4.5.6. лекција Мрежна опрема

4.Мономодна и мултимодна оптичка влакна.  

Конструкција оптичких влакана.  

5.Електричне карактеристике оптичких влакана.  

6.Нумерички отвор, слабљење, дисперзија и број модова код различитих оптичких влакана.  

​4.Мономодна и мултимодна оптичка влакна.  Конструкција оптичких влакана.  

​Постоје два типа оптичког кабла:​ ​

Мономодни оптички кабл​ ​

•Оптичко влакно је танко​
•Светлост путује дуж осе кабла, са врло малим бројем рефлексија од омотача​
•Као извор светлости се користи полупроводнича диода која ради на принципу ласера (Injection Laser Diode)​
•Користе се за повезивање две или више зграда​ ​

Multiple Select

Мономодни оптички кабл​ има следеће карактеристике

• Као извор светлости се користи полупроводнича диода која ради на принципу ласера

• Оптичко влакно је танко​

• Светлост путује дуж осе кабла, са врло малим бројем рефлексија од омотача

• Оптичко влакно је дебље

• Користи се за каблирање унутар зграде​

​Мултимодни оптички кабл​ ​

•Оптичко влакно је дебље
•Број рефлесија од омотача је знатно већи​
•Светлост у каблу путује различитим путевима (модовима) чиме се:​
•Смањује пропусни опсег кабла​
•Губи синхронизација на пријемној страни​
•Брзина мултимодних каблова је мања​
•Као извор светлости се користи ЛЕД диода​
•Користи се за каблирање унутар зграде​ ​
Single Mode And Multimode Outdoor Fiber Optic Cable GYTS 8 Core Fibre Cable (youtube.com)

Multiple Select

Мултимодни оптички кабл​ има следеће карактеристике:

• Број рефлесија од омотача је знатно већи

• Оптичко влакно је танко​

• Светлост путује дуж осе кабла, са врло малим бројем рефлексија од омотача

• Оптичко влакно је дебље

• Користи се за каблирање унутар зграде​

Multiple Select

Шта је последица појаве да светлост у каблу путује различитим путевима (модовима) код мултимодног оптичког кабла?

• Смањује се пропусни опсег кабла​
  

• Губи синхронизација на пријемној страни​
  

• Брзина мултимодних каблова је мања​

• Повећава се пропусни опсег кабла​

• Брзина мултимодних каблова је већа

​Упоредне карактеристике оптичких каблова:​


Магистрално (Backbone) каблирање повезује улазна постројења, просторије са опремом и телекомуникационе собе

Multiple Choice

Шта је Магистрално (Backbone) каблирање?

• Магистрално (Backbone) каблирање повезује улазна постројења, просторије са опремом и телекомуникационе собе

• Магистрално каблирање је врста безжичне мреже.
• Магистрално каблирање се користи искључиво за телефонске линије.
• Магистрално каблирање је само за интернет провајдере.

Multiple Choice

Који кабл је погодан за мање даљине?

• Мономодни

• Мултимодни

Multiple Choice

Који кабл има већу дисперзију?

• Мономодни

• Мултимодни

Multiple Choice

Који кабл има ЛЕД диоду као извор светлости?

• Мономодни

• Мултимодни

Multiple Choice

Који кабл има Backbone каблирање ван зграде?

• Мономодни

• Мултимодни

Multiple Choice

Који кабл има танко језгро?

• Мономодни

• Мултимодни

​Мономодно влакно​ се користи у:​
• Дигиталним системима‚преноса великог домета​
• Градским мрежама​

(28) Single Mode vs. Multimode Fiber - What's the Difference? How to Choose? - YouTube

​Мултимодно влакно​ ​ се користи се у:​
​ • Рачунарским мрежама​ ​
• Индустрији​

Multiple Select

Где се користи мономодно влакно​?

• Дигиталним системима‚преноса великог домета​
  

• Индустрији​

• Рачунарским мрежама​ ​
  

• Градским мрежама​

Multiple Select

Где се користи мултимодно влакно?

• Дигиталним системима‚преноса великог домета​
  

• Индустрији​

• Рачунарским мрежама​ ​
  

• Градским мрежама​

​Стандардна​ оптичка влакна​ ​ 62.5/125 Мултимодно влакно​ ​ 9/125 Мономодно влакно​

Multiple Choice

Који је стандард за мултимодно влакно?

• 62.5/125

• 5/125

• 9/125

• 200/300

Multiple Choice

Који је стандард за мономодно влакно?

• 62.5/125

• 5/125

• 9/125

• 200/300

​5.Електричне карактеристике оптичких влакана. 

​Код оптичких каблова, оптичка влакна преносе дигиталне сигнале у облику модулисаних светлосних импулса. Ово је релативно безбедан начин преношења података јер оптички каблови не могу да преносе електричне импулсе па се и не могу прислушкивати, а подаци су безбедни од крађе.​

Такође, каблови од оптичких влакана не подлежу електричним сметњама, имају најмање слабљење сигнала дуж кабла и подржавају изузетно велике брзине преноса података на великим удаљеностима.​

Оптички каблови се користе и у случајевима умрежавања више објеката, где се са бакарним кабловима могу очекивати проблеми са уземљењем и атмосферским пражњењима. Оптичке везе осим велике брзине преноса обезбеђују и потребно галванско раздвајање инсталација.​

Multiple Choice

Зашто је пренос података оптичким кабловима безбеднији у односу на бакарне каблове?

• Оптички каблови не могу да преносе електричне импулсе па се и не могу прислушкивати

• Оптички каблови су јефтинији од бакарних каблова.
• Бакарни каблови су отпорни на електромагнетне сметње.
• Пренос података оптичким кабловима је спорији од бакарних каблова.

Multiple Choice

Какве сметње оптички каблови не преносе у поређењу са бакарним кабловима?

• Оптички каблови преносе електричне сметње.
• Оптички каблови не преносе електромагнетне сметње.
• Оптички каблови не преносе звук.
• Оптички каблови не преносе податке.

Multiple Choice

Шта обезбеђују оптичке везе осим велике брзине преноса?

• Ниску пропусност
• Смањену сигурност
• Потребно галванско раздвајање инсталација.

• Већу потрошњу енергије

​Системи преноса са оптичким кабловима се састоје из три основна функционална дела, а то су предајник (извор светлости: ЛЕД или ласерска диода), оптичко влакно и пријемник (фото сензор). Стандардни електрични сигнал се доводи на ласерску или ЛЕД диоду које врше конверзију у светлост, затим се светлост убацује у оптичко влакно на чијем другом крају је пријемник који врши опто-електричну конверзију после које се добија стандардни електрични сигнал.​


Принцип по коме се информација преноси по оптичком влакну базира се на физичком феномену под називом тотална рефлексија.​

Због његовог веома малог слабљења, помоћу оптичких влакана може се вршити пренос на велике удаљености без репетитора и регенератора. Типично, оптичка електроника може да врши пренос на 40-80 км. ​

Multiple Select

Које компоненте се користе као извор светлости у предајнику оптичког система?

• Оптичка влакна

• Ласери

• Светлосни филтри
• Фотосензор

• светлосне диоде (LED)

Multiple Choice

На ком физичком феномену се базира пренос информација по оптичком влакну?

• Дифракција

• Кондукција топлоте
• Електромагнетна индукција
• Рефракција и тотална рефлексија светлости

Multiple Choice

Зашто оптичка влакна могу да врше пренос на велике удаљености без потребе за репетиторима и регенераторима?

• Оптичка влакна користе магнетна својства за пренос сигнала без губитака.
• Оптичка влакна су направљена од метала који не проводи топлоту, што спречава губитке.
• Оптичка влакна преносе светлост која се рефлектује унутар влакна, што минимизује губитке сигнала.
• Оптичка влакна преносе електричну енергију која се не губи на великим удаљеностима.

​Диелектрична природа оптичких каблова има четири предности. Прво, не постоји уземљење које проузрокује проблеме у процесу контроле апликације. Друго, диелектрични оптички каблови не привлаче муње па самим тим имају мању цену одржавања. Треће, диелектрични оптички каблови имају мање ограничења за места постављања у зградама. Четврто, ови каблови не зраче сигнале што значи да су ово сигурни комуникациони системи.​

Пошто се у оптичким системима пренос сигнала врши путем светлости, сигнал је отпоран на електричне шумове у окружењу. Значи, шум неће бити покупљен чак ни приликом преноса на велике удаљености и кроз подручја у којима постоје електрични шумови.​

Multiple Select

Зашто диелектрични оптички каблови имају мању цену одржавања у поређењу са другим типовима каблова?

• Диелектрични оптички каблови су скупљи за производњу.
• Диелектрични оптички каблови имају мању цену одржавања због отпорности на корозију, не проводе електричну струју и имају дужи век трајања.
• Диелектрични оптички каблови проводе електричну струју, што их чини скупим.
• Ови каблови захтевају често одржавање због кратког века трајања.
• Диелектрични оптички каблови не привлаче муње

Multiple Choice

Како светлосни пренос у оптичким системима утиче на отпорност сигнала на електрични шум?

• Светлосни пренос у оптичким системима потпуно елиминише електрични шум.
• Светлосни пренос у оптичким системима нема утицај на електрични шум.
• Светлосни пренос у оптичким системима повећава утицај електричног шума.
• Светлосни пренос у оптичким системима смањује утицај електричног шума.

Multiple Select

Које су предности диелектричне природе оптичких каблова?

• Не постоји уземљење које проузрокује проблеме у процесу контроле апликације

• Смањење трошкова инсталације
• Ови каблови не зраче сигнале што значи да су ово сигурни комуникациони системи.​

• Не привлаче муње па самим тим имају мању цену одржавања.

• Имају мање ограничења за места постављања у зградама

​Оптички систем преноса поседује унутрашњу заштиту преноса. Постоје два аспекта ове заштите.​

Прво, како не постоји електрични сигнал, не постоји ни сигнал који ће бити озрачен од стране оптичког кабла. Стога, детектор смештен у близини оптичког кабла неће “покупити” сигнал.​

Друго, иако оптички каблови могу бити спојени без прекидања кабла, овакво спајање ће довести до смањења снаге сигнала на излазном крају кабла, што се лако може детектовати једноставним електричним колом (оптичким тестером). Ово коло ће активирати аларм или срушити систем у случају упада.​

Multiple Choice

Како детектори у близини оптичких каблова реагују на сигнале?

• Детектори не реагују на светлосне сигнале.
• Детектор смештен у близини оптичког кабла неће “покупити” сигнал

• Детектори реагују само на електричне сигнале.
• Детектори су искључиво механички уређаји.

Multiple Choice

Шта се дешава када дође до спајања оптичког кабла без прекидања?

• Спајање оптичког кабла не утиче на пренос сигнала.
• Сигнал се прекида и губи податке.
• Сигнал се преноси само у једном правцу.
• Долази

  до смањења снаге сигнала на излазном крају кабла

Multiple Choice

Који уређај или механизам може детектовати смањење снаге сигнала код оптичког кабла?

• Оптички тестер
• Рутер
• Мултиплексор
• Оптички појачивач

6.Нумерички отвор, слабљење, дисперзија

и број модова код различитих оптичких


влакана

​При проласку кроз различите материјале светлосни зрак се простире различитим брзинама. Однос брзина​ простирања светлосног зрака кроз вакуум и кроз неку другу средину се назива индекс преламања те средине.​
​
n= c/v​

Multiple Choice

Шта је индекс преламања средине кроз коју се простире светлост?

• Индекс преламања је однос дужине таласа и брзине светлости у средини.

• Индекс преламања је однос енергије светлости у вакууму и брзине светлости у средини.

• Индекс преламања је однос брзине светлости у вакууму и брзине светлости у средини.
• Индекс преламања је однос топлоте светлости у вакууму и брзине светлости у средини.

Multiple Choice

Како се означава индекс преламања средине?

• m
• r
• p
• n
• i

За ваздух и гасове, брзина светлосног снопа је врло приближно c, стога

имамо да је n » 1. За оптичке фреквенције, индекс преламања воде је 1.33.

Стакло има многе саставе, сваки са мало различитом брзином светлости.​

Индекс преламања кварцног стакла које користимо за израду оптичког
​
влакна износи, приближно, 1.5, мада је прецизнија вредност за коришћене

стаклене саставе између 1.45​ и 1.48.​

Multiple Choice

Колика је брзина светлосног снопа у ваздуху и гасовима у односу на c?

• Приближно 0.75c
• Приближно 1.5c
• Приближно 0.5c
• Приближно 0.99c

Multiple Choice

Колики је индекс преламања воде за оптичке фреквенције?

• 1.25
• 1.50
• 1.33
• 1.75
• 1.22

Multiple Choice

Како састав стакла утиче на брзину светлосног снопа кроз њега?

• Светлост се креће брже у стаклу него у ваздуху.
• Састав стакла утиче на брзину светлосног снопа кроз преламање светлости.
• Састав стакла не утиче на брзину светлосног снопа.
• Састав стакла утиче само на боју светлости.

​На раздвојној површини средина различитих индекса преламања, Снелов (Снел) закон дефинише​
однос упадног и преломљеног угла светлосног зрака као:​
​
n1 sinφ1 = n2 sin φ 2 ,​

Оптичко влакно у којем је индекс преламања у језгру и омотачу константан и скоковито се мења​
дуж попречног пресека влакна представља најједноставнији тип расподеле индекса преламања –​
профил индекса преламања и таква влакна се називају влакна са скоковитим индексом преламања,​
степ-индекс влакна.​

Multiple Choice

Шта је Снелов закон и шта он дефинише?

• Снелов закон дефинише​ однос упадног и преломљеног угла светлосног зрака

• Снелов закон описује однос између запремине и масе гаса при константној температури.
• Снелов закон описује однос између притиска и температуре течности при константној запремини.
• Снелов закон описује однос између температуре и запремине гаса при константном притиску.
• Снелов закон дефинише​ однос преломљеног и упадног угла светлосног зрака

Multiple Choice

Шта представљају φ1 и φ2 у формули Снеловог закона?

• φ1 и φ2 су брзине светлости у различитим срединама.
• φ1 и φ2 су различити типови материјала.
• φ1 и φ2 су углови пада и преламања светлости.
• φ1 и φ2 су таласи светлости.

Multiple Choice

Шта је оптичко влакно са скоковитим индексом преламања?

• Оптичко влакно са скоковитим индексом преламања је влакно које преноси електричну енергију.
• Оптичко влакно са скоковитим индексом преламања користи само један индекс преламања.
• Оптичко влакно са скоковитим индексом преламања је направљено од метала.
• Оптичко влакно у којем је индекс преламања у језгру и омотачу константан и скоковито се мења​ дуж попречног пресека влакна.

Multiple Choice

Која је главна карактеристика степ-индекс влакана у поређењу са другим типовима оптичких влакана?

• Потпуна прозрачност светлости
• Висока отпорност на механичка оштећења
• Нема зависности од положаја
• Статичан индекс преламања
• Променљиви индекс преламања у зависности од положаја.

​На слици је приказан светлосни сноп који наилази на почетак влакна са скоковитом променом​ индекса

преламања под углом ϴ₀ у односу на

осу влакна и који се затим простире кроз влакно​ заклапајући угао ϴ са

осом влакна.​

Влакно са већим NА може да прикупи

већу количину светлости. У пракси је

нумерички отвор​ углавном веома мали

(NА = 0.1 – 0.3). То је због тога што

порастом нумеричког отвора, расте
​

број светлосних зрака који могу да се

простиру у светловоду а тај је број

потребно ограничити.​

​

​Највећи угао (изражен у радијанима) који упадни светлосни сноп може да има, а да буде прихваћен у језгру влакна назива се

нумерички отвор (апертура) влакна (NА) и дефинише се као:​

Multiple Choice

Шта представља највећи угао који светлосни сноп може да има, а да буде прихваћен у језгру влакна?

• Нумерички отвор влакна

• Рефрактивни угао
• Светлосни угао
• Оптички угао

Multiple Choice

Шта је нумерички отвор (апертура) оптичког влакна?

• Нумерички отвор оптичког влакна је мера дужине влакна.
• Нумерички отвор оптичког влакна одређује боју светлости.
• Нумерички отвор оптичког влакна је мера способности влакна да прихвати светлост.
• Нумерички отвор оптичког влакна је мера дебљине влакна.

Multiple Select

Шта значи да влакно има већи нумерички отвор?

• Влакно са већим нумеричким отвором је лакше.
• Влакно са већим нумеричким отвором је краће.
• Влакно са већим нумеричким отвором има мању дебљину.
• Влакно са већим нумеричким отвором има већу дебљину.
• Влакно са већим нумеричким отвором може да прикупи већу количину светлости

Multiple Choice

Зашто је нумерички отвор углавном веома мали (NА = 0.1 – 0.3) у оптичким влакнима?

• Нумерички отвор је мали (NA = 0.1 – 0.3) да би се смањила цена оптичких влакана.
• Нумерички отвор је велики (NA > 0.3) да би се повећала дисперзија.
• Нумерички отвор је мали (NA = 0.1 – 0.3) да би се повећала количина светлости у влакну.
• Нумерички отвор је мали (NA = 0.1 – 0.3) да би се смањила дисперзија и побољшао квалитет преноса сигнала.

​Зраци се кроз влакно простиру под разичитим угловима, тиме прелазе различите путање и тако на крај влакна стижу у различитим временским тренуцима.

Услед тога долази до ширења (дисперзије) импулса, што неповољно утиче на

информациони капацитет самог светловода.​

Пренос снопа кроз влакно је могућ само за одређен број дискретних

углова ϴ, такозваних модова.​

Снага улазног импулса светлости Pi у оптичком влакну зависи од јачине светлосног извора, а​ његова ширина Т од брзине сигнализирања на улазу.​

Multiple Select

Како се светлосни зраци крећу кроз оптичко влакно?

• Светлосни зраци се крећу искључиво путем апсорпције у оптичком влакну.
• Светлосни зраци се крећу путем рефракције и одбијања у оптичком влакну.
• Светлосни зраци се крећу само кроз ваздух.
• Светлосни зраци се крећу праволинијски без икаквих промена.
• Под разичитим угловима, тиме прелазе различите путање и тако на крај влакна стижу у различитим временским тренуцима.

Multiple Choice

Шта узрокује да светлосни зраци стижу на крај влакна у различитим временским тренуцима?

• Различите таласне дужине светлосних зрака.
• Утицај температуре на светлосне зраке.
• Различите брзине светлосних зрака у влакну.
• Различити углови уласка светлосних зрака.

Multiple Choice

Шта је дисперзија импулса у оптичком влакну?

• Дисперзија импулса у оптичком влакну је ширење светлосног импулса због различитих брзина таласних дужина.
• Дисперзија импулса у оптичком влакну је смањење интензитета светлости.
• Дисперзија импулса у оптичком влакну је појава одбијања светлости у различитим правцима.
• Дисперзија импулса у оптичком влакну је процес преноса електричне енергије.

Multiple Choice

Како дисперзија импулса утиче на пренос података у оптичком влакну?

• Дисперзија импулса нема утицај на пренос података у оптичком влакну.
• Дисперзија импулса убрзава пренос података у оптичком влакну.
• Дисперзија импулса смањује квалитет преноса података у оптичком влакну.
• Дисперзија импулса побољшава квалитет преноса података у оптичком влакну.

Multiple Choice

На шта се односи термин "мод" у оптичком влакну?

• Мод у оптичком влакну се односи на дебљину влакна.
• Мод у оптичком влакну се односи на температуру влакна.
• Мод у оптичком влакну се односи на боју светлости.
• Мод у оптичком влакну се односи на различите путеве светлости унутар влакна.

Multiple Select

Који фактори утичу на пренос светлости кроз оптичко влакно?

• Влажност ваздуха
• Боја оптичког влакна
• Материјал влакна, пречник, дужина таласа, квалитет спојева, преламање и расипање.
• Температура околине
• Од јачине светлосног извора, а​ његова ширина Т од брзине сигнализирања на улазу.​

Ако се теоретски претпостави да ширина​ пропусног опсега влакна није ограничена, трајање импулса остаје непромењено приликом​ преноса, док амплитуда излазног

сигнала Po постаје мања од амплитуде сигнала на улазу Pi, као последица апсорпције и расејања светлости дуж влакна.​
​

​Губици представљају количник енергије​
сигнала на излазу и улазу у оптичко влакно, а изражавају се у децибелима [dB]. ​

Како је енергија​ импулса једнака површини импулса, а трајање импулса непромењено, слабљење се може​ изразити преко односа снага, односно амплитуда сигнала на излазу и улазу влакна.​

Multiple Select

Шта узрокује да амплитуда излазног сигнала буде мања од амплитуде улазног сигнала у оптичком влакну?

• Повећање улазног сигнала.
• Смањење температуре влакна.
• Употреба бољег материјала за влакно.
• Апсорпција светлости дуж влакна

• Расејање светлости дуж влакна

Multiple Choice

Како се губици у оптичком влакну изражавају и у којој јединици?

• dB/m

• mBt/km

• km/dB

• dB

Multiple Choice

Како је енергија импулса повезана са површином импулса у контексту оптичког влакна?

• Енергија импулса је независна од површине импулса.
• Површина импулса је већа од енергије импулса.
• Енергија импулса је обрнуто пропорционална површини импулса.
• Енергија импулса је пропорционална површини импулса.

Губици смањују укупну енергију сигнала на улазу у пријемник, па је
​
разумљиво да је губитке пожељно смањити у што већој мери.
​
Најмање слабљење унутар оптичког влакна налази се у опсегу таласних

дужина од 700 nm (0.7 μm) до 1600 nm (1.6 μm)​

Оптичка влакна поред малих губитака треба да имају и могућност преноса сигнала што већим​ брзинама, другим речима, да имају велику ширину пропусног опсега. Ова особина одговара​ малој дисперзији (ширењу

светлосног импулса) при простирању светлости дуж светловода.​

Multiple Select

У ком опсегу таласних дужина оптичка влакна имају најмање слабљење?

• 800 до 1200 nm
• 1500 до 1600 nm
• 1700 до 1800 nm
• 700 nm до 1600 nm

• 0.7 μm до 1.6 μm​

Multiple Choice

Шта подразумева велика ширина пропусног опсега у оптичким влакнима?

• Повећана потрошња енергије.
• Већа пропусност података и бољи квалитет сигнала.

• Лошији квалитет сигнала.

• Смањена пропусност података.

Multiple Choice

Како мала дисперзија утиче на пренос светлосних импулса кроз оптичко влакно?

• Мала дисперзија побољшава квалитет преноса светлосних импулса.
• Мала дисперзија смањује брзину преноса светлосних импулса.
• Мала дисперзија не утиче на квалитет преноса светлосних импулса.
• Мала дисперзија узрокује губитак сигнала у оптичком влакну.