Gerhátné Udvary Eszter



Hasonló dokumentumok
Optikai térkapcsolt. rkapcsoló

Gerhátné Udvary Eszter

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

Optikai átviteli mérések

Elektromágneses hullámok, a fény

Fókuszált fénynyalábok keresztpolarizációs jelenségei

Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

Akuszto-optikai fénydiffrakció

Alapsáv és szélessáv. Számítógépes Hálózatok Amplitúdó-moduláció. Szélessáv

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

UWB. Bevezetés Elmélet Alkalmazások

LPT illesztőkártya. Beüzemelési útmutató

Ultrahang és elektromos impulzusok alkalmazása

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

Paraméter csoport. Alapbeállítások

OPTIKA. Teljes visszaverődés plánparallel lemez, prizma. Dr. Seres István

Egyenáramú biztonsági egység S8TS tápegységekhez

Optikai kapcsolók Dr Berceli Tibor Kapcsolási elvek

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ LED megvilágító-készlet LI 900

Tantárgy: TELJESÍTMÉNYELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor Tanársegéd: Mr. Divéki Szabolcs 3. FEJEZET

Sugárzási alapismeretek

MŰSZAKI ISMERETEK. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Elektromágneses terek gyakorlat - 6. alkalom

1. A Nap, mint energiaforrás:

B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE,

Fizikai geodézia és gravimetria / 2. NEHÉZSÉGI ERŐTÉR ABSZOLÚT ÉS RELATÍV MÉRÉSE, A MŰSZEREK KALIBRÁCIÓJA

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM. Oxidkristályok lineáris terahertzes spektroszkópiai vizsgálata. Unferdorben Márta

7 sávos, egyszerű, függőleges körsugárzó

PROGRAMOZHATÓ LOGIKAI VEZÉRLİK

5 Egyéb alkalmazások. 5.1 Akkumulátorok töltése és kivizsgálása Akkumulátor típusok

Robotika. 3. Érzékelés Magyar Attila. Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

Az elektronikai technológia újdonságai

A poláros fény rejtett dimenziói

Optoelektronikai Kommunikáció. Optikai alapismeretek

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

Mielıtt használná termékünket Az eltérı környezeti körülmény elektromos áramütést, tüzet, hibás mőködést vagy. okozhat.

WiMAX rendszer alkalmazhatósági területének vizsgálata tesztelés elméletben és gyakorlatban

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

ATTOSZEKUNDUMOS IMPULZUSOK

3. Konzultáció: Kondenzátorok, tekercsek, RC és RL tagok, bekapcsolási jelenségek (még nagyon Béta-verzió)

Mintavételezés: Kvantálás:

A 34. Nemzetközi Fizikai Diákolimpia mérési feladata 1 : Lézerdióda és nematikus folyadékkristály optikai tulajdonságai 2

Az oszcillátor olyan áramkör, amely periodikus (az analóg elektronikában általában szinuszos) jelet állít elő.

SZÍNES CCD CNB-GP340 FELHASZNÁLÓI KÉZIKÖNYV SZÍNES VIDEÓ KAMERA SZÍNES VIDEÓ KAMERA DIGITÁLIS. Felhasználói információ. Szimbólumok magyarázata

HÍRADÁSTECHNIKA. Dr.Varga Péter János

Az aperturaantennák és méréstechnikájuk

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Ph Mozgás mágneses térben

HARVIOT 500 UPS FELHASZNÁLÓI KÉZIKÖNYV. CE Megfelel sségi Nyilatkozat

MÉRÉSTECHNIKA I. Laboratóriumi mérések

Számítógépes Hálózatok

Elektronika I. Dr. Istók Róbert. II. előadás

Nemlineáris és femtoszekundumos optika Szakmai záróbeszámoló OTKA K 47078

Telepítési utasítás ORU-30

Biofizika tesztkérdések

KFUV1 és a KFUV1A típusú

A poláros fény rejtett dimenziói

Labor tápegység feszültségének és áramának mérése.

Elektropneumatika. 3. előadás

1. Ha két közeg határfelületén nem folyik vezetési áram, a mágneses térerősség vektorának a(z). komponense folytonos.

- az egyik kiemelked fontosságú állapotjelz a TD-ban

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

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

Középfeszültségű kábelek öregedési vizsgálatai Műanyag és papírszigetelésű kábelek diagnosztikai rendszerei

az elektromosság orvosi alkalmazásai

VLT 6000 HVAC. Tartalom

Következõ: Lineáris rendszerek jellemzõi és vizsgálatuk. Jelfeldolgozás. Lineáris rendszerek jellemzõi és vizsgálatuk

Tartalomjegyzék. Makita LD050P 1

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Oscillating Wave Test System Oszcilláló Hullámú Tesztrendszer OWTS

Gömbtükrök, leképezési hibák, OPTIKA. Dr. Seres István

QXA2602/QXA2604 QXA2603 QXA2604. Kondenzáció érzékelő

New Compact Kompresszoros inhalátor

X. Szigetelésdiagnosztikai Konferencia

ACE6000. Intelligens kereskedelmi és ipari fogyasztásmérő

2,4GHz Vezeték nélküli csatlakozófejes AV jeltovábbító Használati útmutató (Használatba helyezés előtt kérjük olvassa el)

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

A készletezés Készlet: készletezés Indok Készlettípusok az igény teljesítés viszony szerint

Használati utasítás TXS-890. Stage Line 2 csatornás multifrekvenciás rádiósmikrofon-vevıkészülék

A készülék leírása Energiaellátás A VivaLight polarizált fényt elõállító lámpa A cserélhetõ polarizációs színszûrõ eltávolítása illetve felhelyezése

(BMEVIHV HVMA05) Bevezetés

Definíció (hullám, hullámmozgás):

MODERN FÉNYFORRÁSOK ÉS ÁLLOMÁNYVÉDELEM. - Világítástechnika a múzeumi és levéltári gyakorlatban -

DT13xx Gyújtószikramentes NAMUR / kontaktus leválasztók

S8VK-G (15/30/60/120/240/480 W-os típusok)

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

Optika Gröller BMF Kandó MTI. Optikai alapfogalmak. Fény: transzverzális elektromágneses hullám. n = c vákuum /c közeg. Optika Gröller BMF Kandó MTI

HÍRADÁSTECHNIKA. Többutas hullámterjedésből származó tv-vételzavarok. f 6m? ^ Igazgatóság

Abszorbciós spektroszkópia

11. Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM)

a fizikai (hullám) optika

Villamos tulajdonságok

P. Nagy József, Akadémiai Kiadó A hangszigetelés elmélete és gyakorlata

Lumineszcencia Fényforrások

Az elektromágneses spektrum

Elektromágneses szivattyú PMA -1

Mikrohullámok vizsgálata. x o

Környezet. A munkakörnyezet ergonómiai. Területei: (Munkatevékenység) (Munkahely-elrendezés) (Használati eszközök) A. Fizikai környezetk

Kiegészítés a Párbeszédes Informatikai Rendszerek tantárgyhoz

ElMe 6. labor. Helyettesítő karakterisztikák: Valódi karakterisztika 1 pontosabb számításoknál 2 közelítő számításoknál 3 ideális esetben

Átírás:

Az optikai hálózatok alapjai (BMEVIHVJV71) Moduláció 2014.02.25. 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 Moduláció Elvileg: az optikai vivő valamely tulajdonsága (amplitúdó, frekvencia, fázis) arányos az átvinni kívánt tartalommal Gyakorlatilag: intenzitásmoduláció ( a fényjel teljesítménye arányos az átvinni kívánt információval Paraméter: modulációs mélység, m Pmax Pmin m = P opt Pmax + P P max min Információ P 0 analóg digitális P min t P opt P max P 0 P min P t 1

Digitális moduláció Alapsávi digitális (bináris) Digitális NRZ: rövid összeköttetés Digitális RZ: nagy távolságú összeköttetés On/off keying (OOK, ki-be kapcsolás) paraméterek Modulációs mélység Extinction ratio (kioltási tényező)= P1 / P0 P1 P0 0 t Bit Error Rate (BER) = N incorrect / N total Szabványok: 1E-9 1E-12 Fénytávközlő rendszer: <1E-15 NRZ RZ Analóg moduláció Munkaponti teljesítmény körül folytonos moduláció Gyakran mikrohullámú vivőn digitális információ (nem analóg információ, de az elektromos vivő miatt optika számára analógnak minősül) Gyakran frekvenciatartománybeli multiplexálás Pl. videó jelek (CATV), rádió jelek (GSM, UMTS, WiFi, stb.) Linearitásra érzékeny => Modulációs mélység < 10% P m = P max max P + P min min P = P 0 P opt P max P 0 P min P P 0 t 0 t 2

Direkt / közvetlen moduláció Alacsony ár Egyszerű áramkör Alacsony teljesítményigény Alacsonyabb sebesség (<4Gbit/s) Chirp (intenzitás moduláció hullámhossz ingadozást okoz) szélesíti a spektrumot => diszperzió következtében csökkenti az alkalmazható modulációs sávszélességet Többcsatornás rendszerekben probléma OOK: nem kapcsoljuk ki teljesen a lézert, csak küszöbáramig csökkentjük, mert a lézerdióda feléledése hosszú ideig tart és komoly sebességkorlátot jelentene Optikai kimenet Lézerdióda áram U G Illesztő hálózat LD Intenzitásmodulált Optikai jel PD +illesztés Direkt / közvetlen moduláció -Sávszélesség az optikai és az elektromos mágneses tér közti kölcsönhatás (a kondenzátor és a tekercs közti kölcsönhatás miatti rezgésre hasonlít) Fotonok és töltéshordozók száma közti összefüggés A határfrekvenciát a rezonancia (relaxációs oszcillációs frekvencia) szabja meg Erősen függ a munkaponti áram nagyságától nagy munkaponti áram => nagyobb sávszélesség => csökken a lézer élettartama 3

Chirp hatása Külső modulátor A lézerdióda előfeszítése állandó => modulálatlan, folytonos optikai jelet bocsát ki Az intenzitásmodulációt a külső modulátor biztosítja (a fényáteresztő képességét változtatja a moduláló jel függvényében) Jellemzők: nagy sebesség (> 4GHz) Chirp-mentes megoldás is létezik Drága optikai eszköz nagy beiktatási csillapítás nagyszintű moduláló jelet igényel I DC LD Folytonos Optikai jel Optikai modulátor Intenzitásmodulált Optikai jel PD +illesztés RF 4

Modulátor típusok Elektrooptikai (és Magnetrooptikai) Elektromos (vagy mágneses tér) hatására az anyag változtatja optikai tulajdonságait Fázisváltozás => speciális elrendezés szükséges Elektroabszorpciós Elektromos mező hatására változik az anyag fényelnyelő képessége Akusztooptikai Kristályban vagy planár hullámvezetőben a nagy frekvenciájú hang visszaveri a fényt Pockels hatás eletro-optikai anyag (tipikusan LiNbO3) Pockels-effektus elektromos tér hatására elektrooptikai effektus: megváltozik az anyag ε dielektromos állandója, tehát az optikai törésmutatója, így megváltozik a fény terjedési sebessége a anyagban a hullámvezető kimenetén megjelenő jel fázisa változik Fázismoduláció Nem használható közvetlenül modulálásra, mert drága és komplikált koherens vételi rendszert igényel 5

Mach-Zehnder interferométer (MZI) (fizika) A két ág hulláma a kimenet előtt újra egybevezetve interferál egymással A két ág közti késleltetés/fázistolás függvényében konstruktív vagy destruktív az interferencia MZ modulátor felépítése A lézerdiódából kijövő fényt optikai tápvonalban vezetve egy Y elágazással kettéválasztjuk, majd újra egyesítjük. V0 feszültséget kapcsolva az elektródákra, az egyik fényhullám fázistolást szenved a másikhoz képest A két ág hulláma újra egybevezetve, interferál egymással A két ág közti fázistolás függvényében a kimenő optikai teljesítményben modulációt figyelhetünk meg. A gyakorlatban általában kételektródás elrendezést alkalmaznak, amely push-pull működést jelent P be V mod (t) LiNbO 3 P ki (t) 6

MZ modulátor átviteli függvénye A kimeneten megjelenő optikai teljesítmény a moduláló feszültség függvényében. A modulátorra kapcsolt feszültséggel egyenesen arányos a fázistolás A fázistolás: [-π, + π] modulálójel => intenzitásmoduláció a kimeneten. Meredek függvény => kis feszültségváltozásra nagyot változik a fényteljesítmény Az átviteli függvény szinuszos jellegű => erősen nemlineáris Vπ: az a feszültség, amelyet a modulátorra kell adni, hogy π (180 ) fázistolás jöjjön létre az egyik ágban, azaz kioltás lépjen fel a kimeneten P be P ki(v mod) maximum P be /2 0 minimum V mod V π MZ modulátor tulajdonságai Nagyobb RF teljesítmény, mint közvetlen modulációnál A modulátor nagy impedanciájú => feszültség táplálású jelentős optikai veszteség (kb. 10dB beiktatási csillapítás), optikailag illeszteni kell a jelforráshoz a modulátort sávszélessége több 10 GHz (közvetlen moduláció: 4-6 GHz) Push-pull elrendezésnél Chirp nem jelentkezik drága, különleges anyagú (LiNbO3) eszköz (5000-10000 USD, távközlési lézer: néhány száz USD) a vezérlőfeszültség és a kimeneti optikai jel szintje közötti nem lineáris összefüggés miatt a működés során a nemliearitás erősebb hatással jelentkezik. 7

Elektroabszorpciós modulátor Félvezető alapú Veszteséges modulátor A ráadott előfeszítő feszültség függvényében változtatja az anyag abszorpiós együtthatóját Fényelnyelő tulajdonsága változik (bemeneti fény intenzitását különböző mértékben nyeli el) elektroabszorpciós hatás: a fény vesztesége változik az elektromos jel függvényében EAM anyag fényelnyelő képessége α λ 1 λ 2 λ 3 U=0 U belépő fény hullámhossza az eszköz előfeszítő feszültsége 8

Elektroabszorpciós modulátor tulajdonságai Az elektro-optikai modulátorokkal összehasonlítva alacsonyabb meghajtó jel (pár volt, EO: több száz volt) A belső folyamatok nagyon gyorsan zajlanak le (ps), az eszköz sebességét a meghajtó feszültség változási sebessége korlátozza, ezt tipikusan a külső áramkör ellenállás-kapacitás határoz meg. Ennek megfelelően a modulációs sávszélesség párszor tíz GHz nagyságrendjébe esik, tipikusan 40Gbit/s sebességig használható. Félvezető alapú => integrálhatóság (lézerdióda, fotodetektor). Rosszabb kioltási tényező Akuszto-optikai optikai modulátor beeső fény állandó intenzitás Akuszto-optikai sík hullámfrontok Reflektált fény intenzitása Hang intenzitás Nem reflektált fény idő Elektromos vezérlő jel Piezo-elektromos átalakító Ultrahang segítségével haladó sűrűséghullámokat hoznak létre. A cellában levő pl. tellurdioxid (TeO 2 ) kristály törésmutatója sűrűségfüggő => a sűrűséghullámok egy optikai rácsot állítanak elő. A cellán áthaladó fény diffrakciót szenved, megjelennek az elhajlási rendek. A fény modulációja a piezo kristály be és kikapcsolásával történik. 0-ad rendet (nem reflektált fény) rendszerint kitakarják diffraktált sugár a moduláció ütemében megjelenik illetve eltűnik. 9

Akuszto-optikaioptikai modulátor tulajdonságai Nagy teljesítményeket is tud kezelni Lineáris modulációs diagramm => analóg modulációra Különböző optikai hullámhosszakat is tud egyszerre modulálni Kapcsolóként is tud működni Viszonylag nagy beiktatási csillapítás Nagy meghajtó áram Alacsony modulációs sávszélesség ( 100 MHz) Doppler hatás (A hanghullám frekvenciája változtatja a fényhullám frekvenciáját) 10