straty [dB/km]

n

<n

n

światłowód

światłowód gradientowy

n

<n

(0)

n

(x)

kabel koncentryczny

(φ 7mm)

światłowód

(φ 0,125mm)

~ 1000m dla 10MHz

~ 300m dla 100MHz

~ 100m dla 1000MHz

~ 100 km dla 100THz (obecnie ok. 1 THz)

~ 100 kanałów TV na 100 metrów

~ 10 milionów kanałów TV lub ~ 10 miliardów rozmów

telefonicznych na 100km

transatlantyckie kable telefoniczne:

TAT-1 (1956) – 36 kanałów TAT-7 (1983) – 4 tys. kanałów

TAT-7 (1988) – 40 tys. kanałów TAT-14 (2000) – 160 Gbit/s

(ok. 10 mln kanałów)

Telegraf transatlantycki 1858 (1 mies.), 1866; telefonia radiowa 1927

telekomunikacja światłowodowa

wzmacniacze/regeneratory sygnału (~100 km) modulacja sygnału ~10GHz=10.000MHz

1 - 80 kanałów (długości fali) światłowody

Nad. Odb.

światłowód telekomunikacyjny światłowód telekomunikacyjny

~1/λ

IR H

O

H

O

SiO

straty [dB/km]

1280 nm 1625 nm

światłowód telekomunikacyjny

1550 nm

50 THz

n₂ n₂

2a z y A

1

2 1

B θ θ

A′ θ

B′

C ^π−2θ

2θ−π/2

k1

E x

n₁

0 1 2 3 4 5

1

sinθ

V=(n₁²−n₂²)^1/2 a/λ sinθ_GR

y

E(y) ^{m= 0}

m= 1 m= 2

n

n

n

mody

światłowodowe

m=0 m=1

m=2

m=3

0 t t Δτ

światłowód telekomunikacyjny światłowód telekomunikacyjny

lakier rdzeń:

szkło SiO₂+Ge

płaszcz szkło SiO₂

~10μm

125μm

impulsy czasowe

t

A(t) A(ω)

ω

dyspersja

ω v=c/n

t A(t)

impuls przesłany przez światłowód ulega

wydłużeniu w wyniku dyspersji

n

r 20

-10 -20 -30 10

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

0 30

λ [μm]

λ₁

Współczynnik dyspersji [ps km^-1 nm^-1]

λ₂ dyspersja

materiałowa

dyspersja falowodowa

dyspersja wypadkowa

dyspersja w światłowodzie

•niższe koszty i większa niezawodność w transmisji szerokopasmowej

•łatwość zmiany formatu oraz możliwość łączenia różnych formatów

przesyłanych danych w jednej sieci sieci fotoniczne

(optycznie przezroczyste)

Er³+ (10 - 20 m)

λ ^{= 1550 nm} λ = 1550 nm

λ = 980 nm

Wzmacniacz optyczny

w domieszkowanym erbem światłowodzie

EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

przełącznik sygnałów optycznych

przełącznik sygnałów optycznych mikro-elektro-mechaniczny

Lucent Technologies

przełącznik sygnałów optycznych mikro-elektro-mechaniczny

Lucent Technologies

scalony układ 4 laserów do WDM

scalony układ 4 laserów do WDM

Interferometr Fabry’ego-Perota Interferometr Fabry’ego-Perota

I

0 2 4 6 8 10

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

T=0,8 T=0,5 T=0,2

Transmisja

Δφ/π

L

I

Δφ = 4πn L/λ

4 L/λ

Braggowskie odbicie światła Braggowskie odbicie światła

Δn = 1.0; 5 warstw Δn = 0.3; 14 warstw

długość fali [μm]

transmisja

n

n

< n

n

< n

Światłowód klasyczny

n

Światłowód fotoniczny

n

/ n

n

/ n

n

Światłowód fotoniczny

n

/ n

n

/ n

klasyczny światłowód

powietrze

zwierciadło Bragga

płaszcz

rdzeń

płaszcz

powietrze

kryształ fotonowy

płaszcz

światłowody fotoniczne

Preforma Preforma o o

rozmiarach rozmiarach c c ent ent ymetr y metrowych owych

Obszar Obszar podgrzewany podgrzewany

ś ś wiat wiat ł ł ow ow ó ó d o d o d d ł ł ugo ugo ś ś ci ci k k ilometrowej ilometr owej

wyciąganie światłowodu

wyciąganie światłowodu

y9

Slajd 26

y9 very good slide!

yoelf; 2002-10-12

[Y. Fink et al., MIT]

światłowód fotoniczny

światłowód fotoniczny

światłowód fotoniczny

światłowód fotoniczny

Światłowody fotoniczne umożliwiają prowadzenie światła:

- w próżni, powietrzu (gazie)

- w jednym modzie dla szerokiego pasma fal

- w jednym modzie dla bardzo różnych grubości rdzenia - o jednej polaryzacji

- bez dyspersji dla szerokiego pasma fal

- we włóknie nieczułym na wygięcia, temperaturę … -…………

mogą mieć (mają) unikalne zastosowania w:

- telekomunikacji szerokopasmowej

(z zerową dyspersją chromatyczną i polaryzacyjną) - czujnikach światłowodowych (min. gazowych)

- przesyłaniu światła o bardzo dużych natężeniach (min. z lasera CO

)

- optyce nieliniowej (min. generacja superkontinuum)

-…………

ε₂ ε₁

ε₁ ε₂

ε₂ ε₁ PBG

PBG PBG

kryształy fotonowe

kryształy fotonowe

kryształy fotonowe

kryształy fotonowe

Madagascar Boisdiural