Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την περιγραφή των βασικών αρχών που διέπουν τις οπτικές ίνες, όπως και τον τρόπο κατασκευής τους αλλά και γενικά τα φωτονικά υλικά, ενώ γίνεται λόγος και για τη χρήση των σε ευρείας κλίμακας ως και επιμέρους εφαρμογές. Παρακάτω, σχολιάζονται πιο αναλυτικά τα περιεχόμενα κάθε κεφαλαίου της παρούσας διπλωματικής εργασίας.
Στο Πρώτο Κεφάλαιο γίνεται μια μικρή εισαγωγή στην έννοια των οπτικών συστημάτων και στα πλεονεκτήματα χρήσης αυτών, όπως και μια σύντομη περιγραφή της ιστορικής εξέλιξης αυτών.
Στο Δεύτερο Κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μια εκτενής αναλυτική μαθηματική περιγραφή των μηχανισμών διάδοσης του φωτός σε μια οπτική ίνα, τόσο μέσω της θεωρίας των ακτίνων όσο και μέσω της πιο ρεαλιστικής προσέγγισης, με τη χρήση των εξισώσεων του Maxwell. Η τελευταία θα δώσει τη δυνατότητα να περιγραφεί ο τρόπος διάδοσης του φωτός στην ίνα, ταξινομώντας του ρυθμούς της και τη σειρά εμφάνισης αυτών. Επιπλέον, θα γίνει αναφορά στους μηχανισμούς απωλειών και διασποράς, οι οποίοι είναι και αυτοί που θέτουν το ανώτατο όριο στην επικοινωνία με οπτικές ίνες.
Το Τρίτο Κεφάλαιο αφιερώνεται στις ιδιότητες που έχουν τα υλικά των οπτικών ινών (τα γυαλιά) και στους τρόπους κατασκευής τους. Θα περιγραφούν όλες οι σύγχρονες μέθοδοι κατασκευής, που επιτρέπουν τη μείωση των απωλειών σε πολύ χαμηλά επίπεδα και δίνουν ίνες εξαιρετικής ποιότητας. Επίσης, γίνεται μια σύντομη αναφορά στα μη-γραμμικά φαινόμενα που εμφανίζονται και περιορίζουν περεταίρω την ποιότητα της επικοινωνίας, αν δεν αντιμετωπιστούν σωστά.
Στο Τέταρτο Κεφάλαιο μελετώνται τα υπόλοιπα τμήματα μιας τηλεπικοινωνιακής ζεύξης, πάντα με άξονα τα υλικά που απαρτίζουν τα εν λόγω τμήματα και τις ιδιότητες που παρουσιάζουν. Καταρχάς μελετώνται οι οπτικές πηγές, ενώ, στη συνέχεια, περιγράφονται οι οπτικοί διαμορφωτές και όλες οι διαδεδομένες παραλλαγές τους. Στη συνέχεια, θεωρούμε τους οπτικούς δέκτες και τη αρχή λειτουργίας των. Τέλος, θα μιλήσουμε για πλήρως οπτικούς ενισχυτές, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ευρύτατα σήμερα για την ενίσχυση του οπτικού σήματος. Θα κλείσουμε το κεφάλαιο με μια συνοπτική αποτίμηση των επιδόσεων ενός συστήματος επικοινωνίας με οπτικές ίνες.
Στο Πέμπτο Κεφάλαιο εστιάζουμε στα πλέον σύγχρονα θέματα των οπτικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Η αναφορά είναι σύντομη και περιγράφονται οι βασικές πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται σήμερα για την κατασκευή φωτονικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, καθώς και μια σειρά από πρακτικές εφαρμογές αυτών.
Η εργασία ολοκληρώνεται με το Κεφάλαιο Έξι στο οποίο συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα όλων όσων μελετήθηκε όλη την έκταση της εργασίας και γίνεται η σχετική σύνοψη.
The current diploma thesis deals with the description of the basic principles of fiber optics, as well as the way they are manufactured and generally with the photonic materials, as well as their applications resulting from their use. Below we will discuss in detail the contents of each chapter of this diploma thesis.
In the First Chapter, we make a small introduction to the concept of optical systems and the advantages of using them, as well as a brief description of their historical evolution.
In the Second Chapter of the thesis a detailed analytical mathematical description of the mechanisms of propagation of light in fiber optics is made, using both, the ray-formalism and the more realistic approach, the Maxwell equations. The latter ap-proach will enable us to describe how the light propagates into the fiber by sorting its rhythms and the order in which they appear. In addition, loss and dispersal mechanisms are considered, factors setting the upper limit for the quality of fiber-optic communication.
The Third Chapter is devoted to the properties of fiber optics (glasses) and their manufacturing processes. We will describe all modern manufacturing methods which allow losses to be reduced to very low levels and result in fibers of excellent quality. Also, we will make a brief reference to the appearance of non-linear phe-nomena, which further limit the quality of the communication if not properly addressed. In addition, in the same chapter we will describe other widespread photon-ic materials as well as their properties and the way we can exploit them for better performance in light-based telecommunication systems.
The Fourth Chapter studies the remaining parts of a telecommunication link, always focusing on the materials that make up those parts and their properties. First, we study the optical sources, while the description of the optical modulators and of all their widespread variants follows. After that we study the optical receivers and the principles of their operation. Finally, we will make a brief reference to full optical amplifiers, which are widely used today to amplify the visual signal. We will end the chapter with a brief assessment of the performance of a fiber optic communication system.
In the Fifth Chapter, we focus on the most up-to-date issues of optical integrated circuits. The report is brief and describes the basic platforms currently used for the construction of photonic integrated circuits, as well as several practical applications of theirs.
The diplomathesis is completed with Chapter Six, which summarizes the main con-clusions of all the work that has been studied throughout it, and summarizes it.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΚΑΙ ΦΩΤΟΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ - Identifier: 74090
Internal display of the 74090 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
