De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

FOM netwerkdag elektronica 10-05-20051 van 26 Optische technieken op de afdeling elektronica Overzicht Laserpuls bewerker voor triggersysteem van Emin.

Verwante presentaties


Presentatie over: "FOM netwerkdag elektronica 10-05-20051 van 26 Optische technieken op de afdeling elektronica Overzicht Laserpuls bewerker voor triggersysteem van Emin."— Transcript van de presentatie:

1 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische technieken op de afdeling elektronica Overzicht Laserpuls bewerker voor triggersysteem van Emin Uitlijnsysteem mbv een led, optica en CCD chip (rasnik) S-link Highspeed Optical Link for Atlas Antares data GbE communicatie systeem gekochte fiber point to point verbindingen voor 1GbE, RS232 Fiber verbindingen en behandeling Fusion splices (voorbeelden) Connectoren (voorbeelden) Het werken met van fibers Meetapparatuur Instrumentatie (voorbeelden) opnemers Fiber Bragg grating Toekomstige ontwikkelingen single photon generatie en detectie, scintillating fibers

2 FOM netwerkdag elektronica van 26 Voordelen ten opzichte van een conventionele koper verbinding Enorme potentiele bandbreedte per fiber (groot “afstand * bandbreedte” product) Lage transmissie verliezen Hoge betrouwbaarheid en lage onderhoudskosten Klein van afmeting en laag in gewicht en power consumptie Ongevoelig voor interferentie en overspraak Signaal integriteit, moeilijk om ongewenst af te tappen Grote mate van standaardisatie door ITU, Bellcore, EIA etc. Nadelen: Korte afstanden zijn duur Aan de mechanische protectie van de glasvezel moet veel aandacht worden besteed. Ontwikkeling en onderhoud eisen gespecialiseerde en vaak dure apparatuur Optische data communicatie

3 FOM netwerkdag elektronica van 26 ANTARES optische GbE data links 12 X 5 x per string MUX 12 x 1GbE 100 MbE DEMUX 350m 45km 90m (5 X 18 m) 90m Master 1GbE Algemene eis: zo weinig mogelijk elektronica in de zee 100MbE

4 FOM netwerkdag elektronica van 26 Datacommunicatie basis verbinding Laser drive circuit direct modulated injection laser Photo diode limiting amplifier TIA PECL Optical power PECL Optical power IdId ttttt

5 FOM netwerkdag elektronica van 26 Datacommunicatie basis verbinding Laser drive circuit direct modulated injectie laser Photo diode limiting amplifier TIA Optical modulator continuous wave injection laser Photo diode limiting amplifier TIA PECL Optical power PECL Optical power IdId ttttt

6 FOM netwerkdag elektronica van 26 Multimode fibers 1 Low order mode High order mode modal dispersie t t t t step index multimode fiber cladding core n1 n2 brekings index Modal dispersion

7 FOM netwerkdag elektronica van 26 Multimode fibers 2 Low order mode High order mode modal dispersie t t t t step index multimode fiber cladding core graded index multimode fiber n1 n2 brekings index t t n1 brekings index nXnX n1 n2 n3 n4 n5 Modal dispersie reductie

8 FOM netwerkdag elektronica van 26 one (mono) mode n2 reflective index Single mode fiber Low order mode High order mode modal dispersie t t t t step index multimode fiber cladding core single mode fiber n1 n2 reflective index n1 t t Chromatische Dispersie waarde: golflengte 1550 nm <18 ps/(nm.km)

9 FOM netwerkdag elektronica van 26 Glasfiber demping spectrum zichtbaar licht Wavelength (μmeters) Optical loss dB/Km first window third window “C” band second window fourth window “L” band Raleigh scattering demping totale absorptie step index fibermono mode fiber graded index fiber

10 FOM netwerkdag elektronica van 26 Halfgeleider injectie lasers eigenschappen LED Lasers,Vcsel Uncooled laser DFB laser Output powerlineair propotioneel tov stuurstroom proportioneel tov stuurstroom boven de drempelstroom Stroom50 tot 100 mA piekdrempel stroom 5 tot 40 mA Snelheidtragersneller Bandbreedtebescheidenhoog Golflengtes0.66 tot 1,65 μm 0.78 tot 1.65 μm Spectrum breedte (FWHM) breed 40 – 190 nm small nm - 10 nm Fiber soortmulti modemulti mode en single mode MTBFlangerlang voorbeeld: 5mW (7dBm) optical output Laser: Light Amplification by Stimulated Emission Radiation FWHM: Full-Width Half-Maximum Spiegel (feedback fotodiode) Laser diode chip lens fiber led Optische output I IdId I laser IdId I th

11 FOM netwerkdag elektronica van 26 Foto diodes eigenschappen PIN APD MateriaalSi, Ge, InGaAsSi, Ge, InGaAs BandbreedteDc tot 40+ GHzDc tot 40+ GHz Golflengte0.6 tot 1.8 μm 0.6 tot 1.8 μm Conversie efficientie0.5 tot 1.0 A/W0.5 tot 100 A/W Versterking-24 dB-34 dB Extra circuitgeenhoogspanning, temperatuur correctie fiber P I N hole electron-hole pair electron Vd Id dark current licht intensiteit

12 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische response van een fotodiode zichtbaar licht Wavelength (μmeters) Optical loss dB/Km first window third window “C” band second window fourth window “L” band Raleigh scattering demping totale absorptie step index fibermono mode fiber graded index fiber 100 % 0 % response InGaAsSi

13 FOM netwerkdag elektronica van 26 Demping van het passieve optische netwerk MUX DEMUX 90m 350m43km Corning SMF28e 0.02 dB per km Fiberlas 0.05 dB passief component 3km passieve optische componenten fiber verliezen = 7.2 dB 3.6 = 11.8 dB maximale fiber verbinding bevat 30 splices 30 * 0.05 = 1.5 dB 8 connectoren 8 * 0.5 = 4.0 dB Splitter 80/20% = 0.2 dB Totaal 24.7 dB Door fiber beknelling en/of overschrijden minimale buig radius kan de demping terplaatse sterk toenemen en de fiber kan daardoor zelfs breken fiber Antares dient hier als voorbeeld

14 FOM netwerkdag elektronica van 26 Dense Wavelengths Division Multiplexing DEMUX APD 2 APD n APD 1 wavelength Optical power 1 2 Antares 6 kanalen per string 400Ghz spacing (1 GbE / kanaal) telecom: OC 192: 160 kanalen 50GHz spacing ( 10 Gbit / kanaal) Gemoduleerde Laser n Gemoduleerde Laser 2 MUX n Gemoduleerde Laser 1

15 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische bouwstenen MUX DEMUX Laser 1 Laser 2 Laser n APD 2 APD n APD 1 l1l1 l2l2 lnln EDFA Photons from pump laser dispersion compensating fiber Erbium Doped Fiber Amplifier EDFA Erbium doped fiber Nu nm L-band

16 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische bouwstenen II MUX DEMUX Laser 1 Laser 2 Laser n APD 2 APD n APD 1 l1l1 l2l2 lnln EDFA Photons from pump laser dispersion compensating fiber OADM x x Inserted channel Dropped channel SOA  x splitter circulator Isolator “optische diode” mirror x

17 FOM netwerkdag elektronica van 26 Fiber coating Aramide trek ontlasting Loose tube Optische fiber kabel mechanica Keyword: Corning single mode cable: SMF28e PVC Jacket (non-plenium) or Fluoride Co-Polymer Glass fiber, cladding and core Thermo plastic Over coating or buffer 125 μm 9 μm50 μm 62.5 μm Mono mode glass Multi mode glass Opp: 0.01 mm 2

18 FOM netwerkdag elektronica van 26 Scherpe bochten veroorzaken verlies Fiber kan (tenslotte) breken door er (weer) aan te trekken, door vibratie, torsie, temperatuursschommelingen en of invloed van H 2 O ions Permanente knik R < 40 mm Micro bending Fiber behandeling Cracks

19 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optical connector Iedere ideale connector lost de uitlijning van fiber toleranties zelf niet op (E2000 type nog het best) F = 90 N Reflecties (met APC beter)

20 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optical connector typen FC/PC of FC/APC ST (met bajonet slot) MT-RJ duplex connector SC/PC of SC/APC SMA E2000 (meest nauwkeurige)

21 FOM netwerkdag elektronica van 26 Arc Fusion Splice machine Fiber uitlijning supports X en Y richting beweegbaar

22 FOM netwerkdag elektronica van 26 Arc Fusion Splice II

23 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische meetapparatuur 1 Optische vermogensmeterOptische scoop probe Optische verzwakkersFiber microscoop

24 FOM netwerkdag elektronica van 26 Optische meetapparatuur 2 Optical Spectrum Analyzer Optical Time Domain Reflection meter demping afstand

25 FOM netwerkdag elektronica van 26 Fiber Bragg grating P B =2n eff  P P Periodieke brekings index modulatie (aangebracht mbv sterke UV straling) uitgetreden spectrum Gereflecteerde Bragg piek Breedband input spectrum B (T) = 2n eff  = B(T 0 ) + KT (T-T 0 )  Grating periode N eff effectieve brekings index B(T 0 ) Bragg golgflengte gemeten op de referentie temperatuur KT temperatuurs gevoeligheid Voorbeeld: temperatuur sensor

26 FOM netwerkdag elektronica van 26

27 FOM netwerkdag elektronica van 26 Dense Wavelengths Division Multiplexing DEMUX Gemoduleerde Laser 1 APD 2 APD n APD 1 wavelength Optical power 1 2 Gemoduleerde Laser n Gemoduleerde Laser 2 MUX n DWDM (de)multiplexer fused biconic tapered device output 1 output 2 input Mach Zehnder interferometer lengte1 = lengte2

28 FOM netwerkdag elektronica van 26 Fiber Bragg gratings

29 FOM netwerkdag elektronica van 26 zender Laser light Amplification by Stimulated Emission Radiation LED, Laserdiode, Vcsel, ILD Injector laser diode veel voor multimode fiber toepassingen DFB laser: op centrale golflengte afgestemde laser output monomode fiber toepassingen (DBF distributed feedback ) LED LASER DIODE FABRY PERROT RESONATOR amplifier mirror

30 FOM netwerkdag elektronica van 26 Diode karakteristiek

31 FOM netwerkdag elektronica van 26 ontvanger Photodiode (pin diode of APD) TIA Trans Impedance Amplifier Limiting Amplifier V out IdId PECL Fotodiodes:gevoeligheid Planar PN- ………….. Schottky barrier-15 dBm Pin-24dBm APD-34dBm Optical power in IdId

32 FOM netwerkdag elektronica van 26 meer fotodiode Responsibility A/W Pin diode PN (schottky) foto diode wavelength Responsibility % 800 nm 1800 nm 200 nm450 nm 1500 nm1310 nm wavelength

33 FOM netwerkdag elektronica van 26 DBF communicatie laser TE cooler termistor monitor diode laser diode single mode fiber


Download ppt "FOM netwerkdag elektronica 10-05-20051 van 26 Optische technieken op de afdeling elektronica Overzicht Laserpuls bewerker voor triggersysteem van Emin."

Verwante presentaties


Ads door Google