterisztika 3

Lézer karakterisztika: P opt -I küszöbáram alatt: a spontán emisszió a domináns folyamat LED viselkedéséhez hasonló működés Széles sugárzási spektrum küszöbáram felett: lézer működés lineáris kapcsolat az áram és az optikai teljesítmény között A görbe meredeksége a konverziós tényező vagy nyereség nem képes minden elektronból fotont előállítani, a konverziós veszteség adja meg, hogy hány %-os az átalakítás hány mw fényteljesítmény-változás következik be 1 ma áramváltozásra Keskeny sugárzási spektrum (vonalszélesség) Koherens fény 7 Lézer karakterisztika 8 Iránykarakterisztika fényintenzitás 4

Lézer karakterisztika változása A lézerdióda kimenő optikai teljesítménye és hullámhossza működés közben változhat optikai hírközlő hálózatokban az állandó jelszint biztosítása alapfeltétel Több optikai jelet használó rendszerekben a hullámhossz értékét is tartani kell A külső feltételeknek pillanatszerű változásai Tápellátás Hőmérséklet melegedési folyamatok öregedési folyamatok A lézer hatásfoka ( a görbe meredeksége) csökken A lézert cserélni kell, amikor az eredeti kétszerese lesz az áramérték Kompenzálás: vezérlő áramkörökkel A lézerek élettartama 5-15 év Típusfüggő kimenő teljesítmény függő Környezeti paraméterektől is függ (hőmérséklet, páratartam, stb.) Optikai Teljesítmény Hőmérséklet Öregedés 9 Áram Lézer karakterisztika - kompenzálás 10 Folyamatos karbantartás A hatást kompenzálni képes szabályzó elektronika alkalmazása Munkapont beállítást vezérlő hurok A lézerdiódával közös chip-re integrált monitor dióda Referencia értéket szolgáltató elem Vezérlő elektronika hőmérsékletet vezérlő hurok hőmérséklet érzékelő (tipikusan egy termisztor, amely ellenállása hőmérsékletfüggő) a referenciaértéket szolgáltató elem (pl. egy ellenállás, amely megadja a termisztor szükséges ellenállásértékét) Peltier elem és meghajtó áramköre DC LD PE előfesz. PIN TH - Integrátor + DC áram generátor kimenő optikai szál + - Integrátor Ref 5

Lézer típusok - élsugárzók 11 Élsugárzó (Edge Emitting): a fény az aktív réteg irányba lép ki 1960-tól Fabry-Perot (FP) Síkpárhuzamos tükrök Max. 2Gbit/s 850, multimode fibre 1310nm,1550nm Distributed Feed Back (DFB) & Distributed Bragg Refrector (DBR) Hullámhosszszelektív reflektáló felület 1310nm, 1550nm < 4Gbit/s Λ Aktív réteg Aktív réteg Bragg reflektorok Élsugárzó 12 FP DFB DBR 6

Élsugárzó optikai adók spektrumképe 13 60nm 2nm 0.1nm 1270 1300 1330 1308 1310 1312 1310 LED spektrum Fabry-Perot lézer DFBlézer spontán emisszió stimulált emisszió stimulált emisszió Lézer típusok - felületsugárzó 14 Függőleges rezonátorú felületsugárzó lézer (1992-től) (VCSEL - Verical Cavity Surface Emitting Laser) A rezonátor a félvezetőben nem planáris, hanem vertikális irányban kerül kialakításra. A lézer működéséhez nem szükséges a félvezető szelet feldarabolása. Alacsony ár könnyebb a lézer tokozása könnyebb más áramkörökhöz való integrálása jelenleg 850-980 nm-es hullámhossz multimódusú átvitel módus diszperzió kb. 0,5 GHz-es kapacitás 7

15 Lézer zaj 16 Az előállított teljesítmény és frekvencia soha nem tökéletesen állandó, hanem véletlenszerűen ingadozik. Oka: a fotonok létrehozása diszkrét folyamat, véletlenszerűen, nem egyforma mennyiségben keletkeznek. RIN (Relative Intensity Noise) A zaj spektrális sűrűségfüggvénye. A zaj fényvivőhöz viszonyított teljesítményét adja meg egységnyi frekvenciára vonatkoztatva. a relaxációs oszcillációs frekvenciánál zaj csúcsérték található. A rezonancia frekvencia fölött a zajszint lecsökken, T=25 C de a jelszint is csökken. I=1.3Ith Összességében a jel/zaj viszony romlik ( f ) 2 ( P ( f )) RIN = 2 P L PL : a lézer állandósult állapotbeli kimenő optikai teljesítménye P2(f) : a lézer optikai teljesítmény fluktuáció négyzetének spektrális sűrűsége RIN[dB/Hz] domináns módus RIN többi módus RIN Frekvencia [GHz] 8

Lézer szál illesztés 17 Az emittáló felület a hullámhosszal összemérhető nagyságú => kilépő nyaláb erősen divergens A kilépő fény a különböző irányokban nem azonos Az optikai szál és a lézer chip eltérő felépítésű => nehéz az optikai jel becsatolását megvalósítani Nem lehet az optikai szálat a chip-hez közvetlenül rögzíteni elrontaná a végtükrök fénytörési tulajdonságait a chip sérüléséhez vezethet Az optikai szálak és a sugárzó felület közé sokszor speciális fókuszáló lencséket helyeznek. (nem azonos a fókusz horizontális illetve vertikális síkban). Az üvegszál vége is lehet lencsével ellátott (lensed fiber) θ // ~ 5 10º fém fém kibocsátott fény θ - = 30º SiO 2 aktív réteg Tokozás 18 LD hordozó tokozás Szálhoz illesztés TO tok Butterfly tok SFP 9

GBIC/ SFP Transceivers 19 5.5 cm x 1.5 cm x 0.9 cm 7.6 cm x 1.8 cm x 0.8 cm Pluggable Transceivers SFPs and XFPs Standardized Multi Source Agreement Packaging SFPs: 100 M to 2.7 Gbps support Any protocol XFPs: 10G 10GigE LAN PHY, 10GigE WAN PHY STM-64, OC-192 Change speed/protocol in software Types Single wavelength 850 nm MM: 500 m reach 1310 nm SM: up to 40 km reach 1550 nm SM: up to 80 km reach CWDM SM 40, 80, and 120 km reach DWDM SM 40, 80 km reach 20 10