O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI ALOQA, AXBOROTLASHTIRISH VA TELEKOMMUNIKASIYA TEXNOLOGIYALARI DAVLAT QO’MITASI

TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

«Telekommunikasiya injiniringi» kafedrasi

OPTIK ALOQA ASOSLARI

fanidan amaliy mashg’ulotlarni bajarishga oid

USLUBIY QO’LLANMA

5311300 “Telekommunikasiya” yo’nalishi bo’yicha

ta’lim oluvchi talabalar uchun

Toshkent 2014

Mualliflar: N.Yu. Yunusov, G.X. Mirazimova, D.X. Ibatova.

t.f.n., professor R.I. Isaev mas’ul muxarrirligi ostida.

«Optik aloqa asoslari» fanidan amaliy mashg’ulotlarni bajarishga oid uslubiy qo’llanma / TATU. Toshkent, 2014. 48 bet

Uslubiy qo’llanmadan maqsad optik aloqa tizimlarining bazaviy elementlari bo’yicha nazariy bilimlarni mustahkamlash va ularning parametrlarini, regenerasiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash xamda raqamli optik aloqa tizimlarining liniya traktini tuzish bo’yicha uquvga ega bo’lish hisoblanadi.

Mamlakat iqtisodiyotining rivojlanishi va qayta shakllanishi sharoitlarida erkin fikrlovchi, yuqori malakali yosh kadrlarni tayyorlash davlatning strategik maqsadlaridan biri hisoblanadi. Bu maqsadga erishish uchun kadrlar tayyorlash Milliy dasturida belgilangan vazifalar asosida yangi texnologiyalarni o’rgatuvchi o’quv-uslubiy qo’llanmalarni yaratish va nashr etish talab etiladi.

Ushbu uslubiy qo’llanma optik aloqa tizimlarining aktiv va passiv elementlarini o’rganishga va ularning parametrlarini hisoblashga bag’ishlangan.

Uslubiy qo’llanma 5311300 – “Telekommunikasiya” bakalavriat yo’nalishi bo’yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun mo’ljallangan.

Taqrizchilar:

- Ichki:

“Elektronika va radiotexnika”

kafedrasining professori Abdullayev A.M.

- Tashqi:

“UNICON. UZ” bo’lim boshlig’i Berganov I.R.

KIRISH

Ma’lumki, 5311300 “Telekommunikasiya” ta’lim yo’nalishining o’quv rejasiga ko’ra «Optik aloqa asoslari» fani bo’yicha 18 soatlik hajmda amaliy mashg’ulotlar o’tkazish ko’zda tutilgan. Ushbu amaliy mashg’ulotlarni bajarishga oid uslubiy qo’llanma ana shu mashg’ulotlarning mazmunini belgilash va ularni samarali tashkil etishga qaratilgan.

Amaliy mashg’ulotlar «Optik aloqa asoslari» fanining tayanch mavzulari bo’yicha topshiriqlarni bajarish ko’rinishida o’tkaziladi. Topshiriqlar optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan optoelektron va optik qurilmalar (yorug’lik manbalari, fotoqabulqilgichlar, optik kuchaytirgichlar) hamda optik tola va liniya traktining tuzilishi, ish tarzi, xarakteristika va parametrlarini o’rganish va hisoblash bilan bog’liq masalalarni o’z ichiga oladi.

O’rganiladigan fanning bo’limlaridan biriga tegishli mavzu bo’yicha muayyan maqsadni ko’zlangan holda bajariladigan har bir topshiriq talaba tomonidan yozma tarzda javob beriladigan savollar majmuidan va uning o’z varianti bo’yicha yechishi talab etiladigan masala ko’rinishidagi shaxsiy topshiriqdan tarkib topgan.

Har biri 4 soatga mo’ljallangan topshiriqning birinchi qismi talaba tomonidan kalendar reja bo’yicha o’tkaziladigan amaliy mashg’ulotga tayyorgarlik ko’rinishida bajariladi. Topshiriq ikkinchi qismining bajarilishi tegishli amaliy mashg’ulot chog’ida o’qituvchi ko’magida namunaviy masalalarni yechish ko’rinishida boshlanib, talaba tomonidan o’z shaxsiy topshirig’ini mustaqil ravishda yechish bilan yakunlanadi.

Talaba har bir topshiriq bo’yicha birinchi va ikkinchi qismdan tarkib topgan hisobot tayyorlaydi va uni o’quv guruhi ishtirokida himoya qiladi.

Talabalarning topshiriqlar ko’rinishidagi amaliy mashg’ulotlarni bajarish natijalari ularning bajarilish muddati va sifatiga qarab reyting tizimi asosida baholanadi.

«Optik aloqa asoslari» fani bo’yicha amaliy ko’nikmalarni shakllantirishga mo’ljallangan xamda topshiriqlardan, ularni bajarish bo’yicha uslubiy ko’rsatmalardan, amaliy mashg’ulotlarni bajarish chog’ida zarurat tug’ilishi mumkin bo’lgan ma’lumotnomadan va adabiyotlarga havolalardan tarkib topgan ushbu uslubiy qo’llanma talabalarning mazkur mashg’ulot turi bo’yicha auditoriya va mustaqil ish faoliyatlarini samarali tashkil etishga ko’maklashadi, unda ko’zda tutilgan topshiriqlarning sidqidildan va o’z muddatida bajarilishi ular tomonidan o’quv fani materialini talab darajasida o’zlashtirish imkonini beradi deb umid qilamiz.

Mualliflar

1 – amaliy mashg’ulot

OPTIK TOLANING GEOMETRIK VA FIZIK

PARAMETRLARINI ANIQLASH

1.1. Mashg’ulotning maqsadi

Bir modali va ko’p modali optik tolalarning tuzilishi, ish prinsipi, geometrik va fizik parametrlarini o’rganish, ularni hisoblash usullarini o’zlashtirish.

1.2. Topshiriq

1.2.1. Mashg’ulotga tayyorlanishda quyidagi o’quv materiallarini o’rganish va 1.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga javob tayyorlash zarur (ulardan 6 ta savolga javob yozma ravishda bayon etilishi kerak):

NS ning 1.3.1-1.3.12 bandlari bo’yicha: o’quv materiali [1.1] ning 11-17 betlarida, [1.2] ning 3-9, 24-27, 27-33 betlarida bayon etilgan.

NS ning 1.3.12-1.3.16 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [1.1] ning 17-21 betlarida, [1.2] ning 33-38 betlarida bayon etilgan.

NS ning 1.3.17-1.3.25 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [1.1] ning 22-27, 28-34 betlarida, [1.2] ning 38-45 betlarida bayon etilgan.

1.2.2.O’zingizga tegishli variant (n) bo’yicha optik tolaning quyidagi jadvalning 3-7 ustunlarida berilgan parametrlari bo’yicha uning oxirgi ustunida ko’rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.

1.1-jadval. Topshiriq variantlari

n	Optik tolaning turi	n₁	n₂	Δ_n, (%)	d, mkm	l, nm	l, km	Qiymatlari aniqlanadigan parametrlar
1	pog’onali, ko’p modali	1,54	1,52	-	50	850	20	Dn, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_pog’, DF
2	pog’onali, ko’p modali	1,54	1,52	-	62,5	1310	40	Dn, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_pog’, DF
3	pog’onali, ko’p modali	1,54	1,52	-	85	1550	60	Dn, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_pog’, DF
4	pog’onali, bir modali	1,468	-	0,36	8,3	850	30	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch, τ_pog’, DF
5	pog’onali, bir modali	1,468	-	0,36	8,3	1310	50	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch, τ_pog’, DF
6	gradiyentli ko’p modali	1,468	-	0,36	62,5	1550	70	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_grad, DF
7	gradiyentli ko’p modali	1,46	-	1,25	50	850	40	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_grad, DF
8	gradiyentli ko’p modali	1,46	-	1,25	50	1310	25	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_grad, DF
9	gradiyentli ko’p modali	1,46	-	1,25	50	1550	55	n₂, θ_t.i.q., NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch,τ_grad, DF
10	gradiyentli ko’p modali	1,47	-	2,1	62,5	850	35	n₂, θ_t.i.q.,NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch, τ_grad, DF
11	gradiyentli ko’p modali	1,47	-	2,1	62,5	1310	45	n₂, θ_t.i.q.,NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch, τ_grad, DF
12	gradiyentli ko’p modali	1,47	-	2,1	62,5	1550	80	n₂, θ_t.i.q.,NA,V, N_m,λ_kes, α_yut, α_soch, τ_grad, DF

1.1-jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanildi: n₁, n₂ lar – mos ravishda optik tola o’zagi va qobig’ining sindirish ko’rsatkichlari;

D_n - n₁ va n₂sindirish ko’rsatkichlarining foizlarda hisoblangin nisbiy farqi; d – optik tola o’zagining diametri; λ – yorug’lik nurining to’lqin uzunligi; NA – apertura soni; V – normalashtirilgan chastota; λ_kes. – kesish to’lqin uzunligi; α_yut va α_soch – yorug’lik nurlanishining optik tolada yutilish va sochilish jarayonlari tufayli so’nishi; τ_pog’ va τ_grad – mos ravishda pog’onali va gradiyentli optik toladagi natijaviy dispersiya; l - optik liniya uzunligi; DF – optik tolaning o’tkazish polosasi.

1.3. Nazorat savollari:

1.3.1. Optik tolaning optik aloqa tizimidagi o’rniga tafsiv bering.

1.3.2. Optik aloqa tizimida qo’llaniladigan optik tolalarning qanday turlari mavjud? Ularga tafsiv bering.

1.3.3. Tolali optik aloqa tizimlarida optik tolalarning qanday standartlaridan keng foydalaniladi? Ularga tafsiv bering.

1.3.4. Ikki muhit chegarasidagi tekislikka tushgan yorug’lik nurining tushish va sinish burchaklari orasidagi bog’lanishni ifodalovchi Snellius qonuni qanday munosabat bilan aniqlanadi?

1.3.5. Optik tolaning muhim parametrlaridan biri - sindirish ko’rsatkichining nisbiy farqi qanday munosabat bilan aniqlanadi?

1.3.6. Yorug’lik nurining to’liq ichki qaytish burchagi uchun miqdoriy munosabatni yozing va uni tafsivlang.

1.3.7. Apertura burchagi va soniga ta’rif bering.

1.3.8. Pog’onali va gradiyentli sindirish ko’rsatkichlariga ega bo’lgan optik

tolalar uchun apertura sonlari qaysi miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi?

1.3.9. Normalashtirilgan chastotaga ta’rif bering?

1.3.10. Pog’onali optik tola uchun modalar soni qanday miqdoriy munosabat

bilan aniqlanadi? Unga tafsiv bering.

1.3.11. Gradiyentli optik tola uchun modalar soni qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi? Unga tafsiv bering.

1.3.12. Kesish to’lqin uzunligiga ta’rif bering. Pog’onali bir modali optik tola uchun va optik kabel uchun kesish to’lqin uzunliklarini aniqlash usullarini tafsivlang.

1.3.13. Optik tola qanday fizik parametrlar bilan tafsivlanadi?

1.3.14. Yorug’lik nurlanishining optik toladagi so’nishiga ta’sir etuvchi omillarni sanab ko’rsating.

1.3.15. Optik toladagi xususiy va kabel yo’qotishlariga ta’rif bering.

1.3.16. Optik toladagi xususiy yo’qotishlar qaysi tashkil etuvchilardan tarkib topadi va ular qanday miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi?

1.3.17. Optik tolada yuz beradigan dispersiya hodisasiga ta’rif bering. Uning qanday turlari mavjud? Natijaviy dispersiya qanday munosabat bilan aniqlanadi?

1.3.18. Ko’p modali optik tolada yuz beradigan modalararo dispersiyaga ta’rif bering. Pog’onali va gradiyentli optik tolalar uchun bu turdagi dispersiya qanday miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi?

1.3.19. Optik tolada yuz beradigan xromatik dispersiyaga ta’rif bering. U qanday tashkil etuvchilardan tarkib topadi?

1.3.20. Optik tola materialining turiga bog’liq tarzda yuz beradigan dispersiya turi qaysi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

1.3.21. Optik tolada to’lqin uzatish jarayoni bilan bog’liq tarzda yuz beradigan dispersiya turi qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi? Unga tafsiv bering.

1.3.22. Optik tolada yuz beradigan qutblangan moda dispersiyasiga ta’rif bering, u qanday omillar tufayli hosil bo’ladi?

1.3.23. Dispersiyani kamaytirish maqsadida qaysi usullardan foydalaniladi?

1.3.24. Tolali optik kabellar vazifasi, tuzilishi va tayyorlangan materialiga bog’liq ravishda qanday turlarga bo’linadi?

1.3.25. Optik tolaning o’tkazish polosasiga ta’rif bering. U qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

1.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash

Optik aloqa tizimlarining uzatish muxiti - optik tolalarning tuzilishi, ish prinsipiga oid o’quv materiallari o’rganildi. Bir modali va ko’p modali optik tolalarning geometrik va fizik parametrlarini hisoblash bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.

1.5. Foydalaniladigan adabiyotlar

1.1. Ubaydullayev R.R. Volokonno–opticheskiye seti-M.: Eko– Trendz, 2000.

1.2. Optik aloqa asoslari: O’quv qo’llanma. G.X. Mirazimova, t.f.n., dosent R.I. Isayev mas’ul muharrirligi ostida. – TATU bosmaxonasi, 2006. – 136 b.

1.6. Nazariy qism

Sindirish ko’rsatkichining nisbiy farqi

(1.6.1)

munosabat bilan aniqlanadi.

Yorug’lik nurining ikki muhit chegarasidan to’liq ichki qaytish burchagi quyidagi munosabat bo’yicha aniqlanadi:

. (1.6.2)

Apertura soni quyidagi munosabat bilan aniqlanadi

, (1.6.3)

bu yerda n₀,n₁ va n₂lar mos ravishda havo, optik tola o’zagi va qobig’ining sindirish ko’rsatkichlari, - apertura burchagi.

Havo uchun n₀=1 ekanligi e’tiborga olinsa, apertura soni uchun quyidagi munosabatga ega bo’lamiz:

, (1.6.4)

Bu kattalik pog’onali sindirish ko’rsatkichli optik tolalar uchun (1.6.4) munosabat bilan, parabolik ko’rinishdagi gradiyent sindirish ko’rsatkichli optik tolalar uchun esa,

(1.6.4¢)

munosabat bilan aniqlanadi. Bu yerda n₁(0) – sindirish ko’rsatkichining gradiyent optik tola o’zagining o’qiga mos kelgan qiymati.

Normalashtirilgan chastota quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

, (1.6.5)

bu yerda d – optik tola o’zagining diametri; l - tola bo’ylab tarqalayotgan optik nurlanishning to’lqin uzunligi.

Optik tola bo’ylab tarqalayotgan modalarning soni umumiy holda

(1.6.6)

munosabat bilan, ²pog’onali² optik tola uchun

(1.6.6¢)

munosabat bilan, gradiyentli optik tola uchun

(1.6.7)

munosabat bilan aniqlanadi.

Kesish to’lqin uzunligi quyidagi munosabat orqali aniqlanadi:

(1.6.8)

Yutilish hisobigi ro’y beradigan yo’qotishlar optik tola materialining dielektrik singdiruvchanligi (tgd) ga bog’liq bo’ladi va quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

, dB/km (1.6.9)

bu yerda l-yorug’lik signalining to’lqin uzunligi, tgd - optik toladagi dielektrik yo’qotishlar burchagining tangensi, n₁- optik tola o’zagining sindirish ko’rsatkichi.

Optik tola materialining nobirjinsliklarida sodir bo’ladigan sochilish tufayli yuzaga keladigan yo’qotishlarni quyidagi munosabat bilan ifodalash mumkin:

, dB/km (1.6.10)

bu yerda K_r- sochilish koeffisiyenti (kvars uchun reley sochilish koeffisenting son qiymati ga teng).

Optik toladagi xususiy yo’qotishlar a_yut va a_sochlarning yig’indisi sifatida aniqlanadi:

, dB/km. (1.6.11)

Optik tolada yorug’lik spektrining infraqizil diapazonida beradigan yo’qotishlar quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

, dB/km (1.6.12)

bu yerda S va klar - o’zgarmas koeffisiyentlar (kvars uchun S=0,9 dB/km, k=0,7-0,9 mkm);

l_iq-yorug’lik uzatgichning infraqizil diapazonga mos kelgan to’lqin uzunligi, l_iq=2,3 mkm.

Yorug’lik impulsining optik tolada tarqalishi jarayonidagi dispersiyasi «pog’onali» optik tola uchun

, (1.6.13)

«gradiyentli» optik tola uchun

(1.6.14)

munosabat bilan aniqlanadi.

Bu yerda l - optik liniya uzunligi, km;

l_a- modalararo aloqa uzunligi, km;

«pog’onali» optik tola uchun l_a= (5-7) km;

«gradiyentli» optik tola uchun l_a= (10-15) km.

Optik liniya uzunligi (regenerasiya uchastkasining uzunligi) l bilan l_a deyarli bir xil ekanligi e’tiborga olinsa, yetarli darajadagi aniqlik bilan l= l_a deb qabul qilish mumkin.

U holda (1.6.13) va (1.6.14) ifodalar mos ravishda quyidagicha ko’rinishni oladi:

, ns (1.6.13¢)

, ns. (1.6.14¢)

t - impulslar kengayishi aniqlangach, optik tolaning o’tkazish polosasi quyidagi munosabat orqali hisoblanadi:

mGs. (1.6.15)

1-topshiriqni bajarish bo’yicha misol keltiramiz:

Sindirish ko’rsatkichlarining taqsimoti “pog’ona” ko’rinishga ega bo’lgan ko’p modali optik tolaning quyidagi parametrlari berilgan bo’lsin:

n₁=1,53; n₂=1,51; d=62,5 mkm; l=1,3 mkm; l =24 km.

Ushbu optik tolani tafsivlovchi quyidagi parametrlarning son qiymatlarini aniqlang:

D_n=?;Θ_t.i.q=?; NA=?; V=?; N_m=?;

l_kes=?;α_yug=?; α_soch=?;α=?;τ_pog’=?;DF=?

Sindirish ko’rsatkichining nisbiy farqini (1.1) miqdoriy munosabat orqali hisoblaymiz:

Yorug’lik nurining optik tola o’zagi va qobig’i chegarasidan to’liq ichki qaytish burchagi (1.6.2) munosabat bilan aniqlanadi:

Apertura sonini (1.6.4) miqdoriy munosabat orqali aniqlaymiz:

Normalashtirilgan chastotani (1.6.5) miqdoriy munosabat orqali hisoblaymiz:

Modalar sonini (1.6.6¢) miqdoriy munosabat orqali aniqlaymiz:

Kesish to’lqin uzunligini (1.6.8) shartga muvofiq hisoblaymiz:

Bundan shunday xulosaga kelish mumkinki, tolali optik aloqa tizimlari uchun odatiy bo’lgan to’lqin uzunliklarida 10,85-1,6 mkm ushbu optik tola yorug’lik nurlanishning bir modali tarqalish rejimini ta’minlaydi.

Yorug’lik nurlanishining optik toladagi yutilishi hisobiga ro’y beradigan yo’qotishlar (1.6.9) miqdoriy munosabat bo’yicha aniqlanadi. Bunda yorug’lik uzatgich dielektrik yo’qotishlarining tangensi tgδ =0,5∙10^-10 ga teng ekanligini e’tiborga olsak, quyidagi natijaga kelamiz:

dB/km .

Yorug’lik nurlanishning optik toladagi sochilishi tufayli sodir bo’ladigan yo’qotishlarni (1.10) miqdoriy munosabat orqali hisoblaymiz:

4

4

.

U holda optik toladagi yig’indi xususiy yo’qotishlar

ga teng bo’ladi.

Yorug’lik impulsining optik tola bo’ylab tarqalishi chog’idagi dispersiyasini (1.6.13¢) miqdoriy munosabat orqali aniqlaymiz:

U holda (1.6.15) miqdoriy munosabatga ko’ra, optik tolaning o’tkazish polosasi

ga teng ekanligi ma’lum bo’ladi.

2 – amaliy mashg’ulot

TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARIDA QO’LLANILADIGAN

YORUG’LIK MANBALARINING PARAMETRLARINI HISOBLASH

2.1. Mashg’ulotning maqsadi

Yorug’lik manbalari – yorug’lik diodi va lazer diodining xarakteristika va parametrlarini o’rganish, ularni hisoblash usullarini o’zlashtirish

2.2.Topshiriq

2.2.1. Mashg’ulotga tayyorlanishda quyidagi o’quv materiallarini o’rganish va 2.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga javob tayyorlash zarur (ulardan 6 ta savolga javob yozma ravishda bayon etilishi kerak):

NS ning 2.3.1-2.3.3 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [2.1] ning 73-74 betlarida, [2.2] ning 57-58, 63-74 betlarida bayon etilgan.

NS ning 2.3.4-2.3.9 bandlar bo’yicha: o’quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan. Ushbu masalalar qisman [2.1] ning 74-77 betlarida, [2.2] ning 58-59 betlarida yoritilgan.

NS ning 2.3.10 band bo’yicha: o’quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

NS ning 2.3.11 band bo’yicha: o’quv materiali ma’ruzalar konspektida va [2.3] ning 30-betida bayon etilgan.

NS ning 2.3.11-2.3.12 bandlar bo’yicha: o’quv materiali ma’ruzalar konspektida va [2.3] ning 29-betida bayon etilgan.

NS ning 2.3.13 band bo’yicha: o’quv materiali [2.2] ning 68 betida bayon etilgan.

NS ning 2.3.14-2.3.16 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [2.2] ning 60-62 betlarida, [2.4] ning 188-202 va 262-269 betlarida bayon etilgan.

NS ning 2.3.17-2.3.21 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [2.1] ning 76-77 betlarida, [2.2] ning 69-74, [2.6] ning 63-70, [2.7] ning 93-117 betlarida bayon etilgan.

2.2.2. O’zingizga tegishli variant (n) bo’yicha yorug’lik diodining quyidagi jadvalning 3-8 ustunlarida keltirilgan parametrlari bo’yicha uning oxirgi ustunida ko’rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.

2.1-jadval. Topshiriq variantlari

n	Yorug’rlik manbai materialining turi	DW_m.e.s eV	N_f,1/cyek	P_nurl, mVt	Dl/DT, nm/grad	DP/DT, mVt/grad	DT, grad.	Qiymatlari aniqla- nadigan parametrlar
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Ga_(1-_x1₎As_x₁	1,42	10¹⁵	-	0,3	0,025	10	hn, l, n, P_nurl, Dl, DP
2	Ga_(1-_x2₎As_x₂	1,5	2·10¹⁵	-	0,3	0,025	20	hn, l, n, P_nurl, Dl, DP
3	Ga_(1-_x3₎As_x₃	1,6	4·10¹⁵	-	0,3	0,025	15	hn, l, n, P_nurl, Dl, DP
4	Ga_(1-_x4₎As_x₄	1,8	5·10¹⁵	-	0,3	0,025	30	hn, l, n, P_nurl, Dl, DP
5	Ga_(1-_x5₎As_x₅	2,02	3·10¹⁵	-	0,3	0,025	40	hn, l, n, P_nurl, Dl, DP
6	In_0,73Ga_0,27As₀_,₅₈P_0,42	1,12	-	3,2	0,3	0,025	10	hn, n, l, N_f, Dl, DP
7	In_0,58Ga_0,42As₀_,₉P_0,1	0,8	-	2,4	0,3	0,025	20	hn, n, l, N_f, Dl, DP
8	In_(1-x1)Ga_x1As_y1P_(1-y1)	0,72	-	2,1	0,3	0,025	30	hn, n, l, N_f, Dl, DP
9	In_(1-x2)Ga_x2As_y2P_(1-y2)	0,9	-	3	0,3	0,025	15	hn, n, l, N_f, Dl, DP
10	In_(1-x3)Ga_x3As_y3P_(1-y3)	0,84	-	2,2	0,3	0,025	40	hn, n, l, N_f, Dl, DP

2.1-jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: undagi x1, x2, x3..., u1, u2, u3...indekslar yorug’lik manbaini tayyorlashda qo’llanilgan yarim o’tkazgichli birikmalardagi kimyoviy elementlarning tarkibiy ulushini, DW_m.e.s – yarim o’tkazgich man etilgan sohasining eV larda o’lchangan kengligini, hn – fotonlar energiyasini, h – Plank doimiysini, n – fotonlar chastotasini, l – fotonlar to’lqin uzunligini, Dl/DT va DP/DT lar mos ravishda nurlanish to’lqin uzunligini va nurlanish quvvatining haroratning 1⁰ K o’zgarishiga taaluqli o’zgarishlarini ko’rsatuvchi koeffisiyentlar.

2.3. Nazorat savollari:

2.3.1. Optik aloqa tizimi uzatuvchi modulining vazifasi va tuzilishini tafsivlang.

2.3.2. Optik aloqa tizimining uzatuvchi modulida qo’llaniladigan yorug’lik manbalariga qanday talablar qo’yiladi?

2.3.3. Optik aloqa tizimida yorug’lik manbalarining qanday turlaridan foydalaniladi? Ular qanday materiallardan tayyorlanadi?

2.3.4. Yorug’lik diodining tuzilishi va ish prinsipini tafsivlang.

2.3.5. Yorug’lik diodi qanday xarakteristikalar bilan tafsivlanadi?

2.3.6. Yorug’lik diodining volt-amper xarakteristikasini tafsivlang. Uqanday miqdoriy munosabat bilan ifodalanadi?

2.3.7. Yorug’lik diodining vatt-amper xarakteristikasini tafsivlang. U qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalanadi?

2.3.8. Yorug’lik diodining spektral xarakteristikasini tafsivlang. Uning kengligini aniqlash usulini tushuntiring.

2.3.9. Yorug’lik diodining yo’nalganlik diagrammasini tafsivlang. Yorug’lik nurining yo’nalganlik darajasini oshirish uchun qanday choralar ko’riladi?

2.3.10.Yorug’lik diodi nurlanish samaradorligini oshirish va nurlanish quvvatini kichik yuzada mujassamlash uchun qanday usullardan foydalaniladi?

2.3.11.Yorug’lik diodining degradasiya jarayoniga tafsiv bering. Bu jarayon

qaysi omillar tufayli yuz beradi va qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

2.3.12.Yorug’lik diodining asosiy parametrlarini sanab ko’rsating va ularni qisqacha tafsivlang.

2.3.13.Yorug’lik diodining afzalliklari va kamchiliklari nimada? Ularga

qisqacha tafsiv bering.

2.3.14.Lazer diodining tuzilishi va ish prinsipiga tafsiv bering. Bu prinsip kvant mexanikasining qaysi fundamental qoidalariga asoslanadi?

2.3.15.Lazer diodi nurlanishining xususiyatlariga tafsiv bering.

2.3.16.Ikki yoqlama geterotuzilishli lazer diodining energetik diagrammasini chizib ko’rsating, bu turdagi lazer diodining ish jarayonini tafsivlang.

2.3.17.Lazer diodining volt-amper va vatt-amper xarakteristikalariga tafsiv bering.

2.3.18.Tashqi muhit haroratining o’zgarishi lazer diodi nurlanish spektri va quvvatiga qanday ta’sir etadi?

2.3.19.Bir modali va ko’p modali lazer diodlarining spektral xarakteristikalarini tafsivlang. Bu xarakteristikalar yorug’lik diodining spektral xarakteristikasidan qanday farq qiladi?

2.3.20.Bir modali lazer diodlarining qanday turlari mavjud? Ularning ish xususiyatlarini tafsivlang.

2.3.21.Optik signallarni to’lqin uzunligi bo’yicha zichlashtirishda bir modali lazer diodlarining qaysi turlaridan foydalaniladi?

2.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash

Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan yorug’lik manbalari – yorug’lik diodlari va lazer diodlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlariga oid o’quv materiallari o’rganildi. Yorug’lik manbalarining parametrlarini hisoblash bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.

2.5. Foydalaniladigan adabiyotlar

2.1. Ubaydullayev R.R. Volokonno–opticheskiye seti. -M.: Ekotrendz, 2000. 67 s.

2.2. Optik aloqa asoslari: O’quv qo’llanma. G.X. Mirazimova, t.f.n., dosent R.I. Isayev mas’ul muharrirligi ostida. - Toshkent, TATU bosmaxonasi, 2006. -136 b.

2.3. Nosov Yu.R. Optoelektronika. – M.: Radio i svyaz, 1989. -232 s.

2.4. Fedorov N.D. Elektronnыye priborы SVCh i kvantovыye priborы. – M.:Radio i svyaz, 1979. -386s.

2.5. Ignatov A.N. Optoelektronnыye priborы i ustroystva. – M.: Ekotrendz, 2006.-270 s.

2.6. Opticheskiye sistemы peredachi: Uchebnik dlya vuzov/B.V. Skvorsov, V.I. Ivanov, V.V. Kruxmalev i dr.; Pod red. V.I. Ivanova.-M.: Radio i svyaz, 1994 – 224 s..

2.7. Friman R. Volokonno–opticheskiye sistemы svyazi:Perevod s angliyskogo pod red. N.N. Slepova.–M.: Texnosfera, 2003. -380 s.

2.6. Nazariy qism

Yarim o’tkazgichli yorug’lik manbalari - yorug’lik diodi va lazer diodi uchun o’rinli bo’lgan quyidagi miqdoriy munosabatdan foydalanib, nurlanuvchi fotonlar energiyasi hn ni aniqlaymiz.

hn=ΔW_m.e.s.(2.1)

U holda nurlanish chastotasi

, (2.2)

nurlanish to’lqin uzunligi

(2.3)

miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi.

Lazer diodining nurlanish quvvati

, (2.4)

nurlanish to’lqin uzunligi va nurlanish quvvatining haroratning o’zgarishi tufayli o’zgarishlari esa, mos ravishda

, (2.5)

(2.6)

miqdoriy munosabatlar bilan aniqlanadi.

2-topshiriqni bajarish bo’yicha misol keltiramiz:

Yorug’lik manbai (yorug’lik diodi yoki lazer diodi) nurlanish to’lqin uzunligi va nurlanish quvvatini tafsivlovchi quyidagi parametrlar berilgan bo’lsin:

ΔW=1,9 eV; N_f=5∙10¹⁵ 1/s;

; ; .

Ushbu yorug’lik manbaining quyidagi parametrlari qiymatlarini aniqlang:

hn=?; n=?; l=?; P_nurl=?;Dl=?; DP=?

Masalaning yechimi:

(2.1) miqdoriy munosabatga ko’ra yorug’lik manbai tomonidan nurlanadigan fotonlar energiyasini aniqlaymiz:

U holda (2.2) va (2.3) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, nurlanish chastotasini

va nurlanish to’lqin uzunligini topamiz:

(2.4) miqdoriy munosabatdan foydalanib, yorug’lik manbai nurlanish quvvatini aniqlaymiz:

(2.5) va (2.6) miqdoriy munosabatlarga ko’ra, mos ravishda nurlanish to’lqin uzunligi va nurlanish quvvatining haroratning 40⁰ K ga o’zgarishiga mos kelgan o’zgarishlarini topamiz.

Shunday qilib, haroratning ortishi nurlanish to’lqin uzunligining ortishiga va nurlanish quvvatining esa kamayishiga olib keladi. Buning sababi shundaki, haroratning ortishi energetik sathlar oralig’ining ortishiga va buning natijasida yarim o’tkazgich man etilgan energetik sohasining torayishiga va nurlanish to’lqin uzunligining ortishiga olib keladi.

3 – amaliy mashg’ulot

TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARIDA QO’LLANILADIGAN

FOTOQABULQILGICHLARNING ASOSIY PARAMETRLARINI HISOBLASH

3.1. Mashg’ulotning maqsadi

Fotoqabulqilgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlarini o’rganish, ularni hisoblash usullarini o’zlashtirish.

3.2. Topshiriq

3.2.1. Mashg’ulotga tayyorlanishda quyidagi o’quv materiallarini o’rganish va 3.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga javob tayyorlash zarur (ulardan 6 ta savolga javob yozma ravishda bayon etilishi kerak):

NS ning 3.3.1-3.3.4 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [3.1] ning 78-79 betlarida, [3.2] ning 82-83 va 75-betlarida bayon etilgan.

3.3.6-3.3.8 bandlar bo’yicha: o’quv materiali ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

3.3.9 -3.3.10 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [3.1] ning 81-82 betlarida, [3.2] ning 77-79 betlarida bayon etilgan.

3.3.11-3.3.15 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [3.1] ning 85-86 betlarida va ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

3.3.16-3.3.20 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [3.3] ning 339-340 betlarida va ma’ruzalar konspektida bayon etilgan.

3.2.2. O’zingizga tegishli variant (n) bo’yicha fotodiodning quyidagi jadvalning 2-9 ustunlarida keltirilgan parametrlari bo’yicha uning oxirgi ustunida ko’rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.

3.1-jadval. Topshiriq variantlari

n	P_nurl_mVT	DW^yom_m.e.s _eV	N_f,	æ	h	a	M	I_f,_mkA	Qiymatlari aniqlanadigan parametrlar
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	-	1,46	1,4∙10¹⁵	0,2	0,8	0,7	-	-	n, l, R_nurl,I_f,S_l, DW^fd_m.e.s
2	0,42	-	2,8∙10¹⁵	0,3	0,7	0,8	-	-	DW^yo^m_m.e.s, n, l, R_nurl,I_f,S_l, DW^fd_m.e.s
3	0,54	0,8	-	0,2	0,8	0,7	-	-	n, l, N_f,I_f,S_l, DW_m.e.s
4	1,3	1,46	-	-	0,8	0,7	-	894	n, l, N_f,æ_,S_l, DW^fd_m.e.s
5	0,46	1,46	-	0,3	-	0,7	-	224	n, l, _,h_,S_l, DW^fd_m.e.s
6	0,54	-	4,2∙10¹⁵	0,2	-	a	-	672	DW^yo^m_m.e.sn,l, _,S_l, DW^fd_m.e.s
7	1,49	0,93	-	0,2	0,7	0,8	-	717	n, l, N_f,S_l, M, DW^fd_m.e.s
8	6,4	-	5∙10¹⁶	0,2	0,7	0,8	1000	3,14	DW_m.e._c , n, l, I_f,S_l, DW^fd_m.e.s
9	-	1,46	10¹⁴	0,2	0,7	0,8	10⁴	-	n, l, R_nurl,I_f,S_l, M, DW^fd_m.e.s
10	0,117	1,46	-	0,2	0,7	0,8	5∙10⁴	-	n, l, N_f ,I_f, S_l, DW^fd_m.e.s

3.1-jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: æ – fotodiod sirtining yorug’lik nurini qaytarish koeffisiyenti; h– fotodiodda sodir bo’ladigan fotoelektrik o’zgarishlarning samaradorligini ifodalovchi kattalik (kvant samaradorligi); a– fotodiod sirtiga tushgan yorug’lik nurlanishining uning xajmida yutilgan ulushini ko’rsatuvchi, son qiymati birdan kichik bo’lgan o’lchamsiz kattalik; M – asosiy zaryad tashuvchilarning ko’chkisimon ko’payishini ifodalovchi koeffisiyent; I_f – fotodiod orqali oqib o’tadigan fototok; S_l - fotodiodning spektral sezgirligi; DW^yom_m.e.s va DW^fd_m.e.s – mos ravishda yorug’lik manbai va fotodiod tayyorlangan yarim o’tkazgich materiali man etilgan energetik sohalarining kengligi.

3.3. Nazorat savollari:

Quyidagi savollarga yozma ravishda javob bering:

3.3.1. Optik signallarni qabul qiluvchi modulning vazifasi va tuzilishini tushuntiring.

3.3.2. Optik signallarni qabul qiluvchi modulda qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarga qanday talablar qo’yiladi?

3.3.3. Fotoqabulqilgichlar qanday materiallardan tayyorlanadi?

3.3.4. Optik aloqa tizimlarida fotoqabulqilgichning qanday turlaridan foydalaniladi?

3.3.5. Fotodiodning volt-amper xarakteristikalari oilasini tafsivlang.

Uni qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalash mumkin.

3.3.6. Fotodiodning energetik xarakteristikasini tafsivlang.

3.3.7. Fotodiodning spektral xarakteristikasini tafsivlang.

3.3.8. Fotodiodning tezkorligi qanday omillar bilan belgilanadi?

Ularni tafsivlang. Fotodiodning chegaraviy chastotasiga ta’rif bering va uni aniqlash usulini tafsiflang.

3.3.9. Fotodiodning kvant samaradorligi koeffisiyentiga ta’rif bering.

3.3.10. Fotodiodning sezgirlik parametrlariga ta’rif bering. Ushbu parametrlarning qiymati qaysi omillar bilan belgilanadi?

3.3.11. Fotodiodning qanday turlari mavjud? Ularga qisqacha tafsiv bering.

3.3.12. p – i – n fotodiodining tuzilishi va ish prinsipini tafsivlang. Bu turdagi fotodiodning afzalliklari nimada?

3.3.13. Ko’chkili fotodiodning tuzilishi va ish prinsipini tafsivlang. Bu turdagi fotodiodning afzallik va kamchiliklari nimada?

3.3.14. Ko’chkili fotodiodning volt – amper xarakteristikasini tafsivlang. Uni qanday miqdoriy munosabat bilan ifodalash mumkin?

3.3.15.Ko’chkili fotodiodning sezgirligi qanday munosabat bilan aniqlanadi?

3.3.16. Fototranzistorning tuzilishi va ish prinsipini tushuntiring.

3.3.17. Fototranzistorning volt-amper xarakteristiklari oilasini tafsivlang.

3.3.18. Fototranzistorning sezgirligi qanday munosabat bilan aniqlanadi?

3.3.19. Fototranzistorning afzallik va kamchiliklari nimada?

3.3.20. p-i-n fotodiodi, ko’chkili fotodiod hamda fototranzistorlarga ularni tolali optik aloqa tizimlarida qo’llash nuqtai nazaridan qiyosiy tafsiv bering.

3.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash

Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlariga oid o’quv materiallari o’rganildi. p-i-n fotodiodi va ko’chkili fotodiodlarning parametrlarini hisoblash bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.

3.5. Foydalaniladigan adabiyotlar

3.1. Ubaydullayev R.R. Volokonno–opticheskiye seti. -M.: Eko– Trendz, 2000 – 267 s.

3.2. Optik aloqa asoslari: O’quv qo’llanma. G.X. Mirazimova, t.f.n., dosent R.I. Isayev mas’ul muharrirligi ostida.-Toshkent, TATU bosmaxonasi,2006.

3.3. Ignatov A.N. Optoelektronnыye priborы i ustroystva. – M.: Eko-Trendz, 2006 – 270 s.

3.6. Nazariy qism

1. Yorug’lik nurlanishi ta’sirida fotodiodda hosil bo’ladigan fototok quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

I_f=q(1-æ)αh N_f =q(1-æ) αhP_nurl/hn, (3.1)

bu yerda q – elektron zaryadi, q = 1,6*10^-19 Kl;

æ - fotodiodning yorug’likka sezgir sirti yuzasining qaytarish koeffisiyenti;

α – fotodiod sirtiga tushgan yorug’lik nurlanishining uning hajmida yutilgan ulushini ko’rsatuvchi, son qiymati birdan kichik bo’lgan o’lchamsiz kattalik;

h - fotodiodda sodir bo’ladigan fotoelektrik o’zgarishlarning samaradorligini ifodalovchi kattalik. Kvant samaradorligi deb ataladigan bu kattalik fotodiod sirtiga tushgan bitta foton xisobiga hosil bo’ladigan elektron – kovak juftlarining o’rtacha sonini ko’rsatadi:

h=N_{e – k}/N_f
.(3.2)

Fotodiodda yutilgan fotonlar ta’sirida hosil bo’lgan elektron-kovak juftlarining barchasi ham hajmiy zaryad sohasiga yetib kelolmasligini va fototok hosil bo’lishida ishtirok etmasligini e’tiborga olinsa, bu kattalikning son qiymati 1 dan kichik bo’ladi (yuqori sifatli kremniyli fotodiodning kvant samaradorligi 0,8 ga yetishi mumkin).

N_f= R_nurl/hn - fotodiod sirtiga vaqt birligi ichida tushayotgan fotonlar soni;

R_nurl- fotodiod sirtiga tushayotgan nurlanishning quvvati;

hn - fotonlar energiyasi;

h – Plank doimiysi, 6,62×10^-34 Dj×s;

n- yorug’lik chastotasi.

2. Fotoqabulqilgichlarning, jumladan, fotodiodning tok bo’yicha sezgirligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

. (3.3)

Bu kattalik fotodiod orqali oqib o’tadigan tokning (uning asosiy qismini fototok tashkil etadi) fotodiod sirtiga tushayotgan yorug’lik quvvatiga nisbatini ko’rsatadi.

Fotoqabulqilgich (fotodiod) ning integral sezgirligi

(3.3¢)

va spektral sezgirligi

(3.3¢¢)

ni farqlaydilar.

(3.1) ifodani e’tiborga olsak, fotodiodning spektral sezgirligi uchun quyidagi munosabatga kelamiz:

. (3.4)

n=S₀/l ekanligini hisobga olsak va to’lqin uzunligi l ni mkm larda o’lchasak, bu ifodani quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:

(3.4¢)

(3.4¢) ifodadan ko’rinadiki, fotodiodning spektral sezgirligi æ, α va h kattaliklarining qiymatiga bog’liq. æ- kattalikning qiymati qanchalik kichik hamda α va h kattaliklarning qiymatlari qanchalik katta bo’lsa, fotodiodning sezgirligi shunchalik katta bo’ladi.

Ushbu ifodadan, birinchi qarashda yorug’likning to’lqin uzunligi l ni oshirish yo’li bilan sezgirlik qiymatini istalgancha oshirish mumkindek ko’rinadi. Biroq fotonlar energiyasi

hn≥DW^fd_m.e.s(3.5)

munosabatni qanoatlantirish zarurligini e’tiborga olsak (bu ifodada DW^fd_m.e.s– fotodiod tayyorlangan yarim o’tkazgich man etilgan energetik sohasining kengligi) to’lqin uzunligining qiymati

(3.5¢)

uy harorati sharoitida kremniyli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s=1,12 eV) ~ 1,1 mkm, germaniyli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s =0,72 eV) ~ 1,72 mkm, InGaAsP yarim o’tkazgichli fotodiod uchun (DW^fd_m.e.s=0,8 eV) ~ 1,55 mkm qiymat bilan cheklanganligi ma’lum bo’ladi.

3. Yorug’lik manbatidan tarqalayotgan va optik tola bo’ylab fotoqabulqiligich sirtiga tushayotgan nurlanish quvvatining o’rtacha qiymati quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:

(3.6)

4. Yorug’lik nuralanishi fotoqabulqilgich - fotodiod sirtiga tushib, unda elektron kovak juftlarini generasiyalashi va fototok hosil qilishi uchun uning tarqibidagi fotonlar energiyasi quyidagi shartni qanoatlantirish zarur:

. (3.7)

Agar yorug’lik manbai uchun

munosabat o’rinli ekanligini e’tiborga olsak, fotoqabulqilgichning yorug’lik manbai bilan spektral jihatdan muvofiqligini ifodalovchi (3.7) munosabat quyidagi ko’rinishni oladi:

DW^fd_m.e.s<DW^YoM_m.e.s. (3.8)

3- topshiriqni bajarish bo’yicha misol keltiramiz:

Yorug’lik manbai – yorug’lik diodi yoki lazer diodi hamda fotodiodni tafsivlovchi quyidagi parametrlar berilgan bo’lsin:

;;æ=0,2;a = 0,8;h=0,7

Fotodiod sirtiga tushayotgan yorug’lik nurlanishining va fotodiodning quyidagi parametrlarini aniqlang.

DW^YoM_m.e.s=?; n=?; l=?; I_f=? S_l =?; ΔW^FD_m.e.s.=?

Masalaning yechimi:

3.1. Yorug’lik manbaining nurlanish quvvati uchun o’rinli bo’lgan (3.6) miqdoriy munosabatdan foydalanib, nurlanish tarkibidagi fotonlar energiyasini aniqlaymiz:

3.2. miqdoriy munosabatdan foydalanib, yorug’lik manbai tayyorlangan yarim o’tkazgich materiali man etilgan energetik sohasining kengligini, nurlanish chastotasini va to’lqin uzunligini aniqlaymiz:

3.3. (3.1) miqdoriy munosabatdan foydalanib, fotodioddan oqib o’tadigan fototok qiymatini aniqlaymiz:

3.4. (3.3¢¢) miqdoriy munosabatdan foydalanib, fotodiodning spektral sezgirligini aniqlaymiz:

3.5. (3.8) miqdoriy munosabatdan foydalanib, fotodiod man etilgan energetik sohasining kengligi quyidagi munosabatni qanoatlantiradigan yarim o’tkazgich materialidan tayyorlanishi kerakligini aniqlaymiz:

<DW^YoM_m.e.s, yani DW^fd_m.e.s<0.8 eV.

4 – amaliy mashg’ulot

RAQAMLI TOLALI OPTIK ALOQA TIZIMLARINING

REGENERASIYALASH UCHASTKASI UZUNLIGINI HISOBLASH VA LINIYH TRAKTINI TUZISH

4.1. Mashg’ulotning maqsadi

Raqamli tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktini, optik signallarni regenerasiyalash jarayonini, optik regenetorlarning tuzilish prinsipini o’rganish. Optik liniya traktining regenerasiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash usullarini o’zlashtirish.

4.2. Topshiriq

4.2.1. Mashg’ulotga tayyorlanishda quyidagi o’quv materiallarini o’rganish va 4.3 paragrafda keltirilgan nazorat savollari (NS) ga javob tayyorlash zarur (ulardan 6 ta savolga javob yozma ravishda bayon etilishi kerak):

NS ning 4.3.1.-4.3.7 bandlar bo’yicha: o’quv materiali, [4.1] ning 95-100 betlarida, [4.2] ning 103-112 betlarida, [4.3] ning 186-190 betlarida bayon etilgan.

NS ning 4.3.8-4.3.12 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [4.1] ning 100-107 betlarida, [4.2] ning 209-211 betlarida, [4.4] ning 13-18 betlarida bayon etilgan.

NS ning 4.3.13-4.3.18 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [4.3] ning 45 va 146-177 betlarida bayon etilgan.

NS ning 4.3.17 band bo’yicha: o’quv materiali [4.1] ning 33-44, 37 betlarida bayon etilgan.

4.2.2. O’zingizga tegishli variant (n) bo’yicha quyidagi jadvalning 2-12 ustunlarida keltirilgan parametrlari bo’yicha uning oxirgi ustunida ko’rsatilgan parametrlari qiymatlarini aniqlang.

4.1-jadval. Topshiriq variantlari

№	B₀, bit/s	E_p, dB	YoM ning turi	Δl, nm	FQQ ningturi	L_tr, km	a, dB/km	τ_n, ps/nm∙km	l_qu,km	HKS	ΔT, grad	Qiymatlari aniqlanadi-gan para-metrlar
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	8,5·10⁶	42	YD	30	pin FD	200	0,35	6	2	ha	10	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
2	34·10⁶	40	LD	0,5	pin FD	225	0,28	7	4	yo’q	15	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
3	140·10⁶	34	LD	1	KFD	250	0,21	4	6	ha	20	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
4	8,5·10⁶	43	LD	0,4	pin FD	275	0,3	2,5	2	yo’q	25	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
5	155·10⁶	34	LD	1	pin FD	300	0,19	5	4	ha	30	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
6	622·10⁶	39	LD	0,5	KFD	325	0,25	8	6	yo’q	10	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
7	2,5·10⁹	28	LD	0,6	KFD	350	0,2	3	2	ha	15	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
8	8,5·10⁶	43	YD	40	pin FD	150	0,29	4,5	4	yo’q	20	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
9	34·10⁶	40	LD	0,45	pin FD	400	0,27	2	6	ha	25	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
10	140·10⁶	34	LD	0,3	KFD	175	0,22	5,5	2	yo’q	30	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
11	155·10⁶	34	LD	0,5	pin FD	450	0,21	3,5	4	ha	10	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
12	622·10⁶	45	LD	0,25	KFD	425	0,23	8,5	6	yo’q	15	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
13	2,5·10⁹	29	LD	0,2	KFD	375	0,24	6,5	2	ha	20	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
14	8,5·10⁶	43	YD	25	pin FD	125	0,26	8	4	yo’q	25	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
15	34·10⁶	40	LD	0,35	pin FD	500	0,31	7,5	6	ha	30	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
16	140·10⁶	34	LD	0,5	pin FD	475	0,32	9	2	yo’q	10	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,N_lr
17	155·10⁶	34	LD	0,4	pin FD	550	0,33	10	4	ha	15	l_ru,n_a.y.u, a_ru,τ, l_ru.maks,_,N_lr

4.1 - jadvalni tuzishda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: V₀– optik signalni liniyaga uzatish tezligi; E_p– energetik potensial; YoM – yorug’lik manbai; YD – yorug’lik diodi; LD – lazer diodi; Δl – nurlanish polosasining kengligi; FD – fotodiod; pin FD – p-i-n turdagi fotodiod FD; KFD – ko’chkili fotodiod; L_tr– tolali optik aloqa liniya traktining uzunligi; a – so’nish koeffisiyenti; τ_n – normallashtirilgan dispersiya; l_qu – optik kabelning qurilish uzunligi; HKS – haroratni kompensasiyalovchi sxema; ΔT – haroratning o’zgarishi; n_a.y.u – ajralmaydigan ulagichlar soni; a_ru – regenerasiyalash uchastkasidagi so’nish; l_ru – regenerasiyalash uchastkasi uzunligi; l_ru.maks – regenerasiyalash uchastkasining maksimal uzunligi.

4.3. Nazorat savollari:

Quyidagi savollarga yozma ravishda javob bering:

4.3.1. Raqamli tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktiga ta’rif bering.

4.3.2. Optik aloqa liniya traktida regenerator va kuchaytirgichlarni qo’llashda qanday farq bor?

4.3.3. Optik liniya traktida regeneratorlardan qanday maqsadda foydalaniladi?

4.3.4. Optik regeneratorlar qanday alohida xususiyatlarga ega?

4.3.5. Optik signallarni regenerasiyalash jarayonini tushuntiring.

4.3.6. Raqamli optik regeneratorlarning umumlashgan tuzilish sxemasini tushuntiring.

4.3.7. Optik regeneratorlarning tuzilishi va ish prinsipini vaqt diagrammalari asosida tushuntiring.

4.3.8. Optik kuchaytirgichlar qanday xususiyatlarga ega?

4.3.9. Optik kuchaytirgichlarning qanday turlarini bilasiz?

4.3.10.Optik kuchaytirgichlar qanday asosiy parametrlar bilan tafsivlanadi?

4.3.11.Aralashma tolali optik kuchaytirgichlarning tuzilishi va ish prinsipini tushuntiring.

4.3.12. Nega yarim o’tkazgichli optik kuchaytirgichlar keng qo’llaniladi?

4.3.13. Optik kuchaytirgichlar vazifasiga ko’ra qanday turlarga bo’linadi?

4.3.14.Tolali optik liniya traktining regenerasiyalash uchastkasi uzunligini ifodalovchi miqdoriy munosabatini keltiring va tafsivlang.

4.3.15. Regenerasiyalash uchastkasi uzunligining to’g’ri tanlanganligi optik

tolaning qaysi parametrlari orqali tekshiriladi?

4.3.16.Ajralmaydigan optik ulagichlar soni qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

4.3.17. Energetik potensial tushunchasiga ta’rif bering.

4.3.18. Tolali optik liniya traktida signalni uzatish sifatiga qanday omillar ta’sir qiladi?

4.3.19. Regenerasiyalash uchastkasidagi yo’qotishlar yig’indisi qanday miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi?

4.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash

Tolali optik aloqa tizimlarining (TOAT) liniya traktiga oid o’quv materiallari o’rganildi. Regenerasiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash va TOAT liniya traktini tuzish bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.

4.5. Foydalaniladigan adabiyotlar

4.1. Optik aloqa asoslari: O’quv qo’llanma. G.X. Mirazimova, t.f.n., dosent R.I. Isayev mas’ul muharrirligi ostida.-Toshkent, TATU bosmaxonasi, 2006.- 136 b.

4.2. Opticheskiye sistemы peredachi: Uchebnik dlya vuzov/B.V. Skvorsov, V.I. Ivanov, V.V. Kruxmalev i dr.; Pod red. V.I. Ivanova.- M.: Radio i svyaz, 1994. -224 s.

4.3. Friman R. Volokonno–opticheskiye sistemы svyazi: Perevod s angliyskogo pod red. N.N. Slepova.–M.: Texnosfera, 2003.-380s.

4.4. Berganov I.R. Proyektirovaniye lineynogo trakta VOSP. Metodicheskoye posobiye. Tashkent, rotaprint TEIS.-54 s.

4.6. Nazariy qism

Tola bo’ylab tarqalayotgan yorug’lik nurlanishining so’nishidan kelib chiqqan holda optik liniya traktidagi mavjud barcha yo’qotishlarni hisobga olsak, regenerasiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash quyidagi miqdoriy munosabat bilan aniqlanadi:

l_ru£ (E_p-a_a.u*n_a.u-a_ay.u*n_ay.u-a_t-a_V)/a, (4.1)

bu yerda E_p=r_uz-r_qq, ya’ni uzatilgan va qabul qilingan signal sathlari orasidagi farq bo’lib, u tolali optik uzatish tizimining energetik potensialini ifodalaydi, u dB larda o’lchanadi (E_p ning qiymati tegishli variantda beriladi);

a-optik tolaning so’nish koeffisiyenti, dB/km (uning qiymati variantda beriladi);

n_a.u-ajraladigan ulagichlar soni (ularning soni 2 ga teng bo’lib, optik tolaning kirish va chiqishida o’rnatiladi);

a_a.u=0.25dB, ajraladigan ulagichlardagi yo’qotishlar, dB;

n_ay.u-ajralmaydigan ulagichlar soni;

a_ay.u=0.05dB, ajralmaydigan ulagichlardagi yo’qotishlar, dB;

a_t- xaroratning o’zgarishi bilan optik tolada hosil bo’ladigan yo’qotishlarning qiymati, dB;

a_V-vaqt o’tishi bilan regenerasiyalash uchastkasi komponentlari (nurlanish manbai-kabel-fotoqabulqilgich) xarakteristikalarining yomonlashuvi bilan bog’liq bo’lgan yo’qotishlarning qiymati, dB;

a_t va a_Vqiymatlari mos ravishda 4.1va 4.2-jadvallardan aniqlanadi.

4.1-miqdoriy munosabatda ajralmaydigan ulagichlarning soni noma’lum bo’lgani uchun, ushbu formulani quyidagi ko’rinishga keltiramiz:

n_ay.u= l_ru/ l_qu – 1, (4.2)

bu yerda: l_qu-kabelning qurilish uzunligi, km (uning qiymati tegishli variantda beriladi);

(4.2) ni (4.1) ga qo’yib, quyidagi natijaviy munosabatlarga kelamiz

l_ru£[E_p-a_a.u*n_a.u-a_ay.u (l_ru/l_qu–1)-a_t-a_V]/a;

l_ru*a+ a_ay.u l_ru/l_qu£ E_p-a_a.u*n_a.u+a_ay.u-a_t-a_V;

l_ru£ (E_p-a_a.u*n_a.u+a_ay.u-a_t-a_V)/(a+ a_ay.u/ l_qu); (4.3)

Tolali optik uzatish tizimi parametrlarining xaroratga bog’liq ravishda o’zgarishidan hosil bo’ladigan yo’qotishlarning qiymatlari 4.2-jadvalda keltirilgan.

4.2-jadval

Tolali optik uzatish tizimi parametrlarining xaroratga bog’liq ravishda o’zgarishidan hosil bo’ladigan yo’qotishlarning qiymatlari

Xaroratni kompensasiyalovchi sxemaning qo’llanilishi	Xaroratning o’zgarishi, ΔT⁰	a_t yo’qotishlarining qiymati, dB
Yo’q	10…30	4
Yo’q	10	2
Ha	10…30	1
Ha	10	0

Boshlang’ich ma’lumotlardan nurlanish manbai va fotoqabulqilgich turlarini bilgan xolda (tegishli variantda beriladi) 4.3-jadvaldan a_Vning qiymati aniqlanadi.

4.3-jadval

Nurlanish manbai va fotoqabulqilgich kombinasiyasiga bog’liq xolda vaqt o’tishi bilan elementlarning degradasiyasidan hosil bo’ladigan yo’qotishlarning qiymatlari

Nurlanish manbai va fotoqabul qilgich kombinasiyasi

YD+ pinFD

YD+KFD

LD+pinFD

LD+ KFD

a_{v, dB}

2….3

3…4

4…5

4…6

Olingan qiymatlardan foydalanib, (4.3) miqdoriy munosabatlardan regenerasiyalash uchaskasi uzunligi, so’ng (4.2) miqdoriy munosabatlardan esa ajralmaydigan ulagichlar soni n_a.y.u.aniqlanadi.

Regenerasiyalash uchastkasi uzunligi tug’ri tanlanganligi yo’qotishlar yig’indisi va dispersiya bo’yicha tekshiriladi.

Regenerasiyalash uchastkasidagi yo’qotishlar yig’indisi a_ru quyidagi miqdoriy munosabatlardan aniqlanadi:

a_ru=al_ru+n_au*a_au+n_a.y.u*a_a.y.u+a_t+a_v (4.4)

bunda a_ru£ E_p(4.5)

shart bajarilishi kerak, aks xolda l_runi hisoblashda noto’g’ri natijaga kelinadi.

Regenerasiyalash uchastkasi uzunligining to’g’riligi optik tolaning dispersiya xususiyatlari orqali ham tekshiriladi.

Dispersiyani hisobga olgan xolda regenerasiyalash uchastkasining maksimal uzunligi quyidagi miqdoriy munosabat orqali aniqlanadi:

l_{ru maks}= 0,25/ τ*B (4.6)

bu yerda B–liniya traktidagi uzatish tezligi, bit/s; mBnB turdagi optik liniya kodlari taktli chastotani m/n martaga ortishiga olib keladi. Masalan, 1V2V, 2V4V kodlari qo’llanilganda taktli chastota, shunga mos tarzda signallarni liniyaga uzatish tezligi ham 2 martaga ortadi:

V=2V₀, bit/s,

τ - optik tola dispersiyasining o’rtacha kvadratik qiymati, s/km.

Bir modali optik tolaning normallashtirilgan o’rtacha kvadratik dispersiyasi τ_n, ns/(nm*km) yoki ps/(nm*km) larda o’lchanadi.

τ ning qiymati bu xolda quyidagicha aniqlanadi:

τ =K*Δl*τ_n_,(4.7)

bu yerda τ_nning o’lchamlari ns/(nm*km) berilsa , k=10^-12ga,

τ_nning o’lchamlari ps/(nm*km) berilsa , k=10^-9ga teng.

Δl- optik nurlanishning polosa kengligi, nm (uning qiymatlari tegishli variantda beriladi).

Hisoblash natijasi asosida olingan regenerasiyalash uchastkasi uzunligi

l_{ru maks}³l_ru(4.8)

shartni qanoatlantirishi kerak.

Hisoblangan renenerasiyalash uchastkasi uzunligi l_ru(4.5) va (4.8) shartlarining birontasini xam qanoantlantirmasa, u xolda l_runi takroriy hisoblash kerak.

Hisoblashlar yakunida hisoblangan regenerasiyalash uchastkasida optik ulagichlarni joylashtirish (4.1 rasm) va trassaning tuzilish sxemalarini (4.2 rasm) chizish joiz. Buning uchun liniya traktida o’rnatiladigan liniya regeneratorlarining sonini aniqlash kerak:

N_lr= (L_mp /l_ru)-1 (4.9)

bu yerda L_mp– liniya traktining uzunligi, km (uning qiymatlari tegishli variantda beriladi) ;

l_ru– hisoblangan regenerasiyalash uchastkasi uzunligi, km.

UzOM QqOM

A-OU OK AY-OU₁OK AY-OU₂ AY-OU_nOK A-OU

. . .

l_{qu ,}km

4.1-rasm. Hisoblangan regenerasiyalash uchastkasining tuzilish sxemasi

OQ-A OK LR-1 OK LR-2 OK OK LR-n OK OQ -B

l_ru,km

L_mp, km

4.2 rasm. Tolali optik liniya traktida regeneratorlarni joylashtirish sxemasi

4-topshiriqni bajarish bo’yicha misol keltiramiz

Raqamli tolali optik aloqa tizimining quyidagi boshlang’ich parametrlari berilgan bo’lsin:

1.	Uzatish tezligi	V₀, bit/s	155*10⁶
2.	Energetik potensial	E_p, dB	34
3.	Nurlanish manbaining turi		LD
4.	Nurlanish spektrining kengligi	Δl, nm	3
5.	Fotoqabulqilgich turi		p-i-n fD
6.	Tolali optik aloqa liniya traktining uzunligi	L_mp_,km	614
7.	So’nish koeffisiyenti	a, dB/km	0.22
8.	Normallashtirilgan dispersiya	τ_n, ps/nm*km	5
9.	Kabelning qurilish uzunligi	L_q.u, km	4
10.	XKS ning qo’llanilishi		xa
11.	Xaroratning o’zgarishi	∆T⁰	20

Raqamli tolali optik aloqa tizimining liniya traktini tafsivlovchi quyidagi parametrlarning son qiymatlarini aniqlang:

l_ru, n_a.y.u, a_ru, τ, l_ru.maks,N_lr

Topshiriqni bajarish bo’yicha ko’rsatmalarda berilganidek a_a.u= 0,25 dB;

a_a.y.u= 0,05dB; n_{a. y}= 2.

4.2 va 4.3 jadvallardan: a_t= 1dB; a_v=4dB.

(4.3) miqdoriy munosabatlardan regenerasiyalash uchastkasi uzunligini aniqlaymiz:

l_py≤ ( 34 – 0,25 *2 + 0,05 – 1 – 4 ) / ( 0,22 + 0,05/4); km.

l_py≤ 122,8 km.

(4.2) – miqdoriy munosabatlardan ajralmaydigan ulagichlar sonini hisoblaymiz:

n_a.y.u = 122,8/4 – 1 = 29,7 ≈ 30

(4.4) – miqdoriy munosabatlardan foydalanib, hisoblangan regenerasiyalash uchastkasidagi yo’qotishlar yig’indisi a_runi hisoblaymiz:

a_ru= 0,22* 122,8 + 2* 0,25 + 30*0,05 + 1 + 4 ≈ 34 dB.

a_ru≤ E_p shart bajarildi, ya’ni a_ru= E_p

Demak, l_pyning qiymati to’g’ri tanlangan.

l_pyqiymatini optik tolaning dispersiya xususiyatlari orqali tekshiramiz.

(4.7) miqdoriy munosabatlardan dispersiyaning o’rtacha kvadratik qiymati aniqlanadi (variant bo’yicha Δl=0,3 nm): V=2*V₀=2*155 Mbit/s=310 Mbit/s

(4.6) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, regenerasiyalash uchastkasining maksimal uzunligini aniqlaymiz:

Hisoblash natijasi bo’yicha l_{py maks}≥ l_pyshart bajarildi.

So’nish bo’yicha hisoblangan l_pyqiymatini optimal deb olamiz.

(4.9) miqdoriy munosabatlardan foydalanib, liniya traktida joylashtiriladigan liniya regeneratorlari (LR) sonini aniqlaymiz:

N_lr= L_mp/ l_py- 1 = 614/122,8 – 1 = 4

Hisoblashlar natijasida aniqlangan regenerasiyalash uchastkasining va liniya traktining tuzilish sxemalarini chizamiz:

UzOM QqOM

A-OU OK AY-OU₁OK AY-OU₂ AY-OU₃₀OK A-OU

l_qu=4km

4.1-rasm. Hisoblangan regenerasiyalash uchastkasining tuzilish sxemasi

OQ-A OK LR-1 OK LR-2 OK OK LR-4 OK OQ -B

l_{ru =}122,8km

L_tr= 614 km

4.2–rasm. Tolali optik liniya traktida regeneratorlarni joylashtirish sxemasi

5 – amaliy mashg’ulot

OPTIK KUCHAYTIRGICHLARNING TURLARINI O’RGANISH, ULARNING ISH PRINSIPI, XARAKTERISTIKA VA PARAMETRLARINI QIYOSIY TAXLIL ETISH

5.1. Mashg’ulotning maqsadi

Optik kuchaytirgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlarini o’rganish. Tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktida ularning qo’llanilish usullarini o’zlashtirish.

5.2. Topshiriq

5.2.1. Mashg’ulotga tayyorlanishda quyidagi o’quv materiallarini o’rganish va 5.3 bo’limda keltirilgan nazorat savollariga javob tayyorlash (ulardan 6 savolga yozma ravishda javob berish) zarur:

5.3.1-5.3.4 bandlar bo’yicha: o’quv materiali, [5.1] ning 86-93 betlarida, [5.2] ning 250-252 betlarida bayon etilgan.

5.3.5-5.3.8 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [5.2] ning 252-255 betlarida, [5.3] ning 191-200 betlarida bayon etilgan.

5.3.9-5.3.11 bandlar bo’yicha: o’quv materiali [5.4] ning 250-255, [5.5] ning 185-214 va [5.6] ning 181-202 betlarida bayon etilgan.

5.3. Nazorat savollari:

Quyidagi savollarga yozma ravishda javob bering:

5.3.1. Optik kuchaytirgich qanday qurilma? Undan qaysi maqsadlarda foydalaniladi?

5.3.2. Optik kuchaytirgichlarning ish mexanizmi qanday fundamental fizik

jarayonlardan foydalanishga asoslangan?

5.3.3. Optik kuchaytirgichlarning qanday turlari mavjud?

5.3.4. Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning tuzilishi va ish mexanizmini tushuntiring.

5.3.5. Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning xarakteristika va parametrlarini tavsiflang.

5.3.6. Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning qanday xillari mavjud? Ularga qiyosiy tavsif bering.

5.3.7. Yorug’likning Raman sochilishiga asoslangan optik kuchaytirgichning ish mexanizmini tushuntiring. Bu turdagi optik kuchaytirgichning afzallik va kamchiliklari nimada?

5.3.8. Yarim o’tkazgichli optik kuchaytirgichning afzallik va kamchiliklari nimada?

5.3.9. Yarim o’tkazgichli optik kuchaytirgich tolali optik aloqa tizimlarida qanday maqsadlarda qo’llaniladi?

5.3.10.Aralashmali tolali, Raman sochilishiga asoslangan va yarim o’tkazgichli kuchaytirgichlarning xarakteristika va parametrlariga qiyosiy tavsif bering.

5.3.11.Optik kuchaytirgichning kuchaytirish koeffisiyenti, kuchaygan spontan nurlanish quvvati, shovqin omili kabi parametrlari uchun miqdoriy munosabatlar yozing va ularga tavsif bering.

5.3.12. Optik kuchaytirgichlar optik liniya traktida bajaradigan vazifasiga mos xolda qanday turlarga bo’linadi?

5.4. Amaliy mashg’ulotga yakun yasash

Optik kuchaytirgichlarning tuzilishi, ish prinsipi, xarakteristika va parametrlariga oid o’quv materiallari o’rganildi. Tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktida optik kuchaytirgichlarni turli tiplarining qo’llanilishi bo’yicha amaliy ko’nikmalar egallandi.

5.5. Foydalaniladigan adabiyotlar

5.1.Ubaydullayev R.R. Volokonno–opticheskiye seti. -M.: Ekotrendz, 2000. -267 s.

5.2. Ignatov A.N. Optoelektronnыye priborы i ustroystva. – M.: Eko-

trendz, 2006.-270 s.

5.3. Friman R. Volokonno–opticheskiye sistemы svyazi:Perevod s angliyskogo pod red. N.N. Slepova.–M.: Texnosfera, 2003.-380 s.

5.4. Ivanov A.B. Volokonnaya optika: komponentы, sistemы peredachi,

izmereniya. –M,: Kompaniya SAYRUS SISTEMS, 1999 – 487 s.

5.5. Sklyarov O.K, Sovremennыye volokonno-opticheskiye sistemы peredachi.

Apparatura i elementы. –M.: Solon R, 2001. – 280 s.

5.6. Dmitriyev S.A., Slepov N.N. Volokonno- opticheskaya texnika::

Sovremennoye sostoyaniye i perspektivы. Uchebnik dlya vuzov. - S.: SRTTS

PGATI, 2007.

5.6. Nazariy qism

5.6.1. Optik kuchaytirgichlar va ularning turlari

Ko’p kanalli optik tizimlarni tuzish, shuningdek regeneratorlar orasidagi masofani uzaytirishga urinish optik kuchaytirgichlarni rivojlanishiga sabab bo’ldi. Optik kuchaytirgichlar nolga teng bo’lmagan siljigan dispersiyali bir modali NZDSF tolalarining afzalliklari tufayli qimmat regenerasiyalash tizimlarini qo’llamaslik imkonini yaratadi va optik tola bo’ylab uzatiladigan axborot xajmini keskin oshiradi.

Regeneratorlardan farqli ravishda optik kuchaytirgichlar optik signallarni elektrik signallarga aylantirib o’tirmay, kuchaytiradi. Kuchaytirgichlar optik signallarni shaklini tiklamaydi, faqatgina kuchaytiradi, buning ustiga signal tarkibiga qo’shimcha shovqinlar qo’shadi. Ko’p kanalli optik tizimlarda har bir punktda har bir optik kanal uchun alohida talab qilinsa, bir necha optik kanallar uchun bitta optik kuchaytirgich kerak bo’ladi. Oddiyligi va ishonchliligini yuqoriligi bu optik kuchaytirgichlarni afzalligidir. Shuningdek, optik kuchaytirgichlarni ishi uzatish tezligiga bog’liq emas, regeneratorlarda esa aksincha.

Optik kuchaytirgichlarni quyidagi asoslarda ishlab chiqarish mumkin:

- aralashma optik tolalar asosidagi kuchaytirgichlar,

- yorug’likning Raman sochilishiga asoslangan optik kuchaytirgichlar,

- yarim o’tkazgichli p-n o’tish asosidagi kuchaytirgichlar.

5.6.2. Aralashmali tolali optik kuchaytirgichlar

Bu turdagi optik kuchaytirgichlarda ularning ish xususiyatlarini belgilovchi yuqorida ko’rib o’tilgan majburiy nurlanish va energetik sathlarining teskari egallanganligi jarayonlari kvars shishasidan tayyorlangan optik tolani erbiy, prazeodiniy, tuliy kabi noyob yer elementlari atomlari bilan legirlash (kiritish) yo’li bilan hosil qilinadi.

Kremniydan tayyorlangan, o’zagi erbiy bilan legirlangan bir modali toladan iborat kuchaytirgichlar keng tarqalgan. Bunday kuchaytirgichlar EDFA kuchaytirgichlari deyiladi. EDFA kuchaytirgichlarning kuchaytirish sohasi keng 1530 nm dan 1560 nm gacha. Aralashma tolali optik kuchaytirgichning tuzilishi 5.1-rasmda ko’rsatilgan.

5.1-rasm. Aralashma tolali optik kuchaytirgichning tuzilishi.

Aralashma tolali optik kuchaytirgichning ishlash prinsipi quyidagicha: kuchsiz, so’ngan optik signallar faqat bir yo’nalishda (chapdan-o’ngga) uzatishni ta’minlovchi (teskari yo’nalishda uzatmaydigan) optik izolyator orqali (2) optik filtrlar blokiga kelib tushadi (3). Filtrlar lazerga tashqi optik kuch berish (nakachka) chastotasida yorug’lik tarqalishini oldini oladi. So’ng optik signallar katushka ko’rinishida ishlangan taxminan 25-100 metrli aralashma tolali kabel kesimiga kelib tushadi (4). Tolaning bu uchastkasi qarama-qarshi tomonga o’rnatilgan yarim o’tkazgich lazerning (5) kuchli uzluksiz nurlanishiga uchraydi. Tashqi optik kuch beruvchi lazerdan tashqi optik kuch to’lqini (6) aralashmali tolaga uzatiladi. Tashqi optik kuch to’lqini aralashma atomlarini qo’zg’atadi. Kirishdagi signallar kuchsiz bo’lgani uchun aralashma atomlarini qo’zg’algan holatdan yorug’lik nurlanishi bilan asosiy holatga induksiyalangan (majburiy) o’tishi ro’y beradi. Selektiv tarmoqlagich (7) kuchaytirilgan foydali signalni (8) chiqish tolasiga (9) yo’naltiradi. Chiqishdagi qo’shimcha optik izolyator (10) chiqishdan teskari, tarqoq signallarni optik kuchaytirgichning aktiv sohasiga tushishini oldini oladi.

Kuchaytirgichning aktiv sohasi o’zagi aralashmalar bilan legirlangan bir modali tola hisoblanadi. Aktiv sohaga tashqi lazer orqali optik kuch berilishidan erbiy aralashmasining uch sathli atom tizimi hosil bo’ladi (5.2-rasm).

5.2-rasm. Aralashma tolali optik kuchaytirgichning uch sathli atom

tizimining energetik diagrammasi

Tashqi optik kuch natijasida atomlar asosiy A sathdan qo’zg’algan V sathga o’tadi. Tashqi optik kuch berish energiyasi

ΔW=hf (A*V), (5.1)

tashqi lazerning λ=980 nm to’lqin uzunligiga mos keladi. Elektronlarning V sathda yashash vaqti 1 mks ni, 2-o’ta barqaror S sathdagi o’rtacha yashash vaqti – 10 ms ga teng. Shu sababdan elektron ixtiyoriy tarzda yuqori sathlardan quyi sathlarga o’tadilar. Elektronlar V sathdan oraliq S sathga o’tadi. S sathda elektronlar yetarli darajada ko’p, ya’ni teskari invers joylashganda, S sathdan A sathga o’tish boshlanadi va bunda vujudga kelgan fotonlardan xarakat yo’nalishi tola o’zagi o’qining yo’nalishi bilan mos kelgan qismi o’z yo’lida shunday atomlar bilan uchrashadi va spontan nurlanish hosil bo’ladi. Kuchaygan spontan nurlanish axborot tashishda ishtirok etmaydi va optik kuchaytirgichlar uchun shovqin vazifasini o’taydi.

Agar l=980 nm li to’lqin uzunligida damlash yo’li bilan olingan shunday teskari egallangan muhitga 1530...1560 nm to’lqin uzunligidagi kogerent signal nurlanish bilan ta’sir etilsa, bu nurlanishning har bir fotoni o’z energiyasini yo’qotgani holda elektronning V sathdan asosiy A sathga majburiy o’tishini yuzaga keltiradi. Bunday o’tish natijasida aynan shunday chastotaga, qutblanishga va tarqalish yo’nalishiga ega bo’lgan foton qo’zg’algan atomlar bilan uchrashib, ularning har biri o’z energiyasini yo’qotgani holda bittadan yangi foton hosil qiladi. Shunday qilib, bir xil chastotali, fazali va qutblanishli yangi fotonlar hosil bo’ladi. Shu tariqa signal nurlanishining induksiyalangan majburiy kuchayishi sodir bo’ladi.

Kuchaytirgich ishining xususiyatlari ko’proq aralashma turiga va signallarni kuchaytirishi kerak bo’lgan to’lqin uzunligi diapazoniga bog’liq.

5.6.3. Tolali optik kuchaytirgichning xarakteristika va parametrlari

Kuchaytirish koeffisiyenti kirish signallarini amplitudasiga va to’lqin uzunligiga bog’liq. Kirish signallarining amplitudasi oshishi bilan kuchaytirish pasayadi va chiqishdagi signal to’yinishga intiladi (5.3-rasm).

5.3-rasm. Kirish optik signallari quvvatining turli qiymatlarida kremniy asosidagi EDFA kuchaytirgichlarining kuchaytirish koeffisiyenti.

5.4-rasm. Kuchaytirgich kirishiga kuchaytirish uchun DWDM signallari berilgandagi chiqish quvvatining (signal va shovqin) egriligi: a) kremniy asosidagi kuchaytirgichlar (1540 nm oralig’ida signal shovqin nisbati pasayishi kuzatiladi; b) ftor-tsirkonat asosidagi kuchaytirgichlar.

Optik kuchaytirgichlar kuchaytirilayotgan signallarga qo’shimcha shovqin kiritadi. Natijada signal/shovqin nisbati pasayadi, optik kuchaytirgichli oraliq punktlar soni chegaralanadi. Shuning uchun kuchaytirgichlar bilan birgalikda regeneratorlarni ham qo’llash kerak.

Xozirgi kunda kremniy va ftor-sirkonat asosidagi EDFA kuchaytirgichlari mavjud. Kremniy asosidagi kuchaytirgichlarning kuchaytirishi koeffisiyenti turli to’lqin uzunliklarida bir tekis emas. Kuchaytirishning bir me’yorda emasligi bir optik kanalning boshqasiga qaraganda signal/shovqin nisbatini yomonlashuviga olib keladi (5.4-rasm).

Kremniy asosidagi kuchaytirgichlarning signal/shovqin nisbati ba’zi kanallarda yuqori (5.4,a-rasm), lekin ayniqsa 1540 nm to’lqin uzunlikdagi kanallarda signal/shovqin nisbati kichik.

Spektr bo’yicha zichlashtiriladigan uzatish tizimlarining 1545 nm dan yuqoridagi kanallarining shovqindan himoyalanganligi yuqori, boshqa 1540 nm dagi kanallarning shovqindan himoyalanganligi kichik bo’ladi. Shovqindan himoyalanganlik, signal/shovqin nisbati bir me’yorda o’zgarishini ta’minlash uchun ftor-sirkonat asosidagi kuchaytirgichlardan foydalanish kerak. Ftor-sirkonat asosidagi optik kuchaytirgichlarning kuchaytirishini to’lqin uzunligiga bog’liqlik xarakteristikasi tekis o’zgaradi. Xozirgi kunda ishlab chiqaruvchilar kamchiliklarni yo’qotish, bunday kuchaytirgichlarni kelgusida yanada takomillashtirish, shovqin sathi kichik, yuqori puxtalilikka ega EDFA kuchaytirgichlarini ishlab chiqarish ustida ish olib bormoqdalar.

5.6.4. Yorug’likning Raman sochilishiga asoslangan

optik kuchaytirgichlar

Bu turdagi optik kuchaytirgichning ish prinsipi katta quvvatli damlovchi yorug’lik to’lqinining optik tolaning nobirjinsliklaridagi sochilish chog’ida u bilan bir xil yoki qarama-qarshi yo’nalishda tarqalayotgan kuchsiz signal bilan o’zaro ta’sirlashuvidan foydalanishga asoslangan. Bunday ta’sirlashuv jarayonida signalning muayyan spektral diapozonning markazi damlovchi to’lqin chastotasi w_d ga nisbatan signal chastotasi w_c qadar siljigan bo’ladi:

w_r=w_d - w_s_.(5.2)

Bu chastotaviy siljish Raman siljish deb ataladi.

Quyidagi 5.5-rasmda to’lqin uzunligining 1470-1620 nm oralig’i uchun kvars tolali optik kuchaytirgichi kuchaytirish koeffisiyenti va kuchsiz signal chastotasi (to’lqin uzunligi) orasidagi bog’lanish, ya’ni kuchaytirgichning AChX tasvirlangan, xarakteristika quvvati 100 va 200 mVt ga teng bo’lgan 1440 nm li damlash to’lqin uzunligi uchun keltirilgan.

Rasmdan ko’rinadiki, to’lqin uzunliklarining oralig’i taxminan 30 nm ni tashkil etadi va S diapozonga mos keladi, biroq xarakteristika notekis bo’lgani uchun bunday kuchaytirgichlardan juda zich zichlashtirilgan (DWDM) tizimlarda foydalanish uni tekislash choralarini ko’rinishini talab etadi.

5.5-rasm. Raman kuchaytirgichning spektri

Signal intensivligi I_c damlash intensivligi I_d ga qaraganda kichik bo’lgan hol uchun kuchayish koeffisiyenti bu turdagi kuchaytirgichlar uchun quyidagi munosabat bilan aniqlanadi.

G₀=yexp(g·P_daml·a_eff/A_eff) (5.3)

Bu yerda P_daml=I_daml·A_eff damlash quvvati, a_eff va A_eff – damlash quvvati, a_eff va A_eff mos ravishda optik tolaning effektiv uzunligi va ko’ndalang kesimi, g optik kuchaytirgich amplitudaviy – chastotaviy xarakteristika-sining effektivligi.

Kuchaytirish koeffisiyenti damlash quvvatining P_daml=1 Vt qiymatigacha quvvatning ortishi bilan chiziqli tarzda ortadi. So’ngri u damlash quvvatining bir necha Vt qiymatlarida to’yinishga chiqadi.

Raman kuchaytirgichlarining odatiy quvvatining 1 Vt ga yaqin qiymatlarida ularning kuchaytirish koeffisiyenti 17-30 dB oralig’ida yotadi. Bunda damlash quvvatining ortishi bilan kuchaytirish koeffisiyentining kamayishi, to’yinishi kuzatiladi. Biroq amaliyotda damlash quvvatining 100-200 mVt li pastroq sathlaridan foydalaniladi va bu holda kuchaytirish koeffisiyenti 4-8 dB oraliqda yotadi.

Raman optik kuchaytirgichda 1300 nmli optik signallarini kuchaytirish uchun 1060 nmli to’lqin uzunlikka ega bo’lgan lazerdan, to’lqin uzunligi 1550 nm li signallarni kuchaytirish uchun esa, 1320 yoki 1443 nm ga teng lazerlaridan foydalaniladi.

Bu turdagi kuchaytirgichlar yetarli darajada keng polosali (5-10 TGs) bo’lsalarda, AChX notekisligi tufayli, ulardan qisqa davomiylikka ega bo’lgan optik impulslarini kuchaytirish uchungina foydalanish mumkin. WDM tizimlarida kuchaytirish chog’ida amplitudaviy – chastotaviy xarakteristikasini tekislash talab etiladi.

Biroq keyingi vaqtda tarkibiga germaniy aralashmalari kiritilgan maxsus tolali yorug’lik uzatgichidan foydalanishga asoslangan yuqori samarali Raman kuchaytirgichlari ishlab chiqildi. Shu sababdan bu turdagi kuchaytirgichlar tolali optik uzatish tizimlarida foydalanish nuqtai nazardan borgan sari muhim ahamiyat kasb etib bormoqda. Jumladan erbiyli tolali kuchaytirgich va Raman kuchaytirgichlarining turli xil kombinasiyalaridan iborat duragay kuchaytirgichlarni yaratish va ishlab chiqish ustida ishlar olib borilmoqda.

5.6.5. Yarim o’tkazgichli optik kuchaytirgichlar

Yarim o’tkazgichli lazer kuchaytirgichlar ikki kamchiligi tufayli keng tarqalmagan. Ularni yorug’lik nurlantiruvchi aktiv qatlami 1 mkm qalinlikka ega, bu esa yorug’lik oqimlarining katta qismini kirish tolasidan aktiv qatlamga tushishini chegaralaydi (bir modali tolalarning diametri 9 mkm). Natijida oqimlar yo’qoladi va foydali kuchaytirish koeffisiyenti kamayadi. Kirishdagi tola bilan aktiv qatlam orasida linzalar joylashtirib, kuchaytirgichning foydali kuchaytirish koeffisiyentini oshirish mumkin. Lekin, bu kuchaytirgich tuzilishini yanada murakkablashtiradi.

Shuningdek, yarim o’tkazgichli kuchaytirgichlarning kuchaytirishi nurlanish qutblanishini yo’nalishiga bog’liq. Optik tolada qutblanishni nazorat qilishning iloji yo’qligi, bunday kuchaytirgichlarda 4-8 dB gacha yo’qotishlarga olib keladi. Shuning uchun yarim o’tkazgichli kuchaytirgichlarni yorug’lik nurlanish manbalari bilan birgalikda ishlab chiqarilgandagina qo’llash kerak. Bu nurlanish quvvatini oshirish maqsadida qilinadi.

5.6.6. Optik kuchaytigichlarning qiyosiy tavsifi va

ularni qo’llash usulari.

Optik kuchaytirgichlar parametrlarining qiyosiy tavsifi

Parametrlarning nomi	Optik kuchaytirgichlarning turi
	Aralashmali tolali optik kuchaytirgichlar	Raman kuchaytirgichi	Yarim o’tkazgichli kuchaytirgich
	Optik parametr
Kuchaytirish sohasi, nm	1530-1570	1300-1330, 530-1570	940-960, 1300-1330, 1530-1570
Kuchaytirish koeffisiyenti, dB	30-45	4-8 (R_kir=100-200 mVtda) 17-30 (R_kir=1 mVt da)	25
Kuchaytirish koeffisiyentining noteksligi, dB	±0,3	±0,8	±0,5
To’yinish quvvati P_{chiq. to’y}, Vt	0,8-0,9	Bir necha Vt	8 mVt
Shovqin koeffisiyenti nf, dB	3¸5	2¸3	5,8¸6
Damlash lazerining parametrlari
Damlash to’lqin uzunligi	965	1060 (1300 nmli signalni kuchaytirish uchun)
Damlash oralig’i (polosasi), mkm	1´100	1320 yoki 1443 (1550 nmli signalni Kuchaytirish uchun)
Elektr parametrlari
Ishchi kuchlanish, V Damlash toki, mA Iste’mol quvvati Vt(20^o S da)	5¸7 12	~10	1,5 (2,25¸5) 150-300 2,25¸5
Umumiy tavsiflari
O’lchamlari, nm Og’irligi, kg	115´12´165 0,3		37´18´15 0,05

5.6.7. Optik kuchaytirgichlarning parametrlari

Optik kuchaytirgichlar quyidagicha belgilanadi:

5.6-rasm. Optik kuchaytirgichlarning belgilanishi

Optik kuchaytirgichlar quyidagi parametrlar orqali aniqlanadi:

1. To’yinish quvvati R_t.chiq-maksimal chiqish quvvatini aniqlaydi.

Maksimal quvvat 36dBq (4 Vt)dan oshishi mumkin.

2. Kuchayish koeffisiyenti:

g=10lg P_{s. chiq}/P_{s. kir}, (5.4)

bu yerda, P_c.chiq- chiqish signalining quvvati;

P_{c. kir}- kirish signalining quvvati

Kuchayish »40dB gacha yetishi mumkin.

3. Shovqin-faktor NF kuchaytirgich kirishidagi signal/shovqin nisbatini chiqishdagi signal/shovqin nisbati orqali aniqlanadi:

NF=(P_c.kir/P_shov.kir)/(P_c.chiq/P_shov.chiq). (5.5)

NF=5-6 dB.

5.6.8. Tolali optik aloqa tizimlarining liniya traktida optik kuchaytirgichlarning qo’llanilish usullari

Optik kuchaytirgichlar vazifasiga qarab dastlabki, liniya va quvvat kuchaytirgichlariga bo’linadi.

Old, dastlabki kuchaytirgichlar regenerator kirishida o’rnatiladi va signal/shovqin nisbatini oshirishga yordam beradi. Juda kichik sahli (-45...-30 dBq) signallarni kuchaytirishga mo’ljallangan.

Liniyaviy kuchaytirgichlari signal buzilishlarini bartaraf etish zaruriyati bo’lmasa, regeneratorlar o’rnini bosishi mumkin.

Quvvat kuchaytirgichlari lazer uzatgichlarning chiqishida o’rnatiladi va oraliq kuchaytirish punktlari orasidagi masofani uzaytirishga yordam beradi.

$Описание: C:\Users\user\Desktop\2014-05-07_081803 - копия.jpg$

5.7-rasm. Optik kuchaytigichlarni qo’llash usulari

ADABIYOTLAR RO’YXATI

1. Ubaydullayev R.R. Volokonno–opticheskiye seti-M.: Eko– Trendz, 2000.

2. Optik aloqa asoslari: O’quv qo’llanma. G.X. Mirazimova, t.f.n., dosentR.I. Isayev mas’ul muxarrirligi ostida.-TATU, 2006.

3. Nosov Yu.R. Optoelektronika. – M.: Radio i svyaz, 1989.

4. Fedorov N.D. Elektronnыye priborы SVCh i kvantovыye priborы. – M.:Radio i svyaz, 1979.

5. Ignatov A.N. Optoelektronnыye priborы i ustroystva. – M.: Eko-Trendz, 2006.

6. Opticheskiye sistemы peredachi: Uchebnik dlya vuzov/B.V. Skvorsov,

V.I. Ivanov, V.V. Kruxmalev i dr.; Pod red. V.I. Ivanova.-M.: Radio i svyaz, 1994 – 224 s.

7. Friman R. Volokonno–opticheskiye sistemы svyazi:Perevod s angliyskogo pod red. N.N. Slepova.–M.: Texnosfera, 2003.

8. Berganov I.R. Proyektirovaniye lineynogo trakta VOSP. Metodicheskoye posobiye. T. TEIS

9. Ivanov A.B. Volokonnaya optika: komponentы, sistemы peredachi,

izmereniya. –M,: Kompaniya SAYRUS SISTEMS, 1999 – 487 s.

10. Sklyarov O.K, Sovremennыye volokonno-opticheskiye sistemы peredachi.

Apparatura i elementы. –M.: Solon R, 2001. – 280 s.

11. Dmitriyev S.A., Slepov N.N. Volokonno- opticheskaya texnika:: sovremennoye sostoyaniye i perspektivы. Uchebnik dlya vuzov. - S.: SRTTS PGATI, 2007.

Ilova

MA’LUMOTNOMA

Topshiriqlarni bajarish chog’ida qo’llaniladigan ba’zi fizik doimiylarning halkaro birliklar tizimi (SI) dagi qiymati

Yorug’likning vakuumdagi tezligi, m/s

Elektronning tinch holatdagi massasi, m kg

Elektronningzaryadi, q Kl

Plank doimiysi, h J·s

Bolsman doimiysi, k J·K

1 elektron - volt, eV J

MUNDARIJA

KIRISH…………………………………………………………………………...	3
1 – amaliy mashg’ulot. Optik tolaning geometrik va fizik parametrlarini hisoblash……………………………………………………………………….…	4
2– amaliy mashg’ulot. Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan yorug’lik manbalarining parametrlarini hisoblash…………………………………………	12
3 – amaliy mashg’ulot. Tolali optik aloqa tizimlarida qo’llaniladigan fotoqabulqilgichlarning asosiy parametrlarini hisoblash………….……………..	17
4 – amaliy mashg’ulot. Raqamli tolali optik aloqa tizimlarining regenerasiyalash uchastkasi uzunligini hisoblash va liniya traktini tuzish………	23
5– amaliy mashg’ulot. Optik kuchaytirgichlarning turlarini o’rganish, ularning ish prinsipi, xarakteristika va parametrlarini qiyosiy taxlil etish …......................	32
ADABIYOTLAR RO’YXATI...............................................................................	44
Ilova …..................................................................................................................	45

“Optik aloqa asoslari” fanidan amaliy mashg’ulotlarni bajarishga oid uslubiy qo’llanma.

5311300 “Telekommunikasiya” yo’nalishi bo’yicha ta’lim oluvchi talabalar uchun.

«Telekommunikasiya texnologiyalari» fakulteti ilmiy kengashida ko’rib chiqilgan va nashrga tavsiya etilgan

(2014 yil 26 fevral 6-sonli bayonnoma).

Tuzuvchilar:

N.Yu. Yunusov;

G.X. Mirazimova;

D.X. Ibatova.

Mas’ul muxarrir:

R.I.Isaev

Musahhih:

N.D.Yulanova

«ALOQACHI» matbaa markazida nashr etilgan

Toshkent axborot texnologiyalari universiteti

Toshkent sh., Amir Temir ko’chasi, 108