2015年04月03日

光ファイバーの特徴

●光ファイバーのメリット
・広帯域
10Gbpsを超える大容量伝送が可能

・低損失
メタリックケーブルのインピーダンス損失(抵抗?)に比べて損失が少ないため長距離伝送が可能、中継器(増幅器)も少なくてすむ

・無誘導
メタリックケーブルは電磁波の影響を受けてノイズ障害が起きるが光ファイバーは影響がない(他の設備に影響も与えない)

・細経
省スペース、敷設が用意

・安全
光ファイバーは絶縁体なので、落雷などの影響を受けない

●光ファイバーのデメリット
・施工技術が難しい、熟練を要する
・システムコストが高い



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2015年04月08日

光ファイバーシステム構成

光ファイバーの通信では光を使って情報のやりとりをしている。

●光送信器(Optical transmitter)
 電気信号を光信号に変換するE/O変換器(Electric/Optical transmitter(エレクトロニクス/オプティカル トランスミッタ))
 電気信号の1、0を光の点滅に変える

・光源
LED 発光ダイオード
VCSEL (ビクセル)垂直共振器面発光レーザの略称で、半導体レーザー の一種。
LD レーザーダイオード半導体の再結合発光を利用したレーザー


・光源の比較
LED
コスト 低
マルチモード
中心波長 850nm、1300nm
変調周波数 200MHzから600MHz
平均パワー -10.0dBm〜-30.0dBm

VCSEL
コスト 中
マルチモード
中心波長 850nm
変調周波数 5Ghz以上
平均パワー +1.0dBm〜-3.0dBm

LD
コスト 高
シングルモード
中心波長 1300nm、1550nm
変調周波数 5Ghz以上
平均パワー +1.0dBm〜-3.0dBm

●光ファイバー(Optical Fiber)
光を送る媒体

 光を伝搬するコア(core)とその周辺を同心円状に覆いコア内の光を閉じ込め、機械的な強度を確保するためのクラッド(cladding)と呼ばれる部分の2重構造となっている。
 コアの屈折率をクラッドの屈折率よりも多少大きくすることで、ある角度で入射したした光は全反射し、コア内に閉じ込められて光が伝搬される。


●光受信器(Optical receiver)
 光受信機は、光送信側から光ファイバーを通して送られてきた光を受信してO/E変換器(Optical/Electric transmitter)により光信号を電気信号に変換する機器

 光の受信にはフォトダイオード(PD:Photo Diode)が用いいられる
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FTTx方式

FTTx(Fiber To The x)方式とは、設備センターとx間が光ファイバネットワークで構成されるもの。
xの部分にE/O変換装置が設置される。
(LANの光ファイバー規格、IEEE802.3ae)

FTTB方式
Fiber To The Buildingとはユーザビルまで光ファイバーを配置する方式
ビル内にE/O変換装置装置が設置される。

FTTC方式
Fiber To The Curbとは各ユーザの近くまで光ファイバーを敷設、そこにE/O変換装置を設置し、各ユーザまで既存のメタリックケーブルなどをスター状に配置する方式。

FTTH方式
Fiber To The Homeとは、各ユーザまで光ファイバを直接引き込む携帯で、ユーザ宅内にONU(Optical Network Unit):光加入者宅内装置が設置される。

FTTD方式
Fiber To The Deskとは、FTTHより更に光化を進め、オフィスや家庭内のデスクまで光ファイバーを配線する方式


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2015年04月11日

光ファイバー 伝搬モード

光ファイバーは、2つの伝搬モードに分類できる

●マルチモード光ファイバ(MMF)
 光ファイバ内を伝搬する光のモードが複数存在する光ファイバ。
マルチファイバアプリケーションの構造パラメータとして
コア経62.5/クラッド経125μm と コア経50/クラッド経125μm の使用が規定されている。

マルチモード光ファイバは開口数(NA)が大きいため、比較的安価なLEDやVCSELなどの光源を使用可能なため、システムコストが安い

●シングルモード光ファイバ(SMF)
 光ファイバー内を伝搬する光のモードは1つだけ
標準シングルモード光ファイバは、モードフィールド系は8〜10μm、クラッド系は125μm。
広帯域で低損失であり、波長は1310nm及び1550nmを用いる
開口経が小さいのでレーザを光源として用いる必要があり、システムコストが高い。
長距離、広帯域アプリケーションで用いられる。

※開口数:大きいと光を取り込む角度が大きいので明るくなる
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マルチモード光ファイバの構造

2つの種類に分けられる。

●ステップインデックス型(SI型)
入射端から出射端からの経路によって到達時間の差があるため、パルスが時間的な広がりを持って歪んでしまう。
(歪んたことにより、隣接するパルスと重複してしまう現象をモード分散と言う)
伝送損失が大きいため、通信には向かず現在石英系の光ファイバーではほとんど用いられない。
IMG_4210.jpg


●グレーデットインデックス型
SI型の欠点であるモード分散を抑えるために、コア内の屈折率分布を階段上ではなく、ゆるやかに変化させている。
屈折率が大きいほど光の速度は遅くなる。
これをGI型のコアに当てはめると、コアの中央ほど屈折率が大きいので光の速度は遅く、クラッドに近づくほど屈折率が小さいのでコアの中央より光の速度は早くなる。
これにより、入射端から出射端までの伝送時間はほぼ同じになり、モード分散が抑えられる。
IMG_4211.jpg


posted by いーの はらしよ〜 at 23:07| Comment(0) | TrackBack(0) | 勉強メモ_HTTH | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

シングルモード光ファイバの構造


●標準シングルモード光ファイバ(CSF)
コア系8〜9μm、クラッド系125μmの光ファイバ
単一の伝搬モードしかないため、モード分散は無いが、以下の分散が起こる。
波長分散 光源の持つわずかな波長幅による分散
材料分散 光ファイバのコアを構成する材料の分散
構造分散 異種のガラスが組み合わされてできている二重構造による分散

このとき、材料分散と構造分散の波長依存性が互いに逆特性をもっているため、ある波長で分散がゼロになる。
この波長を零分散波長と呼ぶ。
標準光ファイバの場合は、1.3μm帯に零分散があるので、この波長が用いられる。


●分散シフト光ファイバ(DSF)
構造分散値と屈折分布を制御することにより波長分散の最小領域を1.3μm帯から1.55μm帯へとシフトしたもの。
低損失と零分散を同時に満足させた光ファイバで、現在最も使われている光ファイバである。
40Gbpsの伝送速度が確保できる。
posted by いーの はらしよ〜 at 23:42| Comment(0) | TrackBack(0) | 勉強メモ_HTTH | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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