Vytvoření simulace optického vysílače pro vnitřní bezvláknové optické sítě založené na optických vláknech

Abstract

Cieľom tejto diplomovej práce je vytvorenie optického vysielača tvoreného zväzkom optických vláken pre vnútornú optickú bezvláknovú sieť, ktorý bude mať najrovnomernejšie rozloženie optického výkonu v priestore. Hlavným dôvodom vytvorenia tohoto optického vysielača je vytvorenie nového smeru v oblasti komunikácie v optických bezvláknových sieťach využívajúcich optické vlákno ako vysielač, pretože zatiaľ boli navrhnuté len vysielače, ktoré boli tvorené iba jedným optickým vláknom. Vysielač navrhnutý v tejto práci umožní väčšie pokrytie priestoru a dosiahnutie vyšších prenosových rýchlostí. Prvá časť práce je venovaná teoretickému úvodu do optických bezvláknových sietí, ich rozdeleniu a komunikácií v nich. Ďalej sú popísané komunikačné technológie, ktoré sa používajú vo vnútorných bezvláknových sieťach, konkrétne technológie VLC, MIMO a OFDM. V nasledujúcich častiach práce sú rozobraté optické komponenty, ktoré sa v danej sieti používajú ku komunikácií. Rozobraté sú šošovky, kolimátory a optické koncentrátory. Po tejto časti nasleduje časť, v ktorej sú popísané vysielače pre optickú bezvláknovú sieť, ktoré boli doteraz vytvorené. Hlavná časť tejto práce je venovaná vytváraniu simulácií už spomínaného optického vysielača s rôznym počtom optických vláken a analyzovaniu daných rozložení optického výkonu. Posledným krokom tejto práce je popis uskutočneného reálneho experimentálneho merania rozloženia optického výkonu v temnej miestnosti laboratória katedry Telekomunikačnej techniky.

The goal of this diploma thesis is to create an optical transmitter which is composed from a bundle of optical fibers for indoor fiber-free optical network, which will have the most even distribution of optical power in space. The main reason for creating this optical transmitter is the creation of a new direction in the field of communication in optical fiber-free networks using optical fiber as a transmitter, because so far transmitters created by single optical fiber only have been designed. Transmitter designed in this thesis allows coverage of larger area and higher transmission speed. The first part of this thesis is devoted to theoretical introduction to optical fiber-free networks, their divisions and communications in them. Afterwards, communication technologies that are used in indoor free space optical network are described, especially the VLC, MIMO and OFDM technologies. In the following sections of thesis optical components that are used in the network for communication are discussed. Discussed are lenses, collimators and optical concentrators. This section is followed by a section where transmitters for optical fiber-free network that have been created till now are described. The main part of this thesis is devoted to creating simulations of the above-mentioned optical transmitter with a different number of optical fibers and the analysis of the distribution of optical power. The final step of this thesis is the description of the real experimental measurements of optical power distribution in a dark room laboratory of the department of Telecommunications.