Techniki światłowodowe

Opis

Techniki światłowodowe

autor: Andrzej Łoziński

Wydawnictwo Uniwersytet Morski w Gdyni

Publikacja składa się z dwóch części. Część I dotyczy telekomunikacji światłowodowej. Zawiera ona opis i analizę wybranych zjawisk optycznych, wpływających na transmisję światła widmem światłowodowym, a także m.in. omówienie budowy i klasyfikacji światłowodów oraz podstaw systemów telekomunikacji światłowodowej, jej stan i perspektywy rozwoju. W części II poruszono problematykę czujników światłowodowych – rodzajów tychże czujników, rozłożonych i pseudorozłożonych, interferomagnetycznych i polarymetrycznych itp.

SPIS TREŚCI

Strona

Przedmowa … 5

Część I. TELEKOMUNIKACJA ŚWIATŁOWODOWA

Wprowadzenie … 9

1. Opis i analiza wybranych zjawisk optycznych … 13

1.1. Sposoby opisu zjawisk optycznych .. 13

1.2. Odbicie i załamanie światła, zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia … 14

1.3. Tłumienie sygnału optycznego … 16

2. Właściwości wiązki laserowej .. 19

2.1. Interferencja światła …. 19

2.2. Monochromatyczność wiązki światła … 21

2.3. Rozbieżność wiązki laserowej …. 22

3. Budowa i klasyfikacja światłowodów .. 24

3.1. Ogólna klasyfikacja światłowodów …. 24

3.2. Propagacja światła w światłowodach .. 25

3.3. Światłowody wielomodowe o skokowym profilu współczynnika załamania.. 26

3.4. Zjawisko dyspersji modowej …. 27

3.5. Liczba transmitowanych modów … 29

3.6. Mody LPm,n ….29

3.7. Zjawisko sprzęgania się modów … 30

4. Światłowody o gradientowym profilu współczynnika załamania …. 31

4.1. Dyspersja modowa w światłowodach gradientowych .. 32

4.2. Porównanie właściwości światłowodów o skokowym i gradientowym profilu

współczynnika załamania …. 32

5. Światłowody jednomodowe … 34

5.1. Warunek jednomodowości … 34

5.2. Mod podstawowy i jego właściwości … 35

5.3. Dyspersja chromatyczna …. 36

5.4. Światłowody z przesuniętym zerem dyspersji i płaską charakterystyką

dyspersyjną … 38

5.5. Dyspersja polaryzacyjna ….. 39

5.6. Światłowody kompensujące dyspersję chromatyczną …. 40

6. Włókna utrzymujące stan polaryzacji.. 43

7. Podstawy systemów telekomunikacji światłowodowej … 44

7.1. Modulacja analogowa …. 44

7.2. Modulacja cyfrowa …. 47

7.3. Multipleksacja kanałów .. 47

7.4. Przepływność binarna systemów cyfrowych … 49

8. Rys historyczny, stan i perspektywy rozwoju systemów telekomunikacji

światłowodowej … 53

9. Metody zwiększania pojemności transmisyjnej systemów światłowodowych 57

9.1. Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem ….. 58

9.2. Wzmacniacz wykorzystujący wymuszone rozpraszanie Ramana … 60

9.3. Wzmacniacz hybrydowy ….. 61

10. Efekty nieliniowe w światłowodzie …. 63

10.1. Eliminacja wpływu zjawisk nieliniowych …. 64

11. Solitony optyczne…. 65

12. Poziomy multipleksacji kanałów w systemach światłowodowych … 67

13. Światłowodowe sieci dostępowe .. 69

Załącznik do części I. Wybrane parametry światłowodów telekomunikacyjnych 70

Część II. CZUJNIKI ŚWIATŁOWODOWE

14. Światłowody specjalne dla czujników …. 75

14.1. Światłowody fotoniczne … 75

15. Rodzaje czujników światłowodowych … 77

16. Czujniki światłowodowe wykorzystujące pomiar mocy optycznej … 78

16.1. Transmisyjne czujniki wykorzystujące pomiar mocy optycznej … 78

16.2. Czujniki pracujące w układzie odbiciowym (optrody)…. 79

17. Światłowodowe czujniki rozłożone ……. 83

17.1. Czujniki rozłożone wewnętrzne ….. 83

18. Światłowodowe czujniki pseudorozłożone … 87

18.1. Światłowodowe czujniki z siatką Bragga …. 87

19. Światłowodowe czujniki interferometryczne . 89

19.1. Zasada pracy klasycznych interferometrów optycznych ….. 89

19.2. Interferometry światłowodowe .. 91

19.3. Światłowodowe czujniki interferometryczne (ŚCI) … 93

19.4. Żyroskop światłowodowy wykorzystujący interferometr Sagnaca .. 93

19.5. Światłowodowe czujniki wykorzystujące interferometrię niskokoherentną 94

20. Światłowodowe czujniki polarymetryczne ….. 97

20.1. Polarymetryczny czujnik natężenia prądu (PCNP) oparty

na magnetooptycznym zjawisku Faradaya, zwanym efektem Faradaya … 99

Podsumowanie … 101

Literatura …. 102