Podręcznik

1. Wprowadzenie

Poniższy moduł powstał z myślą o osobach, które chciałyby zrozumieć podstawowe zjawiska występujące we włóknach światłowodowych.

Autorem jest wieloletni wykładowca przedmiotu Telekomunikacja Optofalowa prowadzonego na Politechnice Warszawskiej na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych. Materiały poza teorią uwzględniają wiele aspektów praktycznych pomocnych przy projektowaniu łącz światłowodowych, co ma ułatwić ich realizację.

Osoba czytająca poniższe materiały musi mieć podstawową wiedzę z dziedziny fizyki i matematyki, nie wykraczającą poza pierwszy rok studiów na kierunkach technicznych.

Materiały te mogą stanowić dodatkową lekturę dla osób zaliczających przedmioty z dziedziny propagacji fal w światłowodach. Są również doskonałym uzupełnieniem prowadzonych przeze mnie wykładów z takich przedmiotów jak Telekomunikacja Optofalowa czy Fizyczne Podstawy Transmisji i Przechowywania Informacji – dr inż. Agnieszka Szymańska. Efektem przestudiowania poniższych materiałów będzie opanowanie pojęć takich jak: równania Maxwella, prawo odbicia i załamania, dyspersja, dyspersja modowa, dyspersja chromatyczna, dyspersja falowodowa, dyspersja materiałowa, dyspersja polaryzacyjna, kompensacja dyspersji, światłowodowe siatki Bragga czy światłowody kompensujące dyspersję.

Moduł ten poświęcony jest propagacji fal w światłowodach włóknistych. W ostatnich latach bardzo szybko rośnie ilość przesyłanych danych. Ponad 80% transmisji danych odbywa się przy wykorzystaniu sieci światłowodowych. Wzrost ten wymusza poszukiwania mediów transmisyjnych o dużej przepływności. Odpowiedzią na ten problem są właśnie światłowody krzemowe, które charakteryzują się ogromną przepustowością i bardzo małym tłumieniem. Światłowody wykonane ze szkła kwarcowego są prowadnicami falowymi o właściwościach, które można nazwać nadzwyczajnymi, ponieważ tłumienie sygnału optycznego w pewnym zakresie długości fali jest nadzwyczajnie małe. Poniżej przedstawione zostaną warunki propagacji, rodzaje włókien (jedno– i wielomodowe), jak również omówione zostaną podstawowe zjawiska liniowe występujące w tych prowadnicach, takie jak tłumienie czy dyspersja. Dodatkowo pokazane zostaną różne metody kompensacji dyspersji. Porównane zostaną różnego typu dostępne na rynku włókna światłowodowe.