Σπουδάστρια: Καρυοφυλλάκη Μαριάνθη Επιβλέπων: Αναστάσιος Πολίτης, Κωνσταντίνος Χειλάς Ανάπτυξη και συγγραφή εργαστηριακών ασκήσεων για το όργανο μετρήσεων οπτικών ινών OTDR και το όργανο συγκολλήσεων οπτικών ινών (splicer)

 Οι οπτικές ίνες είναι εξαιρετικά πολύ λεπτά νήματα και κατασκευάζονται από μεγάλης καθαρότητας είδος γυαλί το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2).  Στο εσωτερικό τους διαδίδεται φως υπό συγκεκριμένη γωνία.  Η ίνα αποτελείται από τρεις περιοχές.  Τον πυρήνα  Το περίβλημα  Τον μανδύα

Μεγάλο εύρος ζώνης (bandwidth). Δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Ψηφιακή μετάδοση. Ασφαλές μέσο για τη μετάδοση της πληροφορίας. Ελάχιστο βάρος και διαστάσεις. Ελάχιστο κόστος

 Πολύτροπες ίνες με βηματικό δείκτη διάθλασης (step-index)  Πολύτροπες ίνες με βαθμιαίο δείκτη διάθλασης (graded-index)  Μονότροπες ίνες με βηματικό δείκτη.

Εσωτερικοί & Εξωτερικοί παράγοντες Απώλειες φωτός  Απώλειες = 10log 10 (P out /P in )  Κάμψεις της οπτικής ίνας. Εξασθένιση οπτικής ισχύος Σκέδαση  Σκέδαση Rayleigh

Απορρόφηση  Προσμίξεις μετάλλων.  Παρουσία καθαρού πυριτίου (SiO2). Διασπορά  Παραμόρφωση του σήματος λόγω της διαφορετικής ταχύτητας.

Πολύτροπη ίνα (Multimode fiber MM) Μονότροπη ίνα (Singlemode fiber SM) ΚΟΣΤΟΣ ΙΝΑΣ ακριβόλιγότερο ακριβό ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΙΝΑΣ βασικός εξοπλισμός χαμηλού κόστους περισσότερο ακριβός ΕΞΑΣΘΕΝΙΣΗ υψηλήχαμηλή ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ μεγαλύτερος πυρήνας 62.5/125μm, εύκολος χειρισμός μικρός πυρήνας 9/125μm,δυσκολότερη ευθυγράμμιση ΜΗΚΗ ΚΥΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ 850nm και 1300nm1310nm και 1550nm ΑΠΟΣΤΑΣΕΙΣ <2km>200km ΕΥΡΟΣ ΖΩΝΗΣ <10Gb/s>1Tb/s ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ δαπανηρή ίνα, χαμηλό κόστος κατασκευής δικτύου υψηλή απόδοση, υψηλό κόστος κατασκευής δικτύου

Τα τρία πρωταρχικά μήκη κύματος των οπτικών ινών είναι τα 850nm, 1300nm και 1550nm. Ο λόγος που χρησιμοποιούμε τις υπέρυθρες ακτίνες είναι επειδή η εξασθένηση της οπτικής ίνας είναι πολύ μικρότερη σε αυτά τα μήκη κύματος.

Ο συγκολλητής χρησιμοποιείται για τη δημιουργία χαμηλών απωλειών συνδέσεων οπτικών ινών μέσω σύντηξης ώστε να επιτυγχάνεται η όσο δυνατόν καλύτερη συνέχεια μιας ζεύξης. Σημαντική είναι η ευθυγράμμιση η οποία για να επιτευχθεί πρέπει η ίνα να κοπεί κάθετα με το ειδικό εργαλείο.

 Splicer  Το εργαλείο κοπής ακρίβειας (cleaver) όπου κόβει την ίνα κάθετα,  Ο απογυμνωτής οπτικής ίνας (fiber optic stripper) όπου αφαιρεί το περίβλημα της ίνας και δεν καταστρέφει το γυαλί της  Μαντηλάκια καθαρισμού (fiber wipes) όπου καθαρίζει τις ακαθαρσίες πριν την κοπή της ίνας,  Έναν ρυθμιζόμενο απογυμνωτή σωληνίσκων (coaxial stripper) οπτικής ίνας με εύρος διαμέτρου έως 3.2mm όπου αφαιρεί τον σωλήνα χωρίς να τραυματίζει τον αριθμό των ινών που βρίσκονται μέσα σε αυτόν και  Έναν απογυμνωτή καλωδίου (cable jacket stripper) εξωτερικού περιβλήματος για γρήγορη, ασφαλή και ακριβή αφαίρεση του περιβλήματος.

 Εφόσον απογυμνώσουμε το οπτικό καλώδιο από το εξωτερικό περίβλημα και τους σωληνίσκους που περιέχουν τις οπτικές ίνες,  τις καθαρίζουμε καλά με ισοπροπανόλη ή καθαρό οινόπνευμα για να φύγει το τζελ  και με το ειδικό εργαλείο καθαρίζουμε το χρωματικό περίβλημα,  τις καθαρίζουμε πάλι με το πανάκι μας και τις τοποθετούμε στο cleaver.

 Σημαντική είναι η εισαγωγή του θερμοσυστελλόμενου πριν την κοπή για να μην αλλάξουμε την γωνία κοπής της ίνας.  Τις τοποθετούμε στο splicer και αφού γίνει η κόλληση επιτυχής,  τοποθετούμε το θερμοσυστελλόμενο πάνω στην ένωση και το ψήνουμε για να σταθεροποιηθεί.

Το OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ποιότητας εγκατεστημένων ή προς εγκατάσταση οπτικών ινών.

Μέτρηση μήκους οπτικής ζεύξης. Μέτρηση εξασθένισης. Μέτρηση της ποιότητας της ζεύξης. Μέτρηση της ποιότητας των συγκολλήσεων. Κατά τη μέτρηση μιας ζεύξης, πρέπει να ληφθεί υπόψη η νεκρή ζώνη του οργάνου και για το λόγο αυτό πρέπει να προμηθευτούμε ανάλογο μήκος ίνας (fiber ring) που προβλέπει ο κατασκευαστής του οργάνου.

 Η κλίση του ίχνους μας δείχνει την εξασθένηση της οπτικής ίνας.  Οι συνδετήρες (connectors) και οι συγκολλήσεις (splices) ονομάζονται γεγονότα (events). Και τα δύο γεγονότα δείχνουν απώλεια στην ίνα.

 SMA 906 (από την εταιρία Amphenol, για ίνες διαστάσεων ≈100/140μm)  ST (από την εταιρία ΑΤ&Τ)  Δικωνικοί (Biconic) (από τα εργαστήρια Bell)  FC (FC/PC) (από την εταιρία ΝΤΤ)  D4 (από την εταιρία NEC)  SC (από την εταιρία ΝΤΤ)  FDDI  ESCON  HMS-10 (από την εταιρία Diamond)

Τα μονότροπα συστήματα χρησιμοποιούν :  SC ή LC συνδετήρες, ενώ τα πολύτροπα :  ST ή SC, LC με αυξανόμενο αριθμό (π.χ. LC SFF) συνδετήρες.

Το παρακάτω ίχνος είναι μια μέτρηση πολύτροπων ινών και το παράθυρο λειτουργίας του είναι στα 1300nm. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή του οπτικού καλωδίου γνωρίζουμε ότι το καλώδιο έχει απόσβεση 0.55dB/km, το πρώτο splice έχει απόσβεση 0.349dB το δεύτερο έχει 0.440dB και η σύνδεση με συνδετήρα έχει 0.5dB. Να το αναλύσετε λεπτομερώς και να βρείτε την συνολική απόσβεση. Ποιος είναι ο λόγος επιλογής του μήκους κύματος που αναφέρθηκε;

Συνολική απόσβεση: (7.73km·0.55dB/km) + (1splice·0.349dB/splice) + (1splice·0.440dB/splice) + 0.5dBconnector front end=5.54dB

Συμπληρώστε τα σημεία στο παρακάτω ίχνος.

Η παρακάτω παράσταση είναι μια μέτρηση μονότροπων ινών και το παράθυρο λειτουργίας της είναι τα 1310nm. Α) Πόσα γεγονότα διακρίνεται στο διάγραμμα; Γιατί η ευθεία γραμμή έχει κατηφορική κλίση; Β) Πώς επιτυγχάνεται σμίκρυνση της νεκρής ζώνης; Γ) Πώς επιτυγχάνεται η ελαχιστοποίηση του θορύβου σε μια μέτρηση;