Cosa c è nella lezione. In questa sezione si affronteranno: Reti in fibra ottica. La struttura complessiva. Il trasmettitore ottico

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1 Reti in fibra ottica 1/30 Cosa c è nella lezione In questa sezione si affronteranno: La struttura complessiva Il trasmettitore ottico Il ricevitore ottico. 2/30

2 Reti in fibra ottica 3/30 Schema a blocchi complessivo Data In Optical source Modulator Transmitter Link interface 4/30

3 Schema a blocchi complessivo Optical source Data In Modulator Transmitter Link interface Optical Amplifier Optical fiber Link 5/30 Schema a blocchi complessivo Optical source Data In Modulator Transmitter Link interface Optical Amplifier Optical fiber Link Link interface Photo detector Amplification and Signal Processing Receiver Demodula tor Data recovery Clock recovery Data Out Clock 6/30

4 Reti in fibra ottica 7/30 Trasmettitore ottico 1/2 La sorgente più usata per i sistemi ad alte capacità è il laser a semiconduttore Si tratta di un dispositivo in grado di generare un segnale ottico in uscita stabile (in lunghezza d onda e potenza); La potenza ottica generata è, in prima approssimazione, proporzionale alla corrente iniettata nel dispositivo. 8/30

5 Trasmettitore ottico 2/2 P = k ) ( i( t ) out i th Una alternativa al laser per i sistemi a basso costo è il LED Vedremo più avanti che lo spettro di emissione risultate è molto più ampio rispetto ai Laser. 9/30 Architetture trasmettitori ottici 1/2 Esistono due diversi tipi di trasmettitori: Modulazione diretta (su Laser o LED) Digital source Electronic Driver i(t) LED or laser P opt (t) Signal colors Digital Electrical Optical 10/30

6 Architetture trasmettitori ottici 2/2 Modulazione esterna Digital source Electronic Driver v(t) Continous Wave (CW) laser P laser Modulator P opt (t) Signal colors Digital Electrical Optical 11/30 Modulazione diretta 1/4 Nella modulazione diretta digitale binaria, il Laser è pilotato su due diversi livelli di corrente per 0 e 1. P optical P 1 1 P sat P 0 0 I 0 I 1 I 12/30

7 Modulazione diretta 2/4 Per ragioni che vedremo nei capitoli successivi, una variazione della corrente di iniezione crea nel laser anche una variazione della frequenza/fase di uscita. In ottica, questa variazione di fase e frequenza viene denominata chirp. 13/30 Modulazione diretta 3/4 Significato del chirp per un segnale ottico. In figura sono rappresentati i campi relativi a due segnali con la stessa potenza istantanea, ma con e senza chirp. NO chirp E(t) t Chirp E(t) t 14/30

8 Modulazione diretta 4/4 Si ha dunque una banda occupata dal segnale modulato abbastanza larga -> effetti di dispersione cromatica. 15/30 Modulazione esterna 1/3 Il laser è utilizzato solo come sorgente: È mantenuto a corrente (e temperatura) costante, dando luogo ad una potenza di uscita molto stabile, e ad una riga spettrale stretta. 16/30

9 Modulazione esterna 2/3 Per la modulazione si usa un modulatore esterno che modula in ampiezza la sua potenza di uscita. In capitoli successivi, si vedrà che esistono modulatori esterni che agiscono in modo da non creare modulazione di fase/frequenza Lo spettro di uscita è dunque stretto (modulazione di ampiezza ideale). 17/30 Modulazione esterna 3/3 Semiconductor CW laser P cw External Modulator P(t) I bias I Peltier Current and temperature controller Input Data Modulator Driver 18/30

10 Modulazione diretta ed esterna 1/2 Rispetto alla modulazione diretta, la modulazione esterna: Genera un segnale con banda stretta (dell ordine del bit rate) Ha prestazioni nettamente migliori in presenza di dispersione cromatica È più costosa (richiede componenti piu sofisticati). 19/30 Modulazione diretta ed esterna 2/2 Nelle applicazioni: La modulazione diretta è solitamente utilizzata per: - Bassi prodotti bit rate per distanza - Trasmissioni sotto 2.5 Gbit/s e Km - Trasmissioni singolo canale o al più CWDM. La modulazione esterna è utilizzata per - Trasmissioni a lunga distanza - DWDM. 20/30

11 Reti in fibra ottica 21/30 Ricevitore ottico 1/2 Il ricevitore ottico si base sul fotodiodo, dispositivo che converte la potenza ottica in ingresso in una corrente in uscita. Terminologia: si parla di ricevitore a rivelazione diretta. 22/30

12 Ricevitore ottico 2/2 Fiber input Photodiode (t) P in 23/30 Ricevitore ottico 2/2 Fiber input Photodiode ph P in (t) i = R P i + in noise 24/30

13 Ricevitore ottico 2/2 Fiber input Photodiode Linear Preamplifier Gain = G el ph P in (t) i = R P i + in noise v = G i( t) + n = G el el = R G P + n el in eq 25/30 Ricevitore ottico 2/2 Fiber input Photodiode Linear Preamplifier Gain = G el Electrical output ph P in (t) i = R P i + in noise Limiting Amplifier or Threshold element v = G G el i( t) + n = R G el = P + n in el eq 26/30

14 Amplificatori ottici Il ricevitore ottico può anche includere un amplificatore ottico, che permette di amplificare il livello del segnale ottico. P in Amplif. ottico G opt P in +P noise 27/30 Amplificatori ottici Il ricevitore ottico può anche includere un amplificatore ottico, che permette di amplificare il livello del segnale ottico. P in Input optical signal Amplif. ottico G opt P in +P noise λ 28/30

15 Amplificatori ottici Il ricevitore ottico può anche includere un amplificatore ottico, che permette di amplificare il livello del segnale ottico. P in Input optical signal Amplif. ottico G opt P in +P noise Output optical Signal + noise λ λ 29/30 Amplificatori ottici Il ricevitore ottico può anche includere un amplificatore ottico, che permette di amplificare il livello del segnale ottico. P in Input optical signal Amplif. ottico G opt P in +P noise Photodiode Output optical Signal + noise λ λ 30/30