Свет. Три полхода к объяснению природы света. Шкала электромагнитных волн. Окна прозрачности.

Свет. Три полхода к объяснению природы света. Шкала электромагнитных волн. Окна прозрачности.

Свет – это сложный объект, с присущими ему характерными совйствами.

Сложность заключается в том что описать эти свойства в рамках одной теории не представляется возможным.

Три подхода к рассмотрению: лучевой, волновой и квантовый.

1.Свет- это луч

2.Свет- это разновидность электромагнитных колебаний.

3.Свет представляется в виде частиц, которые быстро движутся и излучаются отдельными порциями – квантами.

Шкала электромагнитных волн

 

 

 

 

 

 

Окна прозрачности

Окно прозрачности – это область длин волн на кривой затухания, где коэффициент затухания имеет минимальное значение.

1е окно прозрачности соответствует длине волны 850 нм

2е окно прозрачности 1310 нм

3е – 1550 нм

4е – 1620 нм

5е- 1420 нм

3.
Отражение и преломление света на границе двух диэлектриков. Закон Снеллиуса. Показатель преломления. Полное отражение.

Преломление света на границе.

При падении световой волны (луча) на границу раздела двух диэлектрических сред, свет частично преломляется и переходит в другую среду, а частично отражается оставаясь в первой среде.

 

 

Закон Снеллиуса

Отношение sin угла падения к sin угла преломлению равно отношению этих сред:

Sin Q1/Sin Q2=n2/n1

Показатель преломления

Он отражает степень изменения направления хода луча при пересечении границ распределения двух сред.

Оптическая жила и оболочка имеют показатели преломления n1 и n2. n1>n2

В вакууме показатель преломления равен 1, в реальніх средах всегда больше единицы.

Полное отражение

Луч, падающий на границу раздела двух сред, полностью отражается, не проникая во вторую среду.

4. Оптическое волокно. Изготовление, строение и основные геометрические параметры. Профили волокна.

 

Оптическое волокно состоит из трех осноных элементов:

- ядро

- оптическая оболочка

- защитная оболочка

 

Изготавливают из:

- высококачественного кварцевого стекла

- GaALAS

- Пластика

 

Строение:

 

Основные геометрические параметры:

- показатель преломления (оболочки = const, и является постоянной велечиной, а ядра может зависеть от радиуса)

- переменный показатель преломления ядра

 

- относительная разница показателей преломления

 

 

- профиль показателя преломления.

Профили волокна:

-ступенчатый профиль (когда ядро и оболочка имеют однородный но разный показатель преломления

- градиентный профиль (когда показатель преломления ядра плано уменьшается от центра до краев.

 

Метода страница 38.

Конструктивные особенности:

- угловые смещения:

 - радиальных смещениях:

                 

 

- осев.смещениях:

        

- неоднородностя х:

- потери на обратном отражении в сл.воздуш.зазора (n=1) и стекл.волокна (n=1,5) величина потерь обуслов-ных обр. отражением = 11дБ

12. Потери световой энергии в разъемных соединителях ОВ. Поясните природу этих потерь и методы их оценки.

Характеристики разъемных соединений в ВОС

Тип конектора	Материал конечника	Средние потери, дБ на =1,3 мкм
		ММ(62,5/125)	ОМ
ST	Кераміка	0,25	0,3
SC	Кераміка	0,2	0,25
FC	Кераміка	0,2	0,6
Биконечный	Пластмаса	0,7	-----

Основные требования: - минимальные потери; - низкие обратные потери; - большое количество циклов использования; - простота изготовления и установки.  Потери в разъмных соединениях

Коеф фициент проходжен ия

Вносимые потери a = -10*lgD = -10lg(P_out/P_in), дБ

Значения потерь колеблется в пределах 0,3...0,5дБ

Потери делятся в соответствии со схемой:

В сл.справ-ти: -диаметры серцевины, и NA₁<=NA₂ - потерь нет

Когда же неравенства не выполняются существуют следующие виды потерь:

- парна я вар и ац и я д и аметр о в серцевин; - парна я вар и ац и я показ ателей п ре ломленн я; - парна я вар и ац и я числових апертур; - вар и ац ия е ксентрис е те - т о в серцевина/оболо ч ка; - концентричн о сть серцевин р а зних волокон;-потери

при вар иации д иамет -в: , дБ; -потери при вариации показателей преломления: , дБ; --: , дБ

Оптические усилители

-устройства, обеспечивающие увелечение мощности оптического излучения

-усиление света в оптических каналах и системах осуществляется за счет энергии внешнего источника

в ВОЛС применяются оптические усилители:

1. полупроводниковые

2. оптические усилители на ОВ

Преимущества:

Простота конструкции

Невысокая стоимость

Отсутствие необходимости использования стойки

Кроссовые устройства применяются для организации центральных оптических узловс большой концентрацией волокон.

К таким узлам относят центры телефонной коммутации, центры коммутации магистралей SDH/ATM

Эталонная модель OSI

Модель была разработана в 1977 году совместно ISO и CCITT, на сегодняшний день состовляет основу для развития международных стандартов в области компьютерных коммутаций.

Включает в себя 7 уровней:

Физический, канальный, сетевой, транспортный, сессионный, представительный и прикладной

AON с коммутацией каналов.

Две первые подкатегории AON с коммутаций каналов (широковещательные

сети и сети с пассивной волновой маршрутизацией) представляют собой

пассивные сети PON (passive optical network). PON - это AON, использующая только пассивные оптические компоненты: волокна, направленные ответвители, разветвители, волновые мультиплексоры, и фильтры. Особенностью PON является низкая цена, низкие затраты на поддержку или полное ее отсутствие, а основные сферы приложения - это "волокно-в-дом" (fiber-to-the-home) или "волокно-по-кругу" (fiber-in-the-loop). Таким образом, экономичность и низкие затраты на поддержание сети (философия the "bury it and forget it") - главные цели такой сети, даже при понижении ее производительности. При построении PON не исключается частичная, в основном для преодоления больших расстояний, возможность использования оптических усилителей EFDA, хотя последние и не

являются чисто пассивными компонентами.

Каждому удаленному узлу широковещательной AON обычно

приписывается определенная длина волны, на которой узел ведет передачу.

Сигналы со всех удаленных узлов собираются в оптическом звездообразном

разветвителе, где они смешиваются и распределяются по выходным полюсам в волокна, идущие обратно к удаленным узлам, каждый узел получает

мультиплексный сигнал, представленный всеми длинами волн(рис).                                             Примечательно, что в качестве центральных элементов сети используются один или несколько звездообразных разветвителей, не имеющих избирательной функции по длинам волн, как WDM. Каждый удаленный узел сам определяет, канал какой длины волны из принимаемого мультиплексного потока выбрать. В качестве приемного элемента может служить либо перестраиваемый в соответствии с протоколом управления фильтр с одним фотоприемником, либо демультиплексор WDM с множеством фотоприемников, подключенных к выход- ным полюсам.

 

В такой сети сигнал определенной длины волны может перенаправляться (статически маршрутизироваться) в узел назначения через последовательность промежуточных узлов вместо того, чтобы широковещательно распределяться между всеми оконечными узлами сети, Это позволяет экономить энергию оптического сигнала из-за отсутствия разветвителей и допускает одновременное использование сигналов, представленных одной и той же длиной волны в разных неперекрывающихся частях сети.

Промежуточными узлами сети с пассивной волновой маршрутизацией являются статические маршрутизаторы, выполненные преимущественно на основе WDM мультиплексоров.

Поскольку центральной узел широковещательной AON и все оптические сегменты являются чисто пассивными элементами, такая сеть имеет очень высокую надежность. В то же время, широковещательную AON невозможно использовать в качестве магистралей для глобальных сетей по двум проблемам. Во-первых, энергия передатчика от каждого узла распределяется между всеми остальными узлами, в результате чего большая доля энергии тратится при разветвлении вхолостую. Эту проблему можно решить привлечением оптических усилителей, хотя при этом снижается надежность. Во-вторых, каждый узел широкове- щательной AON требует индивидуальной длины волны, так что полное число узлов в сети ограничивается максимальным числом каналов, которые можно мультиплексировать в одно волокно. Теоретический предел числа различных длин волн, которые можно мультиплексировать в отдельное волокно с использованием техники плотного волнового мультиплексирования DWDM составляет порядка 200. Далее, если даже допустить, что для передачи использу- ется 20 волокон, то можно объединить порядка 4000 узлов, что катастрофически мало для построения единой информационной магистрали на Земле. Принципиальная невозможность построения масштабируемых архитектур широковещательных сетей ограничивает их сферу применения локальным масштабом.

Свет. Три полхода к объяснению природы света. Шкала электромагнитных волн. Окна прозрачности.

Свет – это сложный объект, с присущими ему характерными совйствами.

Сложность заключается в том что описать эти свойства в рамках одной теории не представляется возможным.