Pierderi in fibra optica

20

Introducere

Pierderi in fibra optica

21

Limitarea pierderiilor este o parte importanta in domeniul comunicatilor inclusiv in fibrele optice. Prin acest lucru se pot creea cateva avantaje importante printre care cresterea distantelor de transmisie a informatiei fara necesitatea dispozitivelor de reconstructie si amplificare a semnalului.

Pierderile (atenuarea) sunt in general masurate in decibeli (dB) si se calculeaza cu ajutorul urmatoarei ecuatii (1) :

(1)

unde P1 este puterea semnalului de studiat, iar P2 este puterea semnalului de referinta Deoarece masurarea tensiuni este de obicei mai convenabila in experimente,

atenuarea o putem calcula si cu relatia (2):

(2)

unde V1 este amplitudinea semnalului de studiat, iar V2 este amplitudinea semnalului de referinta.

Din mai multe motive practice, placa Emona FOTEx foloseste fibre optice din plastic. In fuctie de materialul din care este facuta fibra nivelul de atenuare poate fi de ordinul 10 pana la 100 de ori mai mare decat cele ale unei fibre optice din siliciu. Asadar fibrele din plastic nu pot fi folosite pe distante mai mari de 100 metri. Datorita lungimi mici a fibrei pe care o folosim pentru lucrare pierderile pot fi neglijate.

Pentru scopurile noastre, o atenuare (pierdere) semnificativa este una care introduce schimbari care depasesc 3dB.

Legaturiile (sudura) intre fibrele optice pot introduce surse importante de pierderi datorita unor factori fizici cum ar fi: suprapunerea partial a miezurilor fibrei, alinierea axelor fibrei si pierderilor datorate reflexiei de final. Aceste pierderi pot fi prevenite printr-o imbinare atenta a fibrelor.

Modul de lucru

In aceasta lucrare vom obeserva variatia pierderiilor din fibra datorate orientarii connectorului prin observarea efectului pe care il are asupra voltajului din modulul receptor. Dupa aceea vom determina cele doua cai cu cea mai mica variatie a acestor pierderi pentru a fi folosite pentru restul experimentului.

Echipament necesar experimentului :

• PC + NI ELVIS cu softul placi instalat;• Modulul Emona FOTEx;• 2 cabluri BNC de 2mm;• Cablurile din fibra optica.

Pierderi in fibra optica

22

a) Pierderilor datorate orientarii conectorului

Etapele de lucru

1. Conectati modulul Emona FOTEx la platforma NI ELVIS;2. Porniti softul NI ELVISmx;3. Alegeti unul din transmitatoarele cu led-uri rosi si setati-l pe ANALOG;4. Alegeti unul din modulele de receptie si setati controlul Gain Range pe LO;5. Rotiti controlul Variable Gain al aceluiasi modul de receptie in sensul acelor de

ceasornic la maxim;6. Realizati montajul din fig. 1;

Fig.1. Schema de lucru

7. Porniti si rulati NI ELVIS Osciloscope si setati valoriile ca in figura 2 modificand scala canalului 1 la 2V/div

Fig.2. NI ELVIS Osciloscope8. Activati intrarea canalului 1 pentru a observa semnalul receptionat cat si forma lui

initiala. Daca motajul a fost facut corect trebuie sa se vada doi sinusi de 2kHZ;

Pierderi in fibra optica

23

9. Verificati ca semnalul primit sa nu fie intrerupt. Daca semnalul receptionat este intrerupt reduceti castigul modulului de receptie prin rotire in sens trigonometric a controlului Variable Gain pana cand semnalul devine continu;

10. Notati voltajul RMS afisat pe panoul osciloscopului in tabeleul 1;11. Deconectati conectorul fibrei optice care intra in modulul de transmisie rotiti-l cu 90

garde si apoi reconectati-l si repetati pasul 10; 12. Repetati pasul 10 de inca doua ori;13. Mai rotiti fibra optica cu inca 90 gade dar nu mai masurati voltajul in acest punct

fibra trebuie sa fi revenit in pozitie initiala;14. Deconectati conectorul fibrei optice care intra in modulul de receptie si rotiti-l cu 90

grade, reconectati-l si apoi repetati pasul 10;15. Repetati pasul 14 de doua ori;16. Identificati cel mai mare voltaj si cel mai mic voltaj din tabel si folositiile in formula

(3) pentru a determina diferenta dintre ele in decibeli si notati claculele in tabelul 1.

(3)

Tabel 1Mas 1 Mas 2 Mas 3 Mas 43.125 2.998 2.919 2.923

Mas 5 Mas 6 Mas 7Dif. dintre Vmin si

Vmax in dB2.820 2.929 2.935 0.89 dB

Concluzii: Enumerati cativa dintre factori fizici care pot afecta conexiunea astfel incat sa vedem variatiile din tabelu 1. Care este diferenta dintre tensiunile minime si maxime din tabelul 1 semnificativa? Explicati raspunsul.

b) Utilizarea a doua cabluri

Dupa cum am vazut in prima parte a experimentului cablurile din fibra optica pot avea pierderi semnificative in functie de orientarea conectorului.

17. Inlocuiti cablurile de fibra optica unul cate unul si repetati pasi 10 pana la 16 pana cand gasiti doua cabluri care sa aiba cea mai mare diferenta intre cel mai mare si cel mai mic voltaj sub 3dB.

c) Masurarea pierderilor modulului WDM Filter

Pierderi in fibra optica

24

In urmatoarea parte a experimentului trebuie sa cuantificam pierderile filtrului WDM pentru culorile rosu si verde.

Etapele de lucru

18. Folositi cele doua cablurile alese la punctul 17;19. Masurati voltajul RMS, dar de data aceasta folositi controlul Variable Gain al

modului de receptie pentru al reduce la un numar intreg. De exemplu daca voltajul RMS este de 7.6 V reduceti-l la 7V.

20. Treceti datele in tabelul 2. Tabelul 2

Tensiunea de referinta - rosu Tensiunea de referinta - verde912.7 mV 201.6 mV

21. Introduceti filtrul rosu WDM in modul ca in figura 3.

Fig.3. Montaj experimental

22. Modificati scala canalului 1 a osciloscopului astfel incat sa ocupe tot display-ul;23. Masurati noile valoari ale tensiuni RMS si treceti valorile in tabelul 3;24. Calculati si notati pierderea pe care o introduce filtrul WDM rosu folosind ecuatia

folosita mai devreme pentru voltajele din tabelul 2;25. Modificati motajul ca in figura 4 introducand filtrul WDM verde in locul celui rosu;

Pierderi in fibra optica

25

Fig.4. Montaj experimental cu WDM verde

In acest moment semnalul analog este trimis prin fibra opica folosind lumina rosie printr-un filtru WDM verde.26. Repetati pasul 23, masurati noile valoari ale tensiuni RMS si treceti valorile in tabelul

3;

Filtru WDM rosuTensiunea RMS Pierderi

12 mV 37.62 dB

27. Calculati si notati stop-band rejection pe care filtrul WDM o introduce la lugimile de unda cosrespunzatoare lumini rosi (folosind aceeasi formula folosita si la tabelul 2);

28. Setati modulul de transmisie cu led verde pe modul analog;

Fig.5. Montaj experimental modificat

29. Modificati montajul ca in figura 5;30. Setati scala canalului 1 al osciloscopului la un 1V/div si masurati voltajul RMS;31. Ajustati voltajul RMS folosind controlul Variable Gain al modulului de receptie pana

cand se ajunge la o valoare intreaga. Notati masuratorile in tabelul 2.