\chapter*{Měření disperzí analyzátorem FTB-5700}
\phantomsection
\addcontentsline{toc}{chapter}{Úvod}

\subsection*{\textbf{Zadání}}
1) Seznamte se s teorií pro měření disperzí. Dále se seznamte s obsluhou testovací jednotky FTB-200 a analyzátoru FTB-5700.
\\2) Změřte analyzátorem chromatickou a polarizační vidovou disperzi pro jednotlivé trasy.
\\3) Výsledky zhodnoťte a odůvodněte do závěru.

\subsection*{\textbf{Úvod}}
Disperze je ztráta v optických vláknech, kde vysílaný impuls na začátku vlákna se nerovná impulsu na konci vlákna. Dochází k jisté deformaci a zpoždění vysílaných impulsů v optickém vlákně. To, jak je přijatý impuls na konci vlákna, se disperze dělí na disperzi vidovou, chromatickou a polarizační vidovou.

\begin{table}[!h]
  \caption[Limitní hodnoty CD a PMD]{Limitní hodnoty CD a PMD}
  \begin{center}
  	\small
	  \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|}
	    \hline
	    Bitrate [Gbit/s]    						
	    & SDH
	    & SONET
	    & Limit CD [ps/nm]
	    & Limit PMD [ps]		
	    \\
	    \hline
	    2,5 & STM16 & OC48 & 18 816 & 40	 \\
	    \hline
	    10 & STM64 & OC192 & 1 176 & 10	 \\
	    \hline
	    40 & STM256 & OC768 & 73,5 & 2,5  \\
	    \hline
	  \end{tabular}
	  \label{LimityCDaPMD}
  \end{center}
\end{table}

\begin{flushleft}
\textbf{Vidová disperze} nastává v mnohavidových vláknech a způsobuje zpoždění vysílaných impulsů (vidů) na konci vlákna. Dochází k rozdílným časům, kdy impulsy nedorazí současně do konce. 

\begin{figure}[!h]
  \begin{center}
    \includegraphics[scale=0.6]{obrazky/CD}
  \end{center}
  \caption[Chromatická disperze v optickém vláknu]{Chromatická disperze v optickém vláknu}
\label{ChromatickaD_prak}
\end{figure}

\textbf{\\Chromatická disperze (CD)} je způsobena rozdílnou rychlostí šířících spektrálních složek. Jedná se o koeficient optického vlákna, protože závisí na materiálu a celkové struktuře vlákna. Chromatická disperze je také závislá na vlnové délce vlákna, při které je uskutečněn přenos.

	\begin{equation}
	\label{Rov_CD}
		D (\lambda) = \frac{d \var{t}_\textind{g}(\lambda)}{d  (\lambda)} 
	\end{equation}

Koeficient chromatické disperze $\var{D (\lambda)}$ [$\frac{ps}{nm\cdot km}$] je dán skupinovým zpožděním signálu $\var{t}_\textind{g}$ při přenosu na vlnové délce $\var{\lambda}$.

\textbf{\\Polarizační vidová disperze (PMD)} je určité zkreslení optického pulsu v optických vláknech a nastává kvůli rozlišným délkám trasy dvou navzájem kolmých polarizačních rovin. Jednotlivé impulsy se tedy nešíří současně a díky tomu vznikne zpoždění mezi nimi. Toto zpoždění vyjadřuje koeficient PMD, který udává zpoždění signálu ${\Delta} {\tau}$ ku délce měřené trasy ${l}$. Rovnice je použitelná pouze pro krátké trasy, přibližně do 10 km, kde je PMD téměř lineární.
	\begin{equation}
	\label{RovnicePMD_prak}
		PMD = \frac{\Delta \tau}{l} 
	\end{equation}
Pro výpočet koeficientu PMD, kde je trasa delší jak 10 km, je dána rovnice:

	\begin{equation}
	\label{RovnicePMDD}
		PMD = \frac{\Delta \tau}{\sqrt{l}}. 
	\end{equation}
	
Polarizační vidová disperze je způsobená zejména výrobními nedokonalostmi, kde mohou vznikat různé asymetrie optického vlákna. PMD je také závislá na montáži optické trasy a na jejím namáhání.

\begin{figure}[!h]
  \begin{center}
    \includegraphics[scale=0.58]{obrazky/PMD}
  \end{center}
  \caption[Polarizační vidová disperze v optickém vláknu]{Polarizační vidová disperze v optickém vláknu}
\label{Polarizacni_prak}
\end{figure}

\end{flushleft} 

Úloha je připravena pro měření disperze chromatické (CD) a polarizační vidové (PMD). K měření je využit jednostranný kompaktní analyzátor FTB-5700, který je jedinečný na trhu. Je plně automatizovaný a dokáže měřit z jednoho konce obě námi měřené disperze v jednom kroku. Jeho funkce spočívá na Fresnelově odrazu od konce vlákna měřené trasy. Měří se jednovidová optická vlákna na vlnových délkách v rozmezí 1475-1626 nm. Velikost CD a PMD se vyhodnocuje v závislosti na přenosových rychlostech jako vyhovující nebo nevyhovující. Analyzátor FTB-5700 je určen zejména pro testování optických vláken ITU-T G.65x podle standardu ITU-T G.650.3.

\begin{figure}[!h]
  \begin{center}
    \includegraphics[scale=0.3]{obrazky/FTB-5700}
  \end{center}
  \caption[Disperzní analyzátor FTB-5700]{Disperzní analyzátor FTB-5700}
\label{EXFO-5700}
\end{figure}

Testovací jednotka FTB-200 slouží jako rozhraní pro měření CD a PMD s pomocí analyzátoru FTB-5700 (modul). Je vybavena operačním systémem Windows CE s aplikací ToolBox CE, kde se dané měření provádí. Moduly se do testovací jednotky vkládají do slotů, které jsou na horní straně nad displejem. Jednotka FTB-200 je dotyková a k její obsluze se využívá dotykové pero (umístěno vedle slotů pro vkládání modulů).

\begin{figure}[!h]
  \begin{center}
    \includegraphics[scale=0.6]{obrazky/FTB-200}
  \end{center}
  \caption[Testovací jednotka FTB-200]{Testovací jednotka FTB-200}
\label{EXFO-200}
\end{figure}

\textbf{\\Požadavky pro měření s analyzátorem FTB-5700:}
\\$\var{\bullet}$ Optické vlákno musí být zakončené konektorem UPC.
\\$\var{\bullet}$ Optické vlákno nesmí být delší než 120 km.
\\$\var{\bullet}$ Optické vlákno nesmí mít filtr na vlnové délce $\var{\lambda}$ = 1550 nm.

\subsection*{\textbf{Postup měření}}
Při měření je velice důležité dbát na čistotu a především dodržovat bezpečnost. Se všemi měřícími přístroji a optickými prvky zacházejte opatrně a řiďte se pokyny podle postupu měření. Pokud dojde k znečistění některých optických prvků,  
tak budou naměřené hodnoty nepřesné. Bude tedy potřeba prvky očistit pomocí isopropylalkoholu a hadříku, který nepouští vlákna.

\textbf{\\1)} Než zapnete testovací jednotku FTB-200, tak se ujistěte, že se v ní nachází modul pro měření. Modul se v žádném případě nesmí vytahovat/vkládat při zapnutém přístroji, nebo při měření.
\textbf{\\2)} Po zapnutí jednotky se spustí aplikace ToolBox a následně se zvolí modul FTB-5700 pro měření CD a PMD.
\textbf{\\3)} V nastavení si zkontrolujte nastavené parametry: měrné jednotky (kilometry), prahové hodnoty CD a PMD (výchozí), rozsah vlnových délek (výchozí) a typ optického vlákna, které měříte.
\textbf{\\4)} Po zkontrolování a nastavení veškerých parametrů změřte delší optickou trasu alespoň pro 40 km a ověřte, jestli je měřená trasa vyhovující pro přenosové rychlosti 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s a 40 Gbit/s. Při spuštění měření deformujte (způsobte fluktuace ve vláknu) koncové vlákno zakončené konektorem UPC. Přibližně po 30 vteřinách měření PMD vás přístroj bude varovat, že detekoval výkyvy polarizace na vláknu. Varování potvrďte a měření se přepne do komplexnějšího režimu pro měření PMD. Naměřené hodnoty zapište do tabulky.   
\textbf{\\5)} Dále změřte kratší trasu dlouhou 20 km a také ověřte, jestli je vyhovující pro přenosové rychlosti 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s a 40 Gbit/s. Při měření způsobte taktéž fluktuace vlákna a proveďte stejný postup jako u měření delší trasy.
\textbf{\\6)} Na kratší trase si pomocí přípravku (obr. \ref{Trasy12} pro měření CD a PMD vyzkoušejte vlivy způsobené ohybem. Utvořte meandry pro trasu 1 (alespoň 2 smyčky) a změřte jí. To stejné proveďte i pro trasu 2 a hodnoty zapište do tabulky.
\textbf{\\7)} Určete, jak se jednotlivé parametry CD a PMD sčítají s narůstající trasou a jaký je jejich průběh. Dále vypočítejte koeficienty pro chromatickou a polarizační vidovou disperzi.
\textbf{\\8)} Každou měřenou trasu zhodnoťte do závěru a uveďte jednotlivé vlivy na parametry CD a PMD.

\begin{figure}[!h]
  \begin{center}
    \includegraphics[scale=0.22]{obrazky/Trasy12}
  \end{center}
  \caption[Trasy na přípravku pro měření CD a PMD]{Trasy na přípravku pro měření CD a PMD}
\label{Trasy12}
\end{figure}

\subsection*{\textbf{Výsledky měření}}

\begin{table}[!h]
  \caption[Tabulka hodnot CD pro měřenou trasu]{Tabulka hodnot CD pro měřenou trasu}
  \begin{center}
  	\small
	  \begin{tabular}{|c|c||c|c|c|}
	    \hline
	    Měřená trasa
	    & CD [ps/nm]
	    & 2,5 Gbit/s  					
	    & 10 Gbit/s
	    & 40 Gbit/s		
	    \\
	    \hline
	    Delší trasa (       km) &  &  &  &  	 \\
	    \hline
	    Kratší trasa (       km) &  &  &  & 	 \\
	    \hline
	    Kratší trasa + trasa 1 &  &  &  &  \\
	    \hline
	    Kratší trasa + trasa 2 &  &  &  & 	 \\
	    \hline
	  \end{tabular}
	  \label{CDTabulkaPrakticka}
  \end{center}
\end{table}

\begin{table}[!h]
  \caption[Tabulka hodnot PMD pro měřenou trasu]{Tabulka hodnot PMD pro měřenou trasu}
  \begin{center}
  	\small
	  \begin{tabular}{|c|c||c|c|c|}
	    \hline
	    Měřená trasa
	    & PMD [ps]
	    & 2,5 Gbit/s  					
	    & 10 Gbit/s
	    & 40 Gbit/s		
	    \\
	    \hline
	    Delší trasa (       km) &  &  &  & 	 \\
	    \hline
	    Kratší trasa  (       km)&  &  &  & 	 \\
	    \hline
	    Kratší trasa + trasa 1 &  &  &  & 	 \\
	    \hline
	    Kratší trasa + trasa 2 &  &  &  & 	 \\
	    \hline
	  \end{tabular}
	  \label{PMDTabulkaPrakticka}
  \end{center}
\end{table}

\subsection*{\textbf{Použité měřící přístroje}}
Testovací jednotka -- EXFO FTB-200
\\Disperzní analyzátor -- EXFO FTB-5700 (modul)
%\\-- optická vlákna