of 24 /24
OPTIČKE TELEKOMUNIKACIJE Istorijat Najprimitivnije optičke komunikacije bile su one posredstvom ljudskog oka. Izvori svetlosti su bili Sunce ili vatra, prenosni medijum vazduh, a prijemnik ljudsko oko. Prvi naučni pokušaj provođenja svetlosti kroz dielektrik izveo je John Tyndall 1870. godine propuštajući svetlost kroz mlaz vode. Slika 1. Pretpostavke u vezi sa eksperimentom Slika 2. Rezultat eksperimenta Kao rezultat, možemo da zaključimo sledeće: svetlost može da se kreće kao na slici 3, prateći zakrivljenosti svetlovoda:

OPTIČKE TELEKOMUNIKACIJE

  • Author
    widichek

  • View
    2.370

  • Download
    12

Embed Size (px)

Text of OPTIČKE TELEKOMUNIKACIJE

OPTIKE TELEKOMUNIKACIJE

IstorijatNajprimitivnije optike komunikacije bile su one posredstvom ljudskog oka. Izvori svetlosti su bili Sunce ili vatra, prenosni medijum vazduh, a prijemnik ljudsko oko. Prvi nauni pokuaj provoenja svetlosti kroz dielektrik izveo je John Tyndall 1870. godine proputajui svetlost kroz mlaz vode.

Slika 1. Pretpostavke u vezi sa eksperimentom

Slika 2. Rezultat eksperimenta

Kao rezultat, moemo da zakljuimo sledee: svetlost moe da se kree kao na slici 3, pratei zakrivljenosti svetlovoda:

Slika 3. Kretanje svetlosti u svetlovodu Primenu optike u dananjem smislu pokrenuo je izum lasera 1960., i nakon nekoliko godina, prvih optikih vlakana. Optiko vlakno je tanka staklena nit sainjena od silicijuma. Staklo koje se koristi ima izuzetnu istou, ne moe se ni uporediti sa staklom na koje smo navikli. Staklo debljine nekoliko kilometara ima providnost obinog prozorskog stakla debljine 3-4mm. Svetlost putuje kroz stakleno vlakno zahvaljujui pojavi koja se naziva totalna unutranja refleksija. Relacije kojima je opisano zarobljavanje svetlosti unutar ravne staklene ploe izveo je Fresnel jo 1820. godine. 1966. godine Charles Kao i Georges Hockham utvrdili su da veliki gubici u optikom vlaknu teoretski nastaju zbog malih neistoa unutar stakla, a ne zbog unutranjih ogranienja samoga stakla. Procenili su da se gubici svetlosti koja putuje vlaknom mogu drastino smanjiti, sa 1000 db/km na manje od 20 db/km. Zahvaljujui otkriu Charlsa Kaoa i Georgea Hockmana 1970. godine poeo je vrlo intenzivan razvoj optikih komunikacija kada je tim strunjaka iz kompanije Corning Glass proizveo optiko vlakno duine stotinu metara. 1976. god. zapoelo je eksperimentalno korienje optikih vlakana u telefonskim sistemima Atlante i Chicaga, a 1984. godine puteno je rad optiko vlakno kompanije AT&T povezujui Boston i Washington. 1988. godine je postavljen prvi transatlantski optiki kabel, sa pojaavaima na udaljenostima od 64 km. Tokom osamdesetih godina uloeni su ogromni napori da se otklone problemi vezani za popravku prekinutih optikih kablova i da se pobolja tehnika njihovog postavljanja. 1991. godine prikazani su optiki pojaavai koji su ugraeni u same optike kablove i koji su u stanju da obezbede 100 puta vei kapacitet od sistema sa elektronskim pojaavaima. 1996. godine postavljeni su kablovi sastavljeni iskljuivo od optikih vlakana i preko Tihog okeana. Optiki komunikacioni sistem prikazan je na slici 4.

Slika 4. Blok ema optike komunikacione mree

Prenosni medijum ini optiko vlakno na ijim se krajevima nalaze odgovarajui prikljuci (konektori) koji obezbeuju povezivanje predajnika i prijemnika sa optikim vlaknom. Predajnik generie signal koji je prilagoen prenosu kroz optiko vlakno. Prijemnik detektuje oslabljenu i zaumljenu poruku i konvertuje je u formu potrebnu krajnjem korisniku. Najvanije osobine optikog komunikacionog kanala jesu: veliki informacioni kapacitet (ogroman propusni opseg svetlovoda), mala poduna slabljenja signala u sistemu, otpornost na razliite smetnje elektromagnetne ili radiofrekvencijske prirode usled dielektrinog karaktera svetlovoda, relativno mali gabariti i masa elemenata prenosnog sistema koji su posledica kratkih talasnih duina iz optikog spektra, kao i zatienost od ometanja i prislukivanja. U malobrojne mane primene optikih vlakana mogu se ubrojati: relativno visoka cena kablova, kablovskog pribora i linijske opreme, kao i velika osetljivost na mehanika dejstva. Danas optika vlakna prenose preko 85% ukupnog saobraaja. Priroda svetlosti Svetlost je veoma interesantna prirodna pojava. Osnovna priroda svetlosti jo uvek je obavijena velom tajne. Svetlost se tumai na razliite naine kako bi se objasnili razliiti eksperimenti i opaanja. Nekada se svetlost ponaa kao talas a nekada se svetlost ponaa kao

estica. Svetlosni talasi imaju mnogo veu uestanost od radio talasa, ali oni se povinuju istim zakonima i dele mnoge karakteristike. Svi elektromagnetski talasi sadre elektrina i magnetska polja koja putuju veoma brzo. U slobodnom prostoru elektromagnetski talasi putuju brzinom od 3*10/8m/s. Ova brzina, a obeleavamo je sa c, odgovara brzini prostiranja talasa u vakuumu, a sasvim priblino i u atmosferi. U vrstom materijalu, ova brzina se razlikuje i zavisi od materijala i geometrije vodee strukture. Talasna duina svetlosnog snopa data je izrazom

= c/fgde je c brzina snopa, a f njegova frekvencija. Frekvenciju odreuje izvor svetlosti i ona se ne menja kada svetlost prelazi iz jednog materijala u drugi. Umesto toga, razlika u brzini prostiranja u dve sredine izazvae promenu talasne duine u skladu sa gornjom jednainom. Vidljiva svetlost ima talasne duine u opsegu od 380nm (ljubiasta boja) do 720nm (crvena boja). Staklena vlakna nisu dobri prenosioci svetla u vidljivom delu spektra. Zbog njihovog velikog slabljenja mogui su samo kratki prenosni putevi. Gubici optike snage u ultraljubiastom delu spektra su ak i vei. U infracrvenom delu (IR na slici 6) imamo tri opsega uestanosti u kojima je vodljivost svetla relativno efikasna. To su opsezi oko talasnih duina od 850nm, 1.300nm i 1.550nm i esto ih nazivamo optikim prenosnim prozorima.

Prelamanje svetlosti; Snelov zakonSvetlost ima najveu brzinu u vakuumu, c = 3108m/s. U drugim medijima brzina je manja. Indeks prelamanja definie se kao odnos brzina svetlosti u vakuumu i sredini za koju se odreuje indeks: v n=c gde je v brzina svetlosti u posmatranom materijalu. Za staklo indeks prelamanja ima vrednosti izmeu 1,4 i 1,5. Meutim, indeks prelamanja ima i sasvim male promene u zavisnosti od talasne duine svetlosti. Ova osobina ilustrovana je u nastavku teksta, na slici 22. Znaaj ove osobine objanjen je u poglavlju u kom se govori o materijalnoj disperziji.

Optiko vlakno kao svetlovodOptiko vlakno je cilindrina struktura koja se sastoji od dva koncentrina sloja, unutranjeg, koji se naziva jezgro, i spoljanjeg, koji se naziva omota (slika 10).

Slojevi su nainjeni od stakla ili plastike, a nekad od njihovih kombinacija. Slojevi imaju razliit indeks prelamanja. Indeks u jezgru n1, treba da bude vei od indeksa prelamanja u omotau n2, da bi dolo do potpunog odbijanja svetlosnog zraka ka centru jezgra. Omota se radi vee zatite vlakna presvlai jo jednim slojem od polietilena. Taj spoljanji sloj se naziva primarna zatita i nema uticaja na optike karakteristike vlakna (ne utie na prenos svetlosnog signala).

Slika 5. Izgled optikog kabla 3D i popreni presek optikog vlakna sa promenom indeksa prelamanja (bez primarnog omotaa) Vlakna Tipine dimenzije vlakna Optiko vlakno proizvodi se u standardizovanim dimenzijama. Ove dimenzije zavise od vrste vlakna i prikazane su na slici 10, za monomodno vlakno i nekoliko varijanti multimodnog vlakna sa raznim profilima indeksa prelamanja. Njihove osobine i primena nabrojane su u tabeli 2.

Slika 6. Karakteristine dimenzije jezgra i omotaa optikih vlakana (dimenzije su u m) Tabela 2. Osobine vlakana sa slike 6. i njihova namena:

Tipovi vlakna Prema materijalu od koga su izraena, optika vlakna se dele na: staklena optika vlakna, jezgro i omota izraeni od SiO2, mali gubici, veliki propusni opseg i male dimenzije. plastina vlakna, cela nainjena od plastine mase, veliki prenici (480/500,735/750 i 980/1000), veliko slabljenje i mali propusni opseg. relativno niske cene, ali i veliko slabljenje, PCS (Plastic-Clad-Silica) vlakna, jezgro nainjeno od dopiranog SiO2, omota od plastike, slabljenje i cena koja su kompromis prethodna dva tipa. Posebno je vana podela optikih vlakana prema broju modova koji se prostiru kroz jezgro. Prema broju modova razlikujemo:

multimodna vlakna (multimode fiber MM), kroz ije se jezgro prostire vie modova (stotine, ak i hiljade) i monomodna vlakna (single-mode fiber SM), kroz ije se jezgro prostire samo jedan mod. Mod je pojam koji je veoma teko definisati na jednostavan nain. Radi se o kombinaciji elektrinog i magnetskog talasa koji se zajedno kree kroz vlakno. Zbog graninih uslova koji se javljaju unutar optikog vlakna, samo neke kombinacije svetlosnih zraka (nazivamo ih MODOVI, MOD, neki autori kau diskretna talasna forma) mogu da se prostiru kroz vlakno. Slabljenja igubici u optikom vlaknu SLABLJENJE. Signal se prostire kroz vlakno. U toku prostiranja smanjuje se snaga signala. DISPERZIJA. Uzani (kratkotrajni) impuls koji se generie na izvoru svetlosti, polako se proiruje u toku prostiranja kroz optiko vlakno. Pojava se naziva disperzija. Disperzija izaziva ogranienja u brzini prenosa, jer impulsi na ulazu u prijemnik ne smeju da se preklapaju. Treba objasniti razloge za pojavu disperzije i ogranienja koja se javljaju. NELINEARNOST. Danas postoje veoma snani izvori svetlosti i vlakna sa veoma malim prenikom jezgra. Kod kombinacije takvih izvora i vlakana ostvaruju se veoma visoke gustine snage (snage po jedinici povrine, mW /m2 ). Nelinearnosti u vlaknu koje ne dolaze do izraaja kod malih gustina snage postaju izraene. Javljaju se ogranienja koja utiu ili na snagu svetlosnog signala, ili na bitsku brzinu ili na ostvarivu duinu veze. SLABLJENJE. Do slabljenja i gubitaka u prenosu svetlosnog signala dolazi, sutinski, iz dva razloga: ili staklo nije dovoljno providno, ili se signal rasprava u pravcu razliitom od pravca kretanja svetlosnog zraka. Detaljnija podela dovodi do sledeih uzroka: - apsorpcija u materijalu - apsorpcija na neistoama (uglavnom jonima metala i vodene pare) - rasprivanje svetlosti na neistoama - nehomogenosti na granicama jezgra i omotaa, - zraenje na mestima savijanja. Svaki od ovih uzroka nezavisno dovodi do pojave gubitaka, a gubici se zatim akumuliu. Apsorpcija u materijalu Svaki materijal od kog se izrauje vlakno, staklo ili plastika, mora da unosi slabljenje. Veliina ovog slabljenja zavisi od nekoliko faktora, uglavnom povezanih sa istoom materijala i postupka izrade vlakna. Snaga svetlosnog signala u optikom vlaknu slabi sa poveanjem udaljenosti od izvora svetlosti. Matematike veze date su tzv. Lamberovim zakonom: P x P e p x ( ) = (0) ,

gde je P(0) poetna ili upadna snaga, P(x) snaga na udaljenosti x od poetka vlakna, p koeficijent slabljenja vlakna, izraen u jedinicama m 1 ili ekvivalentnim. Ova formula se u praksi malo koristi jer je njena primena teka za izraunavanje. Obino se slabljenje izraava preko koeficijenta podunog slabljenja. Ovaj koeficijent izraunava se kao: =-10/L* log10 P(L)/P(0) [db/km] gde je L duina vlakna a P(0) i P(L) snage signala na ulazu i izlazu. Ovi gubici znaajno zavise od talasne duine primenjene svetlosti. Obino se zavisnost vrednosti koeficijenta slabljenja od talasne prikazuje grafiki, kao na sl 7:

Slika 7. Zavisnost slabljenja optikog vlakna od talasne duine za tipino multimodno silicijumsko vlakno. Primer: Optiko vlakno ima slabljenje od 0,6 dB/ km. Ako predajnik u vlakno ubaci snagu od 100 W , kolika e snaga postojati u vlaknu na udaljenosti od 22km od predajnika?

Reenje: Poto je slabljenje dato u dB / km Ulaznu snagu pretvaramo u dB. Prvi korak je izbor referentne snage, tj. snage prema kojoj se rauna nivo ulazne snage. Postoji vie moguih referentnih vrednosti: 1W , 1mW ili 1W . Apsorpcija na neistoama U strukturi staklenog vlakna mogu se javiti neistoe raznih vrsta. Ove neistoe su posledica pojavljivanja estica vodene pare i metalnih jona u staklu. Prilikom sudara svetlosnog zraka sa ovim neistoama, deo svetlosne energije moe da se pretvori u npr. toplotu pa dolazi do slabljenja signala. Na slici 8 data je ilustracija ove pojave.

Slika 8. Ilustracija apsorpcije na neistoama. Nehomogenosti na granicama jezgra i omotaa Na granicama izmeu jezgra i omotaa mogu se pojaviti razliite nesavrenosti, u obliku pukotina, udubljenja i deformacija koje mogu da izazovu promenu kretanja pojedinih svetlosnih modova i ukupno slabljenje svetlosti. Na slici 9. data je ilustracija ove pojave.

Slika 9 Ilustracija uticaja nehomogenosti na granicama jezgra i omotaa.

Zraenje na mestima savijanja Na mestima savijanja vlakna dolazi do promene poloaja normale. Ovakva promena moe da povea i da smanji vrednost upadnog ugla. Zbog toga se deava da modovi najvieg reda, koji su se kretali putanjama pod uglovima bliskim kritinom uglu, izlaze iz jezgra vlakna. Ovakav zrak esto se gubi u nastavku prenosa ili dolazi do njegovog slabljenja. Na slici 10. data je ilustracija ove pojave.

Slika 10. Ilustracija promene poloaja normale i zraenja na mestima savijanja. Postoje dve vrste krivina, nastalih usled savijanja vlakna: MIKRO i MAKRO krivine. Mikrokrivine se javljaju u procesu izrade omotaa vlakna, kao i usled eventualnih mehanikih pritisaka i nagnjeenja vlakna. Ne postoje neki posebni postupci za proraun slabljenja, samo procena da se javlja slabljenje do jednog dB po kilometru. Makrokrivine se javljaju u postupku polaganja - postavljanja vlakna. Prorauni slabljenja zasnovani su na empirijskim formulama. Nisu preterano vane, vaniji su zakljuci. Makrokrivine znaajno utiu na slabljenje samo ako je prenik krivine manji od jednog centimetra. Ova pojava moe da se sprei npr. vrstim omotaem koji titi vlakno od tako otrog savijanja. DISPERZIJA VLAKANA Oblik impulsa se pri prenosu kroz optiko vlano proiruje zato to se energija prenosi kroz vei broj modova koji se kreu putanjama razliitih duina. ak i kod monomodnog vlakna dolazi do disperzije. Ilustrovana je na slici 9.

Postoje nekoliko tipova disperzije. Kao najvanije izdvajamo: - modalna - materijalna (hromatska) disperzija. Modalna disperzija Modalna disperzija nastaje zbog toga to modovi unutar step-indeks vlakna imaju razliite putanje. Impuls na ulazu pojavljuje se kao proireni impuls na izlazu vlakna. To je osnovni vid disperzije kod multimodnih vlakana. Kod svetlovoda sa skokovitim indeksom prelamanja bez tekoa moe se odrediti maksimalno irenje impulsa. Materijalna disperzija Materijalna (intramodalna, hromatska) disperzija nastaje zbog toga to indeks prelamanja, zavisi od talasne duine svetlosti. Promene indeksa prelamanja veoma su male, na etvrtoj decimali, ali ipak postoje i utiu na brzinu prostiranja svetlosti. Zavisnost indeksa prelamanja od talasne duine data je na slici 22. Svaki izvor emituje svetlost iji spektar zauzima odreeni opseg uestanosti, tj. talasnih duina. Svaka frekvencija u tom opsegu kree se razliitom brzinom pa se zbog toga na izlazu iz vlakna dobija impuls promenjenog oblika. Na slici 21. prikazan je oblik spektra koji emituju dve vrste optikih predajnika, LED dioda i laserska dioda. Promena indeksa prelamanja na irini od 20nm priblino iznosi 0,00025. Razlika brzine svetlosti iznosi oko 36km/s. Iako veoma male, ove razlike ipak utiu na pojavu disperzije.

Slika 11. Oblik spektra optikog signala za LED i lasersku diodu.

Specifikacije proizvoaa Proizvoai vlakna u katalozima daju podatke na osnovu kojih projektanti odluuju da li im odreeni tip vlakna odgovara ili ne. Disperzija se u katalozima opisuje indirektno, preko parametra koji se zove propusni opseg. Propusni opseg dat je u jedinicama MHz km, kao proizvod duine segmenta i irine njegovog propusnog opsega. Npr. Ako vlakno ima propusni opseg 500 MHz km, to znai da na duini od 1km ima propusni opseg 500 MHz , a na duini 10km propusni opseg iznosi 50 MHz .

Slika 12. Zavisnost indeksa prelamanja od talasne duine svetlosti

OPTIKI KOMUNIKACIONI SISTEMIOptiki komunikacioni sistemi u periodu od 1980. do danas postepeno preuzimaju primat i bez njih se vie ne mogu ni zamisliti savremene komunikacije. Sistemi mogu da se podele na one koji prenose analogne i one koji prenose digitalne signale. Digitalni prenos znatno je ei i u nastavku emo da analiziramo samo sisteme za digitalni prenos. Svaki komunikacioni sistem ima zadatak da ostvari prenos signala to veom brzinom (to vie bita u jedinici vremena) na odgovarajuu (eventualno to veu) udaljenost. Ova dva zahteva meusobno su suprostavljena poveanjem vrednosti jednog zahteva sistem obino ne moe da ostvari i poveanje drugog zahteva. Kod svih komunikacionih sistema, pa tako i optikih, postoje tehnoloka i fizika ogranienja zbog kojih se odreena brzina prenosa ne moe premaiti, ili zbog kojih se ne moe preneti signal na veu udaljenost od neke granine udaljenosti. Podvodni sistemi Podvodni sistemi koriste se za povezivanje kontinenata. Na taj nain formiraju mreu koja pokriva celu zemlju. Kod ovih sistema izuzetna panja posveena je pouzdanosti, zbog toga to je njihovo odravanje veoma skupo i komplikovano. Sistemi se obino projektuju za rad u trajanju 25 godina, sa maksimalno tri popravke. Prvi tranatlantski sistem postavljen je 1988. god. Predvien je za brzinu prenosa od 280 Mb/s, sa deonicama izmeu repetitora duine 70km. Prvi sistem preko Tihog okeana postavljen je godinu dana kasnije, sa priblino istim karakteristikama. U kasnijim godinama esto su postavljani novi i novi sistemi, uglavnom novijih generacija, sa sve boljim karakteristikama. Zemaljski sistemi Optiki komunikacioni sistemi evoluirali su u tzv. generacijama. Prva generacija sistema datira iz 1980.god, sa bitskim brzinama od 45Mb/s i rastojanjima izmeu regeneratora manjim od 10km. Druga generacija ve je koristila monomodna vlakna. Ostvarivala prenos koji je do 1Gb/s bio ogranien duinom vlakna, a preko 1Gb/s disperzijom. Trea i etvrta generacija koriste talasnu duinu od 1550nm, U tabeli je dat pregled nekih sistema korienih u periodu od 1980. do 2002. godine.

Optiki kabloviOptiki kablovi proizvode se odvojeno od optikih vlakana. Vrste i izvedbe kablova znaajno zavise od njihove namene. Kabel se sastoji od jednog ili vie optikih vlakana pakovanih u odgovarajuu vrstu zatitnog omotaa. Broj vlakana moe da bude bilo koji, ali postoje i standardi, prema kojima se kablovi dele na male (1, 2, 4, 6), srednji 12, 18, 24, 30 i 36, a veliki 48, 60, 72, itd. Vrsta omotaa prvenstveno zavisi od namene kabla, okruenja u kom e se koristiti i naina postavljanja. Pri izradi kablova koji sadre optika vlakna mogu se postaviti sledei ciljevi:

vrstina kabla, zatita optikog vlakna (mehanika, svetlosna, ....), minimalna zapremina i teina kabla, otpornost na vlagu i isparavanja, stabilnost karakteristika pri promenama temperature i usled starenja, jednostavnost montae i odravanja, Ponekad kabel mora pored optikog vlakna da sadri i energetske provodnike, a takoe moe da ima sajle za uvrivanje, itd. Struktura kabla mora da sadri sledee elemente: - optiko vlakno, jedno ili vie njih - ispuna, mekani materijal koji se nalazi neposredno uz vlakno i titi ga od mehanikog dejstva, pritiska, nagnjeenja i ostalih lokalnih uticaja, - pojaanja koja ostvaruju uzdunu snagu vlakna, - omotaa koji mehaniki titi kabel od oteenja, vlage, drugih hemijskih i prirodnih uticaja, kao i od oglodara. Spoljni omota mora da ima hrapavost koja omoguuje jednostavnu montau vlakna. Kod optikih kablova veoma je vana injenica da su funkcije uzdune snage i uzdunog prenosa podataka razdvojene. Snaga kabla esto se ostvaruje primenom kevlara. Ako je potreban prenos elektrine energije (za napajanje regeneratora koji se nalaze na trasi optikog kabla), u kablove se dodaju bakarni provodnici. Razvlaenje predstavlja ozbiljan problem u izradi optikih kablova zato to mnogi drugi materijali izdravaju ak i do 20% produavanja pre nego to doe do kidanja, dok je kod optikog vlakna prihvatljivo razvlaenje samo do 1%. Problem se reava labavim postavljanjem optikog vlakna unutar kabla. Popreni presek standardnog optikog kabla prikazan je na slici 13. Popreni presek optikog kabla sa samonosivim metalnim pojaanjem, predvienog za postavljanje na stubovima, prikazan je na slici 14. Popreni presek optikog kabla predvienog za postavljanje u zemlju prikazan je na slici 15.

Slika 13. Struktura standardnog optikog kabla. Spoljni prenik iznosi 2-3mm

Slika 14. Struktura samonoseeg kabla za postavljanje meu stubovima. Spoljni prenik iznosi 6-7mm

Slika 15. Struktura kabla za postavljanje u zemlju. Spoljni prenik iznosi 9-10mm Teina kablova Teina kablova zavisi od njihove izvedbe i namene i kree se u veoma irokom dijapazonu, od npr. 20kg/km kod laganih kablova za unutranju upotrebu, sa kevlarskim zatitnim omotaem, do 500 kg/km za oklopljenih kablova. Hibridni kablovi sa metalnim provodnicima mogu da budu i znatno tei. Sila zatezanja Kablovi se veoma esto postavljaju u plastine cevi koje su prethodno ukopane pod zemlju. Ureaji za povlaenje kablova moraju da budu opremljeni instrumentima za merenje sile zatezanja, kako ne bi dolo do preterane sile povlaenja i oteenja kabla u fazi montae, tj. uvlaenja u podzemne cevi. Polaganje kablova uduvavanjem Interesantna, savremena tehnika za polaganje kablova podrazumeva sledee faze: 1) postavljanje plastinih cevi sa cevicama za uvlaenje kablova. Unutranji prenik cevica treba da bude npr. 6mm. 2) Ubacivanje jednog ili vie, (obino etiri) optikih vlakana. Ova vlakna imaju klizav omota, a prenik je oko 3mm. Na poetak plastine cevi postavlja se specijalni kompresor, a

optiko vlakno se provlai kroz istu mlaznicu kroz koju prolazi i vazduh. Za vreme uduvavanja vazduha, vlakno lebdi u struji vazduha i uvlai u cev brzinom od oko 2m/s.

Optiki predajniciOptiki predajnik je elektronska komponenta koja generie svetlosni signal. Svetlost moe da se generie samo kada elektron prelazi iz (labilnog) stanja sa velikom energijom u (stabilno) stanje sa niskom energijom. Razlika energije emituje se iz atoma u obliku svetlosti. Ova vrsta emisije naziva se spontana emisija. Kod spontane emisije pravac kretanja fotona i njegova faza mogu da imaju bilo koju vrednost. Talasna duina zavisi od koliine energije. Osim spontane emisije postoji i stimulisana emisija. Stimulisana emisija deava se u LASERU. Ako je elektron pomeren u nestabilno stanje, i ako se u takvom stanju sudari sa fotonom svetlosti, dolazi do stimulisanog emitovanja jo jednog fotona. Sada ova dva fotona imaju potpuno jednaku talasnu duinu, pravac kretanja i fazu. Emisija svetlosti nije mogua ako se ne dovede odgovarajua koliina energije sa strane. Ova energija moe da se dovede na razne naine: - Zagrevanjem. Na ovaj nain rade sijalice sa arnom niti. Zagrevanje atoma pomera elektrone, a njihovim vraanjem u nia elektronska stanja oslobaa se svetlost. - Elektrinim pranjenjem. Ako se struja provede kroz gas (npr. neon), ona kida hemijske veze u molekulama gasa. Prilikom ponovnog povezivanja u molekule dolazi do emitovanja svetlosti. - Dovoenjem elektrine struje. Ovaj postupak je razliit od pranjenja. Primenjuje se na poluprovodnikim komponentama, laserima i LED diodama. LASER je akronim za Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation. Struja dovodi do rekombinacije elektrona i upljina na PN spoju. Elektroni koji prelaze iz provodnog u valentni opseg emituju svetlost. - Hemijskom reakcijom. esto se umesto zagrevanja materijala u kom dolazi do reakicje oslobaa svetlost. - Biohemijskom reakcijom. Slino kao u prethodnom sluaju, ali se radi o procesima u organizmima ivih bia. - Apsorpcijom svetlosti (prilikom apsorpcije uvek dolazi do promene talasne duine). Talasna duina emitovane svetlosti zavisi od materijala od kog je izraen poluprovodnik. U proizvodnji poluprovodnikih izvora svetlosti koriste se meavine tri ili etiri hemijska elementa od Ga, Al, As, P, In. PN spoj je mehaniki spoj poluprovodnika izraenih uglavnom od silicijuma, sa dodacima drugih materijala. Postoje dva tipa poluprovodnika: P tip i N tip. Anoda je prikljuak na P tipu, katoda na N tipu. Ilustrovan je na slici 16. P tip poluprovodnika ima povean procenat

upljina (pozitivnih naelektrisanja). N tip poluprovodnika ima povean procenat elektorna (negativnih naelektrisanja).

Slika 16. Ilustracija PN spoja Svaki tip poluprovodnika, sam za sebe, veoma dobro provodi struju. Meutim, PN spoj ne provodi struju. Na spoju se deava sledea pojava. Elektrone iz N tipa koji se nalaze u neposrednoj blizini PN spoja privlae pozitivne upljine i oni prelaze u P tip. upljine privlae negativni elektroni i one prelaze u N tip. Na samom spoju javlja se elektrino polje, od pozitivnih ka negativnim naelektrisanjima. Potencijali, koncentracije elektrona i upljina i odgovarajua elektrina polja prikazani su na slici 17.

Slika 17. Ilustracija koncentracija elektrona i upljina na PN spoju LED diode

LED diode su pouzdani, ekonomini i efikasni izvori svetlosti za sisteme sa digitalnim protokom do 50Mb/s, sa primenom gradijentnih ili multimodnih vlakana. LED diode imaju priblino linearnu vezu izmeu optike snage i pobudne struje. Zbog toga su pogodne za primenu i kod digitalnog i analognog prenosa. LED diode proizvode se tako to se na podlogu (substrate) nanose slojevi (layer) materijala. Minimalno je potrebno etiri sloja, a mogu se dodati i jo neki slojevi. Postoje dve osnovne kategorije, sa aspekta njihove konstrukcije: sa povrinskim (Surface emitting LED) i sa bonim (Edge emitting LED) zraenjem. Laserske diode Laser je elektronska komponenta kod koje se fotoni otputaju na kontrolisani nain. "Laser" je akronim od light amplification by stimulated emission of radiation. Laserske diode daju veu optiku snagu, imaju ui spektar i ubacuju vie energije u vlakno.

Optiki prijemniciOptiki prijemnik je kombinacija optikog detektora, elektronskog pretpojaavaa i komponenti za obradu i rekonstrukciju signala. Blok ema je prikazana na slici 41. Prijemnici su najsloenije komponente u optikom sistemu. Oni rade sa veoma slabim optikim signalima, a pri tom treba da sauvaju signal od uma koji bi mogao da se doda u postupku obrade i pojaanja signala.

Slika 18. Blok ema tipinog optikog prijemnika za digitalni prenos Fotodetektor (Detector) konvertuje optiku snagu u elektrini izlazni signal. Postoje tri vrste optikih ili fotodetektora. To su: - Fotodioda (p-n spoj)

- PIN fotodioda (p-n spoj sa dodatim slojem istog dielektrika izmeu p i n oblasti) - Lavinska fotodioda (APD - Avalanche Photodiode, fotodioda sa dodatim jo jednim p slojem) Fotodetektor u toku rada mora da bude INVERZNO polarisan. Kada zrak svetlosti padne na prelaznu oblast izmeu p i n spoja, on izaziva formiranje parova elektron-upljina, a njih privlai elektrino polje i javlja se elektrina struja.

Ostale komponente optikog prijemnika Prema slici 41, pretpojaava treba da pojaa elektrini signal i prilagodi ga za dalju obradu, Ekvilajzer smanjuje izoblienja i interferenciju simbola (naroito u digitalnom prenosu), postpojaava vri dodatno potrebno pojaanje da bi doveo signal na potreban nivo snage, a filtar popravlja odnos signal/um i uobliava talasni oblik impulsa da bi odluiva to jednostavnije izvrio svoj zadatak. Obnavlja takta regenerie takt digitalnog signala.

Optike mreeKomunikacione mree predstavljaju veoma modernu pojavu i trend u razvoju komunikacija na kraju 20. i poetku 21. veka. Osnovne osobine komunikacionih mrea jesu: - Velika brzina prenosa - Integracija razliitih usluga (servisa) - Nove usluge (Internet, video konferencije, video on demand...)

Topologija mrea:Jedna od vanih osobina optikih mrea jeste njihova konfiguracija (topologija). Konfiguracija je nain na koji su povezane pojedine take - vorovi u mrei. Osnovni tipovi mrene konfiguracije: Zvezda Bus (prava linija sa grananjem) Ring (prsten), kao i njihove kombinacije.

ZAKLJUAKiroka primena Interneta i korienje usluga koje zahtevaju visoku propusnost poput video konferencije napravili su pomak sa mree sa bakarnim kablovima na mree sa optikim kablovima. Uporeujui elektrine i optike transmisione sisteme, vidljive su prednosti optikih sistema. Moda najvanija prednost je vremenska isplativost optikih vlakana. Gotovo je sigurno da e razvojem novih tehnologija optika vlakna postajati sve bolje iskoriena. Malo slabljenje signala pomerilo je regeneratorske stanice sa rastojanja od 10 km za elektrine sisteme na rastojanja do preko 100 km. Vrlo je vana i neosetljivost optikih vlakana na spoljne elektromagnetske smetnje. Optike mree su telekomunikacione mree velikog kapaciteta zasnovane na optikim tehnologijama i komponentama koje omogucavaju rutiranje, pripremanja i obnavljanje signala na nivou talasnih duina, kao i servisa zasnovanih na njima. Sedamdesetih godina XX veka uvedeni su digitalna tehnika i optiki prenos podataka to je uticalo na formiranje tehnika prenosa, sa kojim je zapoela nova faza u evoluciji telekomunikacionih mrea. Ovaj napredak ce dovesti do znaajnih mogucnosti pruanja novih servisa znatno veih binarnih protoka. To dovodi do razvoja optikih mrea koje sada omoguavaju prenos vee koliine podataka veim brzinama. Optike mree, bazirane na pojavljivanju optikog sloja u transportnim mreama, obezbedjuju vee kapacitete i smanjuju trokove novim aplikacijama kao sto su Internet, video i multimedijalna interakcija i moderni digitalni servisi.

LITERATURA

Miodrag Radojlovic: Radio predajnici, http://www.telekomunikacije.rs/arhiva_brojeva/drugi_broj/prof_dr_d_gvozdic:_trendovi_razvoja _optickih_telekomunikacionih_sistema_(kopija).193.html http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_communication http://www.ee.ucl.ac.uk/~ong/publications/papers/PBayvel_RS_Jan2000.pdf http://www.telfor.rs/telfor2003/radovi/8-1.pdfhttp://www.maturskiradovi.net/forum/Thread-sveoptike-mree