Авторы: Н. Юнусов, Г.Х. Миразимова, Д.Х. Ибатова.
Под редакцией к.т.н., профессора Р.И. Исаева.
Сборник заданий и методических указаний к практическим занятиям по дисциплине «Основы оптической связи» / ТУИТ. Ташкент, 2014г., 48 стр.
Целью сборника заданий и методических указаний является укрепление теоретических знаний по базовым элементам оптических систем связи и приобретение навыков по расчёту их параметров, длины регенепационного участка и построению линейного тракта цифровых систем оптических систем связи.
В условиях развития и реструктризации экономики страны, подготовка свободно мыслящих и высоко квалифицированных молодых специалистов, владеющих новыми высокими технологиями является одной из стратеги-ческой целью страны. Для достижения этой цели требуется создание и издание соответствующей учебной литературы, в частности, учебно-методических пособий, обучающих такие технологии на основе задач, отмеченных в Национальной программе подготовки кадров.
Настоящий сборник заданий и методических указаний по их выполнению посвящен на изучение активных и пассивных элементов систем оптической связи и усвоению методов расчета их параметров.
Сборник заданий и методических указаний предназначен для студентов, обучающихся по направлению «5311300 –Телекоммуникация».
Рецензенты:
- внутренний:
Профессор кафедры «Электроника и радиотехника» Абдуллаев А.М.
- внешний:
Начальник отдела «UNICON.UZ» Берганов И.Р.
© Ташкентский университет информационных технологий. 2014 год.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что в соответствии с учебным планом направления образования “5311300 - Телекоммуникация”, предусмотрено проведение практических занятий по дисциплине «Основы оптической связи» в объёме 18 часов. Данное методическое пособие к проведению практических занятий по этой дисциплине направлено определению содержания и эффективной организации этих занятий.
Практические занятия проводятся в виде выполнения заданий по опорным темам дисциплины «Основы оптической связи». Задания включают в себя вопросы, связанные с изучением и расчетом устройств, принципов работы, характеристик и параметров оптоэлектронных и оптических приборов (источников излучения, фотоприёмников, оптических усилителей), применяемых в оптических системах связи, а также оптического волокна и структуры линейного тракта. Каждое задание, выполняемое с конкретно определённой целью по теме одного из разделов изучаемой дисциплины и рассчитано на 4 часа состоит из двух этапов – предварительной теоретической подготовки студента к практичекому занятию и выполнения им индивидуального задания в виде задачи.
Первая часть заданий, выполняется студентом в виде предварительной подготовки к практическому занятию, проводимому по календарному плану этих занятий в виде изучения соответствующей литературы и ответов на контрольные вопросы.
Выполнение второй части задания начинается с решения типовых задач во время практического занятия при помощи преподавателя и заканчивается самостоятельным решением студентом своего индивидуального задания. Она выполняется студентом согласно своему варианту номер которого соответствует последней цифре его номера в списке в журнале посещаемости группы.
Студент готовит отчет, состоящий из первой и второй частей по каждому заданию и защищает его в присутствии студентов учебной группы. Результаты по выполнению практических занятий в виде заданий студентов оцениваются в зависимости от срока и качества их выполнения на основе рейтинговой системы.
Надеемся, что настоящее методическое пособие предназначенное на формирование практических навыков по дисциплине «Основы оптической связи» и состоящий из заданий, методических указаний по их выполнению, справочных сведений, необходимых при выполнении заданий, а также ссылок на литературу способствует эффективной организации аудиторной и самостоятельной деятельности студентов по данному виду занятий, а добросовестное и своевременное выполнение заданий предусмотренных пособием дает возможность усвоить им учебный материал в требуемой степени.
Авторы
1-ое практическое занятие
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
1.1. Цель занятия
Изучение устройств, принципов работы, геометрических и физических параметров одномодовых и многомодовых волокон, усвоение методов их расчёта.
1.2. Задание
1.2.1.При подготовке к занятию необходимо изучить следующие учеб-ные материалы и подготовить ответы на контрольные вопросы (КВ), приве-денные в параграфе 1.3 (ответы на 6 вопросов из них должны быть изложены письменно):
К пунктам КВ:1.3.1-1.3.12. Учебный материал изложен на 11-17 страницах [1.1] и на страницах 3-9, 24-27, 27-33 [1.2].
К пунктам КВ:1.3.12-1.3.16. Учебный материал изложен на страницах 17-21 [1.2] и на страницах 33-38 [1.2].
К пунктам КВ:1.3.17-1.3.25 . Учебный материал изложен на страницах 22-27, 28-34 [1.1] и на страницах 38-45 [1.2].
1.2.2. По заданным параметрам оптического волокна, указанным в 3-8
столбцах таблицы 1.1, необходимо определить значения параметров оптического волокна, приведенных в последнем (9) её столбце согласно номеру своего варианта n
Таблица 1.1. Варианты задания
|
N |
Типы оптических волокон |
n 1 |
N2 |
Δn,, (%) |
D, Мкм |
l, нм |
l, км |
Параметры оптического волокна, значения которых следует определить |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Ступенчатый, многомодовый |
1,54 |
1,52 |
- |
50 |
850 |
20 |
Dn, θ п.в.о., NA, V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τступ., DF |
|
2
|
Ступенчатый, многомодовый |
1,54
|
1,52
|
-
|
62,5
|
1310
|
40
|
Dn, θп.в.о.., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τступ., DF
|
|
3 |
Ступенчатый, многомодовый |
1,54
|
1,52
|
-
|
50
|
1310
|
30
|
Dn, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τступ., DF
|
|
4 |
Ступенчатый, одномодовый |
1,47
|
-
|
0,36 |
8
|
1550
|
80 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τступ., DF
|
|
5 |
Ступенчатый, одномодовый |
1,47
|
-
|
0,36
|
9
|
1310
|
70
|
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τступ., DF
|
|
6 |
Градиентный, многомодовый |
1,47
|
- |
0,36
|
62,5 |
850
|
20 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF |
|
7 |
Градиентный, многомодовый |
1,46
|
-
|
1,25
|
50
|
850 |
40 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
|
8 |
Градиентный многомодовый |
1,46
|
- |
1,25 |
50 |
1310 |
30 |
n2, θп.в.о.,., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
|
9 |
Градиентный, многомодовый |
1,46 |
-
|
1,25 |
50 |
850 |
40 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
|
10 |
Градиентный многомодовый |
1,47
|
-
|
2,1
|
62,5
|
850 |
30
|
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
|
11 |
Градиентный многомодовый |
1,47 |
- |
2,1 |
62,5 |
1310 |
20 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
|
12 |
Градиентный, многомодовый |
1,47 |
- |
2,1 |
62,5 |
850 |
30 |
n2, θп.в.о., NA,V, Nm, λотс, αпогл., αрасс., τград, DF
|
При составлении таблицы 1.1 использованы следующие обозначения: n1 и n2 – показатели преломления сердцевины и оболочки оптического волокна соответственно; Dn – относительная разность показателей преломления n1 и n2, выраженная в процентах; qкр – критический угол падения луча света на границу двух прозрачных сред, при котором наблюдается полное внутреннее отражение луча; d – диаметр сердцевины оптического волокна; l – длина волны оптического излучения; NA – числовая апертура; V – нормированная частота, lотс – длина волны отсечки; αпогл. и αрасс. – затухание оптического излучения за счет поглощения и рассеяния в оптическом волокне; tступ. и tград. – результирующая дисперсия в ступенчатом и градиентном волокне соответственно; l – длина оптической линии; DF – полоса пропускания оптического волокна.
1.3. Контрольные вопросы:
|
1.3.1.
|
Поясните роль оптического волокна в волоконно-оптических системах связи. |
|
1.3.2. |
Какие типы оптических волокон, применяемых в оптических системах связи вы знаете? Дайте их краткую характеристику. |
|
1.3.3.
|
Какими стандартами оптических волокон пользуются в современных волоконно-оптических системах связи. Дайте им краткую характеристику. |
|
1.3.4.
|
Поясните суть закона Снеллиуса, выражающего зависимость между падающим и преломлённым углами светового луча, падающего на поверхность границы двух оптических сред. |
|
1.3.5.
|
Каким соотношением определяется один из важных параметров оптического волокна – относительная разность показателей преломления? |
|
1.3.6. |
Приведите соотношение, определяющее угол полного внутреннего отражения светового луча от поверхности границ оптических сред. Поясните его сущность. |
|
1.3.7. |
Дайте определение апертурному углу и числовой апертуре. |
|
1.3.8.
|
Какими количественными соотношениями определяются числовые апертуры оптических волокон со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления? |
|
1.3.9.
|
Дайте определение нормированной частоте. Каким количественным соотношением она определяется? |
|
1.3.10.
|
Каким соотношением определяется число мод для ступенчатого волокна? |
|
1.3.11.
|
Каким соотношением определяется число мод для градиентного волокна? |
|
1.3.12. |
Дайте определение длине волны отсечки? Поясните способы определения длины волны отсечки для ступенчатого одномодового волокна и для оптического кабеля. |
|
1.3.13.
|
Какими основными физическими процессами характеризуется оптическое волокно? |
|
1.3.14.
|
Перечислите факторы, влияющие на затухание оптического излучения в оптическом волокне? |
|
1.3.15.
|
Дайте определение собственным и кабельным потерям в оптическом волокне. |
|
1.3.16.
|
Из каких составляющих состоят собственные потери оптического волокна и какими соотношениями они определяются? |
|
1.3.17.
|
Дайте определение явлению дисперсии, возникающей в оптическом волокне? Какие виды дисперсии существуют? Каким соотношением определяется результирующая дисперсия? |
|
1.3.18.
|
Дайте определение межмодовой дисперсии возникающей в многомодовом оптическом волокне? Какими количественными соотношениями определяются межмодовая дисперсия для ступенчатого и градиентного оптического волокна? |
|
1.3.19.
|
Дайте определение хроматической дисперсии в оптическом волокне. Из каких составляющих она состоит? |
|
1.3.20.
|
Каким количественным соотношением определяется материальная дисперсия? Поясните его сущность. |
|
1.3.21. |
Каким количественным соотношением определяется волноводная дисперсия. Поясните его сущность. |
|
1.3.22. |
Дайте определение поляризационной дисперсии мод. За счёт каких факторов она возникает? |
|
1.3.23. |
Какие способы уменьшения дисперсии вы знаете? |
|
1.3.24.
|
Дайте определение полосе пропускания оптического волокна. Каким количественным соотношением она определяется? |
|
1.3.25.
|
На какие типы подразделяются волоконные кабели по назначению, конструкции и в зависимости от материала из которого он изготовлен?
|
1.4. Подведение итогов к практическому занятию:
Изучены учебные материалы, относящиеся к устройству, принципу работы, передающей среды оптических систем связи – оптического волокна. Приобретены практические навыки по расчету геометрических и физических параметров одномодовых и многомодовых волокон.
1.5. Используемая литература
1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно – оптические сети. - М.: Экотрендз, 2000.
-267с.
2. Оптик алоқа асослари: Ўқув қўлланма. Г.Х. Миразимова, т.ф.н., доцент
Р.И. Исаев масъул муҳаррирлиги остида.-Тошкент, ТАТУ босмахонаси,
2006.- 136 б.
1.6. Теоретическая часть
Относительное изменение показателей преломления сердцевины и оболочки оптического волокна определяется соотношением:
.
(1.6.1)
Критический угол падения луча света на границу двух прозрачных сред, при котором наблюдается полное внутреннее отражение луча определяется соотношением:
qпво = arcsin(n2/n1). (1.6.2)
Числовая апертура определяется соотношением:
NA = n0
sin qA =
n0 
, (1.6.3)
где n0, n1 и n2 – – показатели преломления воздуха, сердцевины и оболочки оптического волокна, qA - апертурный угол.
С учетом того, что n0=1, для числовой апертуры имеем:
, (1.6.4)
Эта величина для ступенчатого волокна определяется из (6.4), а для градиентного волокна по параболическому виду профиля показателя преломления определяется соотношением
,
(1.6.4¢)
где n1(0) – значение показателя преломления сердцевины волокна в оптической оси.
Нормированная частота определяется соотношением:
,
(1.6.5)
где d – диаметр сердцевины оптического волокна, l - длина волны оптического излучения, распространяемого по оптическому волокну.
Число мод, распространяемых по оптическому волокну в общем случае определяется соотношением:
N=V2/2. (1.6.6)
Для волокна со ступенчатым профилем показателя преломления оно определяется соотношением:
,
(1.6.61)
для волокна с градиентным профилем показателя преломления определяется соотношением:
(1.6.7)
Длина волны отсечки оптического излучения определяется соотношением:
.
(1.6.8)
Потери, возникающие в оптическом волокне за счет поглощения оптического излучения зависит от электрической проницаемости среды (tgd) материала оптического волокна и определяются следующим соотношением:
, дБ/км
(1.6.9)
где l - длина волны оптического излучения, tgd - тангенс угла диэлектрических потерь в оптическом волокне, n1 – показатель преломления сердцевины оптического волокна.
Потери, возникающие за счёт рассеивания оптического излучения на неоднородностях оптического волокна определяются следующим соотношением
,
дБ/км (1.6.10)
где Kр –
коэффициент рассеивания (для кварц 
).
Собственные потери в оптическом волокне определяются как сумма потерь поглощения aпогл и потерь рассеивания aрасс:
,
дБ/км (1.6.11)
Потери, происходящие в инфракрасном диапазоне спектра света в оптическом волокне определяются соотношением:
, дБ/км (1.6.12)
где C и k – постоянные коэффициенты (для кварца С=0,9 дБ/км, к = 0,7-0,9 мкм);
lик – длина волны соответствующий инфракрасному диапазону световода, lик=2,3 мкм.
Межмодовая дисперсия для оптических волокон со ступенчатым и градиентным профилями показателей преломления определяется соответственно следующими соотношениями
,
(1.6.13)
(1.6.14)
где l – длина оптической линии, км;
lс – длина межмодовой связи, км;
для «ступенчатого» волокна lс = (5¸7) км;
для «градиентного» волокна lс = (10¸15) км;
С учетом того, что длина оптической линии (длина регенерационного участка) l практически одинакова с lс, с высокой точностью можно считать, что l = lс.
В таком случае выражения (1.6.13) и (1.6.14) можно записать в виде
, нс (1.6.13¢)
, нс.
(1.6.14¢)
C учетом того,
что 
- уширение импульсов, полоса пропускания оптического волокна
рассчитывается по следующему выражению:
мГц. (1.6.15)
Приведём пример по решению задания 1:
Пусть заданы следующие параметры многомодового оптического волокна, имеющего “ступенчатый” профиль распределения показателя преломления:
n1=1,53; n2=1,51; d=62,5 мкм; l=1,3 мкм; l =24 км.
Определите значения следующих параметров, характеризующих это оптическое волокно:
Dn=?; Θпво=?; NA=?; V=?; Nm=?;
lотс=?; αпогл.=?; αрасс.=?; α=?; τступ.=?; DF=?
Решение задачи:
Относительное изменение показателей преломления серцевины и оболочки оптического волокна определяем из соотношения (1.6.1):
.
Полное внутреннее отражение светового луча от границы сердцевины и оболочки оптического волокна определяется из соотношения (1.6.2):
.
Числовую апертуру определяем из соотношения (6.4):
.
Нормированную частоту определяем из соотношения (1.6.5):
.
Количество мод определяем из соотношения (1.6.6):
.
Длину волны отсечки рассчитываем в соответствии с условием (1.6.8):
.
Из этого можно прийти к выводу, что в длинах волн 0,85-1,6 мкм привычных для волоконно-оптических систем связи это оптическое волокно не обеспечивает одномодовый режим распространения светового излучения.
Потери, возникающие за счет поглощения светового излучения в оптическом волокне определяется по соотношению (6.9). При этом если учесть, что тангенс диэлектрических потерь световода равен tgδ =0,5∙10-10, то приходим к следующему:
дБ/км .
Потери, возникающие за счёт рассеивания оптического излучения в оптическом волокне рассчитываем из соотношения (1.6.10):
.
В таком случае суммарные собственные потери в оптическом волокне будут равняться :
.
Дисперсию оптических импульсов при распространении световых импульсов по оптическому волокну определяем из соотношения (1.6.13¢) :
.
Из соотношения (1.6.15) определяем полосу пропускания оптического волокна, которая будет равняться :
.
2-ое практическое занятие
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ВОЛОКОНО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
2.1. Цель занятия
Изучение устройства, принципов работы, характеристик и параметров источников излучения светодиодов и лазерных диодов, усвоение методов их расчёта.
2.2. Задание
2.2.1. При подготовке к занятию необходимо изучить следующие учебные материалы и подготовить ответы на контрольные вопросы (КВ), приведенные в параграфе 2.3 (ответы на 6 вопросов из них должны быть изложены письменно):
К пунктам КВ: 2.3.1-2.3.3. Учебный материал изложен на страницах
73-74 [2.1] и на страницах 57-58, 63-74 [2.2].
К пунктам КВ: 2.3.4-2.3.9.Учебный материал изложен на страницах
74-77 [2.1] и на страницах 58-59 [2.2].
К пункту КВ: 2.3.10, Учебный материал изложен в конспекте лекций.
К пункту КВ: 2.3.11. Учебный материал изложен в конспекте лекций и на странице 30 [2.3].
К пунктам КВ:2.3.11-2.3.12. Учебный материал изложен в конспекте лекций и на странице 29 [2.3].
К пункту КВ: 2.3.13. Учебный материал изложен на странице 68 [2.2].
К унктам КВ: 2.3.14-2.3.16.Учебный материал изложен на страницах 60-62 [2.2] и на страницах 188-202 и 262-269 [2.4].
К пунктам КВ: 2.3.17-2.3.21. Учебный материал изложен на страницах 76-77. [2.1], на страницах 69-74 [2.2], на страницах 63-70 [2.6] и на страницах 93-117 [2.7].
2.2.2. По заданным параметрам источника излучения, указанным в 3-8
столбцах таблицы 2.1, необходимо определить значения его параметров, приведенных в последнем (9) её столбце согласно номеру своего варианта n
Таблица 2.1. Варианты задания
|
N |
Тип материала светодиода |
DWз.з, эВ |
Nф, 1/cек |
Pизл., mВт |
Dl/DT, нм/град |
DP/DT, mВт/град |
DТ, град. |
Параметры светодиода значения которых следует Определить |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Ga(1-x1)Asx1 |
1,42 |
1015 |
- |
0,3 |
0,025 |
10 |
hn, l, n, Pизл., Dl, DP |
|
2 |
Ga(1-x2)Asx2 |
1,5 |
2·1015 |
- |
0,3 |
0,025 |
20 |
hn, l, n, Pизл., Dl, DP |
|
3 |
Ga(1-x3)Asx3 |
1,6 |
4·1015 |
- |
0,3 |
0,025 |
15 |
hn, l, n, Pизл., Dl, DP |
|
4 |
Ga(1-x4)Asx4 |
1,8 |
5·1015 |
- |
0,3 |
0,025 |
30 |
hn, l, n, Pизл., Dl, DP |
|
5 |
Ga(1-x5)Asx5 |
2,02 |
3·1015 |
- |
0,3 |
0,025 |
40 |
hn, l, n, Pизл., Dl, DP |
|
6 |
In0,73Ga0,27As0,58P0,42 |
1,12 |
- |
3,2 |
0,3 |
0,025 |
10 |
hn, n, l, Nф, Dl, DP |
|
7 |
In0,58Ga0,42As0,9P0,1 |
0,8 |
- |
2,4 |
0,3 |
0,025 |
20 |
hn, n, l, Nф, Dl, DP |
|
8 |
In(1-x1)Gax1Asy1P(1-y1) |
0,72 |
- |
2,1 |
0,3 |
0,025 |
30 |
hn, n, l, Nф, Dl, DP |
|
9 |
In(1-х2)Gax2Asy2P(1-у2) |
0,9 |
- |
3 |
0,3 |
0,025 |
15 |
hn, n, l, Nф, Dl, DP |
|
10 |
In(1-х3)Gax3Asy3P(1-y3) |
0,84 |
- |
2,2 |
0,3 |
0,025 |
40 |
hn, n, l, Nф, Dl, DP |
При составлении таблицы 2.1 использованы следующие обозначения: х1, х2, х3..., у1, у2, у3...- индексы, указывающие составные доли химических элементов полупроводниковых соединений, используемых при изготовлении источников излучения, DWз.з. – ширина запрещенной зоны полупроводника, измеряемая в эВ, hn – энергия фотонов, h – постоянная Планка, n – частота фотонов, l – длина волны фотонов, Dl/DT и DP/DT - коэффициенты, указывающие отклонения длины волны излучения и мощности излучения при изменении температуры на 10 К соответственно.
2.3. Контрольные вопросы:
|
2.3.1.
|
Поясните назначение и устройство передающего модуля оптической системы связи. |
|
2.3.2.
|
Какие требования предъявляются к источникам излучения, применяемым в волоконно-оптических системах связи? |
|
2.3.3. |
Какие типы источников излучения используются в волоконно оптических системах связи? Из каких материалов они изготавливаются? |
|
2.3.4. |
Поясните устройство и принцип работы светодиода. |
|
2.3.5. |
Какими характеристиками характеризуются светодиоды? |
|
2.3.6. |
Поясните вольт–амперную характеристику светодиода. Каким количественным соотношением она описывается? |
|
2.3.7. |
Поясните ватт-амперную характеристику светодиода. Каким количественным соотношением она описывается? |
|
2.3.8. |
Поясните спектральную характеристику светодиода и способ определения ширину его спектра. |
|
2.3.9. |
Поясните диаграмму направленности светодиода. Какие меры предпринимаются для её улучшения? |
|
2.3.10. |
Какими способами пользуются для повышения эффективности излучения и локализации мощности излучения в пределах малой площади? |
|
2.3.11. |
Поясните процесс деградации светодиода. Какими факторами определяется, и каким количественным соотношением описывается этот процесс? |
|
2.3.12. |
Перечислите основные параметры светодиода и кратко опишите их. |
|
2.3.13. |
Перечислите достоинства и недостатки светодиода и кратко опишите их. |
|
2.3.14. |
Поясните устройство и принцип работы лазерного диода. На какие фундаментальные положения квантовой механики основывается этот принцип? |
|
2.3.15. |
Дайте краткую характеристику излучению лазерного диода. |
|
2.3.16.
|
Нарисуйте энергетическую диаграмму лазерного диода с двойной гетероструктурой. Поясните принцип работы лазерного диода этого типа. |
|
2.3.17. |
Поясните особенности вольт-амперной и ватт-амперной характеристик лазерного диода. |
|
2.3.18.
|
Охарактеризуйте влияние изменения температуры окружающей среды на мощность и спектр излучения лазерного диода. |
|
2.3.19.
|
Поясните особенности спектральных характеристик одномодового и многомодового лазерного диода. Чем эти характеристики отличаются от спектральной характеристики светодиода? |
|
2.3.20.
|
Какие типы одномодовых лазерных диодов вы знаете? Охарактеризуйте особенности их работы? |
|
2.3.21.
|
Какие виды одномодовых лазерных диодов используется при спектральном уплотнении оптических сигналов? |
2.4. Подведение итогов к практическому занятию
Изучены учебные материалы, относящиеся к устройствам, принципам работы, характеристикам и параметрам источников излучения – светодиодов и лазерных диодов, применяемых в волоконно-оптических системах связи. Приобретены практические навыки по расчету параметров источников излучения.
2.5. Используемая литература
2.1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно – оптические сети. - М.: Экотрендз, 2000.
-267 с.
2.2 Оптик алоқа асослари: Ўқув қўлланма. Г.Х. Миразимова, т.ф.н., доцент
Р.И. Исаев масъул муҳаррирлиги остида.-Тошкент, ТАТУ босмахонаси,
2006. -136 б.
2.3. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. – М.: Радио и связь, 1989. -232 с.
2.4. Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. –
М.:Радио и связь, 1979. -386с.
2.5. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Экотрендз,
2006.-270 с.
2,6. Оптические системы передачи: Учебник для вузов/Б.В. Скворцов,
В.И. Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И. Иванова.- М.: Радио и
связь, 1994. -224 с.
2.7. Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с английского
под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003. -380 с.
2.6. Теоретическая часть
Используя следующее количественное соотношение, справедливого для полупроводниковых источников излучения - светоизлучающего диода и лазерного диода определяем энергию излучаемых фотонов:
.
(2.6.1)
В таком случае частота излучения равна:
, (2.6.2)
длина волны излучения равна:
. (2.6.3)
Мощность излучения лазерного диода, а также изменение длины волны излучения и мощности излучения этого прибора определяется соответственно следующими соотношениями:
, (2.6.4)
,
(2.6.5)
.
(2.6.6)
Приведем пример по решению задания 2:
Пусть заданы следующие параметры, характеризующие длину волны и мощность источников излучения - светоизлучающего диода или лазерного диода:
ΔW
=1,9
эВ; Nф=5∙1015 1/с;
; 
; 
.
Определите значения следующих параметров источника излучения:
hn=?; n=?; l=?; Pизл.=?; Dl=?; DP=?
Решение задачи:
Согласно количественному соотношению (2.6.1) определяем энергию фотонов, излучаемых источником излучения:
.
Используя соотношения (2.6.2) и (2.6.3) определяем частоту излучения и длину волны излучения соответственно:
,
.
Используя количественное соотношение (2.6.4) определяем мощность излучения источника света:
В соответствии с количественными соотношениями (2.6.5) и (2.6.6) находим изменения длины волны и мощности излучения источника, соответствующие изменению температуры окружающей среды на 400 К:
,
.
Таким образом, повышение температуры приводит к удлинению длины волны излучения и к уменьшению мощности излучения источника света. Причина этого связана уширением энергетических уровней и сужением ширины запрещенной зоны полупроводника, составляющего основу источника излучения.
3-е практическое занятие
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ФОТОПРИЕМНИКОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ВОЛОКОНО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
3.1. Цель занятия
Изучение устройств, принципов работы, характеристик и параметров фотоприемников, усвоение методов их расчёта.
3.2. Задание
3.2.1.При подготовке к занятию необходимо изучить следующие учебные материалы и подготовить ответы на контрольные вопросы (КВ), приведенные в параграфе 3.3 (ответы на 6 вопросов из них должны быть изложены письменно):
К пунктам КВ:3.3.1-3.3.5. Учебный материал изложен на страницах
78-79 [3.1] и на страницах 75 и 82-83 [3.2].
К пунктам КВ:3.3.6-3.3.8.Учебный материал изложен в конспекте лекций.
К пункту КВ:3.3.9-3.3.10, Учебный материал изложен на страницах
81-82 [3.1] и на страницах 77-79 [3.2].
К пункту КВ:3.3.11-3.3.15. Учебный материал изложен на страницах
85-86 [3.1] и в конспекте лекций.
К пунктам КВ:3.3.16-3.3.20. Учебный материал изложен на страницах 339-340 [3.3] и в конспекте лекций.
3.2.2. По заданным параметрам фотоприемников, указанным в 3-8 столбцах таблицы 3.1, необходимо определить значения их параметров, приведенных в последнем (9) её столбце согласно номеру своего варианта n.
Таблица 3.1. Варианты задания
|
N |
Pизл,, мВт |
DWи.из.з , эВ |
Nф, |
æ
|
h |
a |
М |
Iф, мкA |
Параметры значения которых следует определить |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
1 |
- |
1,46 |
1,4∙1015 |
0,2 |
0,8 |
0,7 |
- |
- |
n, l, Pизл, Iф, Sl, DWфдз.з |
|
2 |
0,42 |
- |
2,8∙1015 |
0,3 |
0,7 |
0,8 |
- |
- |
DWи.из.з, n, l, Pизл,Iф, Sl, DWфдз.з |
|
3 |
0,54 |
0,8 |
- |
0,2 |
0,8 |
0,7 |
- |
- |
n, l, Nф, Iф, Sl, DWфдз.з |
|
4 |
1,3 |
1,46 |
- |
- |
0,8 |
0,7 |
- |
394 |
n, l, Nф, æ, Sl, DWфдз.з |
|
5 |
0,46 |
1,46 |
- |
0,3 |
- |
0,7 |
- |
224 |
n, l, , h, Sl, DWфдз.з |
|
6 |
0,54 |
- |
4,2∙1015 |
0,2 |
- |
a |
- |
472 |
DWи.из.з, n,l, ,Sl, DWфдз.з |
|
7 |
1,49 |
0,93 |
- |
0,2 |
0,7 |
0,8 |
- |
417 |
n, l, Nф, Sl, М, DWфдз.з |
|
8 |
6,4 |
- |
5∙1016 |
0,2 |
0,7 |
0,8 |
1000 |
314 |
DWи.из.з, n, l, Iф, Sl, DWфдз.з |
|
9 |
- |
1,46 |
1014 |
0,2 |
0,7 |
0,8 |
104 |
- |
n, l, Pизл, Iф, Sl, М, DWфдз.з |
|
10 |
0,117 |
1,46 |
- |
0,2 |
0,7 |
0,8 |
5∙104 |
- |
n, l, Nф , Iф, Sl, DWфдз.з |
При составлении таблицы 3.1 использованы следующие обозначения: æ – коэффициент отражения светового луча фоточувствительной поверхности фотодиода; h – величина, описывающая эффективность фотоэлектрических преобразований, происходящих в фотодиоде (квантовая эффективность фотодиода); a – безразмерная величина, численное значение которой меньше 1 и показывающая поглощенную долю оптического излучения, падающего на поверхность фотодиода; М – коэффициент, описывающий лавинное размножение неосновных носителей заряда в электрическом поле обратно смещенного p - n перехода; Iф – фототок, протекающий через фотодиод; Sl – спектральная чувствительность фотодиода; DWииз.з. и DWфдз.з. – ширина запрещенной зоны полупроводниковых материалов, из которых изготовлены источник излучения и фотодиод соответственно.
3.3. Контрольные вопросы:
|
3.3.1. |
Поясните устройство и назначение приемного модуля оптических сигналов. |
|
3.3.2.
|
Какие требования предъявляются к фотоприемникам, применяемым в приемном модуле оптических сигналов? |
|
3.3.3. |
Из каких материалов изготавливаются фотоприемники? |
|
3.3.4.
|
Какие типы фотоприемников используются в оптических системах связи? |
|
3.3.5. |
Поясните особенности семейства вольт-амперных характеристик фотодиода. Каким количественным соотношением она определяется? |
|
3.3.6. |
Поясните энергетическую характеристику фотодиода. |
|
3.3.7. |
Поясните спектральную характеристику фотодиода. |
|
3.3.8. |
Какими факторами определяется быстродействие фотодиода. Дайте определение граничной частоте фотодиода и поясните способ ее определения. |
|
3.3.9. |
Дайте определение коэффициенту квантовой эффективности фотоэлектрического преобразования в фотодиоде. |
|
3.3.10.
|
Дайте определение параметрам чувствительности фотодиода. Какими факторами определяются их значения? |
|
3.3.11. |
Какие типы фотодиодов существуют? Дайте им краткую характеристику. |
|
3.3.12. |
Поясните устройство и принцип работы p-i-n фотодиода. В чем заключаются достоинство этого типа фотодиода? |
|
3.3.13. |
Поясните устройство и принцип работы лавинного фотодиода. В чем заключаются достоинства и недостатки фотодиодов этого типа? |
|
3.3.14.
|
Поясните особенности семейства вольт-амперных характеристик лавинных фотодиодов. Каким количественным соотношением она описывается? |
|
3.3.15.
|
Каким соотношением определяется чувствительность лавинного фотодиода? |
|
3.3.16. |
Поясните устройство и принцип работы фототранзистора. |
|
3.3.17.
|
Поясните особенности семейства вольт-амперных характеристик фототранзистора. |
|
3.3.18.
|
Каким соотношением определяется чувствительность фототранзистора? |
|
3.3.19. |
В чем заключаются достоинства и недостатки фототранзистора? |
|
3.3.20. |
Дайте сравнительную характеристику p-i-n фотодиода, лавинного фотодиода и фототранзистора с точки зрения их применения в оптических системах связи. |
3.4. Подведение итогов к практическому занятию
Изучены учебные материалы, относящиеся к устройствам, принципам работы, характеристикам и параметрам фоториемников, применяемых в волоконно-оптических системах связи. Приобретены практические навыки по расчету параметров фотоприемнтков – p – i – n фотодиодов и лавинных фотодиодов.
3.5.Используемая литература
3.5.1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно – оптические сети. - М.: Экотрендз,
2000 – 267 с.
3.5.2. Оптик алоқа асослари: Ўқув қўлланма. Г.Х. Миразимова, т.ф.н., доцент
Р.И. Исаев масъул муҳаррирлиги остида.-Тошкент, ТАТУ босмахонаси,
2006.-136 б.
3.5.3. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Эко-
трендз, 2006 – 270 с.
3.6. Теоретическая часть
3.6.1. Фототок, образованный через фотодиод под действием оптического излучения определяется следующим количественным соотношением:
Iф=q(1-æ)αh Nф =q(1-æ) αhPизл./hn, (3.6.1)
где q – заряд электрона, q =1,6·10-6 Кл;
æ – коэффициент отражения фоточувствительной поверхности фотодиода;
a - безразмерная величина, показывающая поглощенную долю оптического излучения, падающего на поверхность фотодиода, численное значение которой меньше единицы;
η – величина, характеризующая эффективность фотоэлектрического преобразования в фотодиоде. Эта величина, называемая квантовой эффективностью, показывает среднее число электронно-дырочных пар, которые образуются за счёт одного фотона, падающего на поверхность фотодиода:
h = Nэ – д/Nф . (3.6.2)
С учётом того, что не все электронно-дырочные пары могут достичь область объёмного заряда p-n перехода и участвовать в образовании фототока, численное значение этой величины будет меньше единицы (у высококачественного кремниевого фотодиода значение квантовой эффективности может достичь значения 0,8).
-
число фотонов, падающих на поверхность фотодиода за единицу времени - за
секунду.
- мощность оптического
излучения, падающего на поверхность фотодиода;
- энергия фотонов;
3.6.2. Токовая чувствительность фотоприемников, в частности, фотодиода определяется следующим соотношением:
.
(3.6.3)
Эта величина показывает отношение тока, протекающего через фотодиод (основную часть этого тока составляет фототок) на мощность оптического излучения, падающего на поверхность фотодиода.
Различают интегральную чувствительность
,
(3.6.3`)
и спектральную чувствительность
,
(3.6.3``)
фотоприемника (фотодиода).
С учетом выражения (3.6.1) приходим к следующему соотношению для спектральной чувствительности фотодиода:
. (3.6.4)
Если учесть, что 
и измерить длину волны
излучения 
в мкм, выражение (3.6.4)
примет следующий вид:
. (3.6.4`)
Из этого выражения видно, что спектральная
чувствительность фотодиода зависит от значений величин 
. Чем меньше
значение величины æ и чем больше значения величин 
и 
, тем
больше чувствительность фотодиода.
Из выражения (3.6.4) на первый взгляд кажется, что путём увеличения длины волны излучения возможно сколь-угодно увеличить значение чувствительности прибора.
Однако, если учесть, что энергия фотонов, падающих на поверхность фотодиода должна удовлетворять условию
hν ≥ 
,
(3.6.5)
где – ширина запрещенной зоны
полупроводника, из которого изготовлен фотодиод.
В таком случае становится очевидным, что длина волны излучения определяется соотношением
(3.6.5`)
и
в условиях комнатной температуры ограничено для кремниевого фотодиода (ΔWз.зфд=1,12
эВ) значением ~ 1,1мкм, для германиевого фотодиода (ΔWз.зфд=0,72
эВ) значением 1,72 мкм, для фотодиода из InGaAsP (ΔWз.зфд=0,8
эВ) значением 
1,55мкм.
3.6.3. Среднее значение мощности оптического излучения, испускаемой источником излучения и падающей на поверхность фотодиода через оптическое волокно определяется следующим соотношением
Pизл=Nф·hν. (3.6.6)
3.6.4. Энергия фотонов в составе оптического излучения, падающих на поверхность фотоприемника – фотодиода для генерации электронно-дырочных пар и образования фототока должна удовлетворять следующее соотношение:
. (3.6.7)
Если учесть, что для источника излучения справедливо соотношение
,
(3.6.8)
приходим к следующему соотношению, выражающему спектральное согласование фотоприёмника с источником излучения
.
(3.6.9)
Приведем пример по решению задания 3:
Пусть заданы следующие параметры, характеризующие источники излучения – светоизлучающий диод или лазерный диод, а так же фотодиод:
; 
; æ=0,2; a = 0,8; h=0,7
Определите следующие параметры оптического излучения падающего на поверхность фотодиода и этого прибора
; 
=?; λ=?; Iф=?;
Решение задачи:
Используя количественное соотношение справедливое для мощности излучения источника излучения (3.6) находим энергию фотонов в составе излучения:
Используя количественное соотношение 
определяем ширину
запрещенной зоны полупроводника из которого изготавлен источник излучения,
частоту и длину волны излучения:
,
,
Используя количественное соотношение (3.6.1) определяем значение фототока текущего через фотодиод:
.
Используя количественное соотношение (3.6.3``) определяем спектральную чувствительность фотодиода:
.
Используя количественное соотношение (3.6.8) определяем ширину запрещенной зоны из которого должен быть изготовлен фотодиод :
.
4-е практическое занятие
РАСЧЕТ ДЛИНЫ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО УЧАСТКА И ПОСТРОЕНИЕ ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА ЦИФРОВЫХ ВОЛОКОНО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СВЯЗИ
4.1. Цель занятия
Изучение линейного тракта цифровых волоконно-оптических систем связи, процессов регенерации оптических сигналов, принципа построения оптических регенераторов. Усвоение методов расчёта длины регенерацион-ного участка оптического линейного тракта.
4.2. Задание
4.2.1.При подготовке к занятию необходимо изучить следующие учебные материалы и подготовить ответы на контрольные вопросы (КВ), приведенные в параграфе 4.3 (ответы на 6 вопросов из них должны быть изложены письменно):
К пунктам КВ: 4.3.1.-4.3.7. Учебный материал изложен на страницах
95-100 [4.1], на страницах 103-112 [4.2], на стр. 186-190 [4.3].
К пунктам КВ: 4.3.8-4.3.12. Учебный материал изложен на страницах 100-107 [4.1], на страницах 209-211 [4.2], на страницах 13-18 [4.4].
К пунктам КВ: 4.3.13-4.3.18. Учебный материал изложен на страницах 45 и 146-177 [4.3].
К пункту КВ: 4.3.17. Учебный материал изложен на страницах 33-44, [4.1].
4.2.2. По заданным параметрам фотоприемников, указанным в 3-8 столбцах таблицы 4.1, необходимо определить значения их параметров, приведенных в последнем (9) её столбце согласно номеру своего варианта n.
Таблица 4.1. Варианты задания
|
№ |
B0, бит/с |
Эп дБ |
Тип источника излу-чения |
Δl, нм |
Тип фото-приемника |
Lтр, км |
a, дБ/км |
τн, пс/нм∙км |
Lсд км |
СТК |
ΔТ, град |
Параметры, оптического линейного тракта, значе-ния которых следует Определить |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
1 |
8,5·106 |
42 |
СД |
30 |
p-i-n ФД |
200 |
0,35 |
6 |
2 |
да |
10 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
2 |
34·106 |
40 |
ЛД |
0,5 |
p-i-n ФД |
225 |
0,28 |
7 |
4 |
нет |
15 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
3 |
140·106 |
34 |
ЛД |
1 |
КФД |
250 |
0,21 |
4 |
6 |
да |
20 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр
|
|
4 |
8,5·106 |
43 |
ЛД |
0,4 |
p-i-n ФД |
275 |
0,3 |
2,5 |
2 |
нет |
25 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
5 |
155·106 |
34 |
ЛД |
1 |
p-i-n ФД |
300 |
0,19 |
5 |
4 |
да |
30 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
6 |
622·106 |
39 |
ЛД |
0,5 |
КФД |
325 |
0,25 |
8 |
6 |
нет |
10 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
7 |
2,5·109 |
28 |
ЛД |
0,6 |
КФД |
350 |
0,2 |
3 |
2 |
да |
15 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
8 |
8,5·106 |
43 |
СД |
40 |
p-i-n ФД |
150 |
0,29 |
4,5 |
4 |
нет |
20 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
9 |
34·106 |
40 |
ЛД |
0,45 |
p-i-n ФД |
400 |
0,27 |
2 |
6 |
да |
25 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
10 |
140·106 |
34 |
ЛД |
0,3 |
КФД |
175 |
0,22 |
5,5 |
2 |
нет |
30 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
11 |
155·106 |
34 |
ЛД |
0,5 |
p-i-n ФД |
450 |
0,21 |
3,5 |
4 |
да |
10 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
12 |
622·106 |
45 |
ЛД |
0,25 |
КФД |
425 |
0,23 |
8,5 |
6 |
нет |
15 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
13 |
2,5·109 |
29 |
ЛД |
0,2 |
КФД |
375 |
0,24 |
6,5 |
2 |
да |
20 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
14 |
8,5·106 |
43 |
СД |
25 |
p-i-n ФД |
125 |
0,26 |
8 |
4 |
нет |
25 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
15 |
34·106 |
40 |
ЛД |
0,35 |
p-i-n ФД |
500 |
0,31 |
7,5 |
6 |
да |
30 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
16 |
140·106 |
34 |
ЛД |
0,5 |
p-i-n ФД |
475 |
0,32 |
9 |
2 |
нет |
10 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс, Nлр |
|
17 |
155·106 |
34 |
ЛД |
0,4 |
p-i-n ФД |
550 |
0,33 |
10 |
4 |
да |
15 |
lру, nнр.с, ару, τ, lру.макс,,Nлр
|
При составлении таблицы 4.1 использованы следующие обозначения: Bo – скорость передачи оптического сигнала по линии; Эп – энергетический потенциал; СД – светоизлучающий диод; ЛД – лазерный диод; Dl – ширина спектра излучения; ФД – фотодиод; ЛФД – лавинный фотодиод; Lтр – длина волоконно-оптического линейного тракта связи; tн – нормализованная дисперсия; Lсд – строительная длина оптического кабеля; СКТ – схема компенсации температуры; nнр.с – число неразъёмных соединителей; aру – затухание в регенерационном участке; lру – длина регенерационного участка; lру.max –максимальная длина регенерационного участка, Nлр – количество линейных регенераторов.
4.3. Контрольные вопросы:
4.3.1. Дайте определение линейному тракту цифровых волоконно-оптических систем связи.
4.3.2. В чём заключается разница в использовании регенераторов и оптических усилителей в оптическом линейном тракте связи?
4.3.3. В каких целях используется регенераторы в оптических линейных трактах?
4.3.4. Какими специфическими свойствами обладают оптические регенера- торы?
4.3.5. Пояснение процессы регенерации оптических сигналов.
4.3.6. Поясните обобщенную структурную схему цифровых оптических регенераторов.
4.3.7. Поясните устройство и принцип работы оптических регенераторов на основе временных диаграмм.
4.3.8. Какими свойствами обладают оптические усилители?
Какие типы оптических усилителей Вы знаете?
4.3.9. Приведите количественное соотношение, выражающее длину регене-рациионного участка волоконно-оптического тракта и поясните его сущность.
4.3.10. Через какие параметры оптического волокна проверяется правиль-ность выбора длины регенерационного участка?
4.3.11. Каким количественным соотношением определяется число неразъем-ных оптических соединителей?
4.3.12. Дайте определение понятию энергетического потенциала.
4.3.13. Какие факторы влияют на качество передачи сигналов в волоконно-оптическом линейном тракте?
4.3.14. Каким количественным соотношением определяются суммарные
потери в регенерационном участке?
4.4. Подведение итогов к практическому занятии
Изучены учебные материалы, относящиеся к линейному тракту волоконно-оптических систем связи (ВОСС). Приобретены практические навыки по расчету длины регенерационного участка и по построению линейного тракта ВОСС.
4.5. Используемая литература
4.5.1. Оптик алоқа асослари: Ўқув қўлланма. Г.Х. Миразимова, т.ф.н., доцент Р.И. Исаев масъул муҳаррирлиги остида.-Тошкент, ТАТУ босмахонаси, 2006.- 136 б.
4.5.2. Оптические системы передачи: Учебник для вузов/Б.В. Скворцов,
В.И. Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И. Иванова.- М.: Радио
и связь, 1994. -224 с.
4.5.3.Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с англий-ского под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003.-380с.
4.5.4. Берганов И.Р. Проектирование линейного тракта ВОСП. Методическое пособие. Ташкент, ротапринт ТЭИС.-54 с.
4.6. Теоретическая часть
Если учесть потери в линейном тракте за счет затухания оптического излучения в процессе распространения по оптическому волокну расчет длины регенерационного участка определяется следующим количественным соотношением:
, (4.6.1)
где ЭП = Pпер - Pпр – разность между уровнями передаваемого и принимаемого оптического сигнала, она выражает энергетический потенциал оптической системы передачи и измеряется в дБ (значение Эп задается соответствующим вариантом);
a - коэффициент затухания оптического волокна, дБ/км (его значение задается соответствующим вариантом);
nр.с. – число разъемных соединителей (оно равно 2 и устанавливаются на входе и выходе оптического волокна);
ар.с. – потери на разъемных соединителях, ар.с = 0,25 дБ;
nн.с. – число неразъемных соединителей (оно равно2 и устанавливаются на входе и выходе оптического волокна);
ан.с. – потери на неразъемных соединителях, ан.с.= 0,25 дБ;
аt – значение потерь в оптическом волокне, связанных с изменением температуры окружающей среды;
ав – значение потерь, связанных с ухудшением характеристик компонен-тов (источника излучения, кабеля, фотоприемника) регенерационного участка со временем, дБ;
Значения аt и ав определяются из таблиц 4.1. и 4.2. соответственно.
Заметим, что в количественном соотношении (4.6.1) число неразъёмных соединителей определяется следующим образом:
(4.6.2)
где lсд - строительная длина кабеля, км (её значения задаётся соответс-твующим вариантом);
Подставляя (4.6.2) в (4.6.1) приходим к следующему соотношению:
или
,
(4.6.3)
Значения потерь, возникающих в результате изменения параметров волоконно-оптических систем передачи в зависимости от температуры окружающей среды приведены в таблице 4.1:
Таблица 4.1
Значения потерь, возникающих в результате изменения параметров волоконно-оптических систем передачи в зависимости от температуры
|
Применение схемы компенсирующей изменения температуры |
Изменение температуры, Δ Т0 |
Значения потерь аt, дБ |
|
Нет |
10……30 |
4 |
|
Нет |
10 |
2 |
|
Да |
10…….30 |
1 |
|
Да |
10 |
0 |
Из начальных сведений исходя из типов источника излучения и фотоприемника (согласно своему варианту) из таблицы 4.2 определяется значения ав.
Таблица 4.2.
Значения потерь, возникающих в результате деградации
со временим и в зависимости от комбинации источника излучения и фотоприемника
|
Комбинация источника излучения и фотоприёмника |
СД+ р-i-n ФД |
СД+ЛФД |
ЛД+ р-i-n ФД |
ЛД+ЛФД |
|
ав, дБ |
2…..3 |
3….4 |
4….5 |
4…..6 |
Используя полученные значения из (4.6.3) определяется длина регенерационного участка, а затем исходя из (4.6.2), число неразъёмных соединителей nн.с.
Правильность выбора длины регенерационного участка проверяется по сумме потерь и дисперсии. Суммарная потеря на регенерационном участке lру определяется по формуле:
=
,
(4.6.4)
при этом должно выполняться условие
lру£ Эп, (4.6.5)
в обратном случае приходим к неверному результату.
Правильность длины регенерационного участка проверяется также по дисперсионным свойствам оптического волокна. Зная дисперсию оптического волокна определим максимальную длину регенерационного участка из следующей формулы:
,
(4.6.6)
где В – скорость передачи в линии тракта, бит/с; линейные коды типа mВnВ приводят к увеличению тактовой частоты в n/m раз, например, при применении кодов 1В2В, 2В4В тактовая частота, соответственно и скорость передачи сигналов увеличивается в 2 раза:
В = 2В0, бит/с,
где t- среднее квадратичное значения дисперсии оптического волокна, с/км.
Нормированное среднее квадратичное значение дисперсии τн, одномодного оптического волокна измеряется в нс/(нм*км) или пс/(нм*км).
В таком случае значение τ определяется следующим образом:
τ = K*Δl* τ н , (4.6.7)
здесь, если единицы измерения τ н заданы в нс/(нм*км), то к=10-12 , если единицы измерения τ н заданы в пс/(нм*км), то к=10-9.
Δl- ширина полосы оптического излучения, нм (её значение задается в соответствующем варианте).
Полученные на основе расчета длина регенерационного участка должна удовлетворить условие
lру макс ³ lру . (4.6.8)
Если рассчитанная длина регенерационного участка lру, не соответс-твует условиям (4.6.5) и (4.6.8), то её следует рассчитать повторно.
По итогам проведенного расчета следует разместить оптические соединители (рис.4.1) в регенерационном участке и построить схему трассы (рис.4.2). Для этого необходимо определить количество линейных регенераторов, которые необходимо установить на линии:
Nлр = (Lmp /lру)-1, (4.6.9)
где Lmp – длина линейного тракта, км (её значение задается в соответствующем варианте) ;
lру –рассчитанная длина регенерационного участка, км.
ПерОМ ПрОМ
Р-ОС ОК
НР-ОС1 ОК НР-ОС2 НР-ОСn ОК Р-ОС
. . .
Lсд , км
Рис.4.1. Схема построения рассчитанного регенерационного участка
ОС-А ОК ЛР-1 ОК ЛР-2 ОК ОК ЛР-n ОК ОС -Б
l ру, км
L mp, км
Рис.4.2. Схема размещения регенераторов в волоконно - оптическом
линейном тракте
Приведем пример по решению задания 4:
Пусть заданы следующие исходные параметры цифровой волоконно-оптической системы связи:
|
1. |
Скорость передачи |
В0, бит/с |
155*106 |
|
2. |
Энергетический потенциал |
Эп, дБ |
34 |
|
3. |
Тип источника излучателя |
|
ЛД |
|
4. |
Ширина спектра излучения |
Δl, нм |
3 |
|
5. |
Тип фотоприемника |
|
p-i-n фД |
|
6.
|
Длина линейного тракта волоконно-оптической связи |
Lmp, км |
614
|
|
7. |
Коэффициент затухания |
a, дБ/км |
0.22 |
|
8. |
Нормированная дисперсия |
Τ н , пс/нм*км |
5 |
|
9. |
Строительная длина кабеля |
Lқ.у , км |
4 |
|
10. |
Применение СКТ |
|
Да |
|
11. |
Изменение температуры |
∆Т0 |
20 |
Следует определить числовые значения следующих параметров, характеризуюших линейный тракт цифровой волоконно-оптической системы связи :
lру, nн.р.с, ару, τ, lру.макс, Nлр
Решение задачи:
Как даны в указаниях по выполнению заданий ар.с = 0,25 дБ; ан.р.с = 0,05дБ; nр.с = 2.
Из таблицы 4.1 и 4.2 : аt = 1дБ; ав =4дБ.
Из соотношения (4.6.3) определяем длину регенерационного участка:
lpy ≤ ( 34 – 0,25 *2 + 0,05 – 1 – 4 ) / ( 0,22 + 0,05/4); км.
lpy ≤ 122,8 км.
Из соотношения (4.62) рассчитаем количество неразъемных соединителей:
Nн. р.с = 122,8/4 – 1 = 29,7 ≈ 30
Из соотношения (4.6.4) определяем суммарную потерю в рассчитанном регенерационном участке:
ару = 0,22* 122,8 + 2* 0,25 + 30*0,05 + 1 + 4 ≈ 34 дБ.
ару≤ Эп условие выполнено,то есть ару= Эп
Значит, значение lpy выбрано правильно.
Проверим значение lpy через дисперсионные свойства оптического волокна.
Из соотношения (4.6.7) определяем среднее квадратичное значение дисперсии (по варианту Δl = 0,3 нм): В=2*В0=2*155 Мбит/с=310 Мбит/с
Из соотношения (4.6.6) определяем максимальную длину регенерацион-ного участка:
Как видно из результатов расчета, условие lpy макс ≥ lpy выполняется .
Рассчитанное значение lpy по затуханию будем считать оптимальным.
Из соотношения (4.6.9) определяем количество линейных регенераторов размещенных в линейном тракте:
Nлр = Lmp/ lpy - 1 = 614/122,8 – 1 = 4 .
Построим схему линейного тракта и регенерационного участка согласно итогам расчетов:
ПерОМ ПрОМ
Р-ОС ОК НР-ОС1 ОК НР-ОС2 НР-ОС30 ОК Р-ОС
lсд = 4 км
Рис.4.3. Схема построения рассчитанного регенерационного участка
ОС-А ОК ЛР-1 ОК
ЛР-2 ОК ОК ЛР-4
ОК ОС
-Б
lру = 122,8 км
Lтр= 614 км
Рис.4.4. Схема размещения регенераторов в волоконно-оптическом
линейном тракте
5-практическое занятие
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВ, ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ОПТИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
5.1. Цель занятия
Изучение устройств, принципов работы, характеристик и параметров оптических усилителей. Усвоение методов их применения в линейном тракте волоконно-оптических систем связи.
5.2. Задание
При подготовке к занятию необходимо изучить следующие учебные материалы и подготовить ответы на контрольные вопросы (КВ), приведенные в параграфе 5.3 (ответы на 6 вопросов из них должны быть изложены письменно):
К пунктам КВ:5.3.1-5.3.4. Учебный материал изложен на страницах 86-93 [5.1] и на страницах 250-252 [5.2].
К пунктам КВ:5.3.5-5.3.8, Учебный материал изложен на страницах 252-255[5.2] и на страницах 191-200 [5.3].
К пунктам КВ:5.3.9-5.3.11. Учебный материал изложен на страницах 250-255[5.4], на страницах 185-214 [5.5] и на страницах 181-202 [5.6].
5.3. Контрольные вопросы
|
5.1. |
Что за устройство – оптический усилитель? В каких целях он используется? |
|
5.2.
|
На каких фундаментальных физических процессах основаны принципы работы оптических усилителей? |
|
5.3. |
Какие типы оптических усилителей Вы знаете? |
|
5.4.
|
Поясните устройство и принцип работы примесных волоконных оптических усилителей. |
|
5.5.
|
Поясните характеристики и параметры примесных волоконных оптических усилителей. |
|
5.6. |
Какие разновидности примесных волоконных оптических усилителей Вы знаете? Дайте им сравнительную характеристику. |
|
5.7. |
Поясните устройство и принцип работы оптических усилителей, основанных на Рамановском рассении света. В чем заключаются достоинства и недостатки оптических усилителей этого типа? |
|
5.8. |
Поясните устройство и принцип работы полупроводниковых усилителей. В чем заключаются достоинства и недостатки оптических усилителей этого типа? |
|
5.9. |
В каких целях применяются полупроводниковые оптические усилители в волоконно-оптических системах связи? |
|
5.10. |
Дайте сравнительную характеристику характеристикам и параметрам примесных волоконных, Рамановских и полупроводниковых оптических усилителей. |
|
5.11. |
Напишите выражения для коэффициента усиления, мошности спонтанного излучения, шум фактору оптического усилителя поясните их. |
|
5.12. |
На какие типы подразделяются оптические усилители в соответствии выполняемой функцией ими в оптическом линейном тракте.
|
5.4. Подведение итогов к практическому занятии
Изучены учебные материалы, относящиеся к устройствам, принципам работы, характеристикам и параметрам оптических усилителей. Приобретены практические навыки по применению различных типов оптических усилителей в линейном тракте волоконно-оптических систем связи.
5.5. Используемая литература
5.1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно – оптические сети. - М.: Экотрендз,
2000. -267 с.
5.2. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Эко-
трендз, 2006.-270 с.
5.3. Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с англий-
ского под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003.-380 с.
5.4. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи,
измерения. –М,: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999 – 487 с.
5.5. Скляров О.К. Волоконно-оптические сети и системы связи. Учебное
пособие. 2-ое издание. –М.: Лань, 2010 -272 с.
5.6. Дмитриев С.А., Слепов Н.Н. Волоконно- оптическая техника:
Современное состояние и перспективы.Учебник для вузов.- С.: СРТТЦ
ПГАТИ, 2005.
5.6. Теоретическая часть
ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ
Оптические усилители и их типы
Создание многоканальных оптических систем, а также стремление увеличить расстояние между регенераторами привело к развитию оптических усилителей. Оптические усилители благодаря преимуществам ОМ ОВ с ненулевой смещенной дисперсией позволили отказаться от дорогостоящих систем регенерации и резко расширить объем передаваемой информации.
В отличие от регенератора, оптический усилитель не осуществляет преобразование оптического сигнала в электрический, а сразу усиливает. Усилитель не восстанавливает форму сигнала и к тому же вносит дополнительные шумы. Если для многоканальной оптической системы требуются регенераторы на каждом пункте для каждого оптического канала отдельно, то один оптический усилитель усиливает сигналы нескольких оптических каналов одновременно. Простота и повышенная надёжность – это преимущество оптических усилителей. К тому же работа усилителя не зависит от скорости передачи, а в регенераторах наоборот.
Реализация оптических усилителей возможна на следующих основах:
- на основе примесных оптических волокон,
- на основе Романовского рассеяния излучения в оптическом волокне.
- на основе полупроводниковых p-n переходов.
Оптические усилители на примесном волокне
Основу этих усилителей составляет легированный редкоземельным элементом ОМ ОВ. Для легирования используются неодим (Nd) и празеодим (Рг) для усиления сигналов в окне 1300 нм, туллий (Ти) для 1470-1650 нм, и в основном эрбий (Ег) для 1550 нм.
Наиболее широко распространены усилители, в которых ОВ изготавливается из кремниевого волокна, а сердцевина ОВ легируется примесями эрбия. Такие усилители получили название EDFA (Erbium Doped-Fiber Amplifier). В EDFA наиболее широкая зона усиления от 1530 до 1560 нм, соответствующей переходу достигается при оптимальной длине волны лазера накачки 980 нм.
Конструкция усилителя на примесном волокне приведена на рис. 5.1 [2.1].
Принцип работы оптического усилителя на примесном волокне: слабый входной оптический сигнал (1) проходит через оптический изолятор (2), который пропускает свет в прямом направлении — слева направо, но не пропускает рассеянный свет в обратном направлении. Далее сигнал проходит через блок фильтров (3), которые блокируют световой поток на длине волны накачки, но прозрачны к длине волны сигнала. Затем сигнал попадает в катушку с волокном, легированным примесью из редкоземельных элементов (4). Длина такого участка волокна составляет несколько 25-100 метров. Этот участок волокна подвергается сильному непрерывному излучению полупроводникового лазера (5), установленного с противоположной стороны, с более короткой длиной волны накачки. Свет от лазера накачки — волна накачки (6) — возбуждает атомы примесей. Возбужденные состояния имеют большое время релаксации, чтобы спонтанно перейти в основное состояние.
Рис. 5.1. Оптический усилитель на примесном волокне
Однако при наличии слабого сигнала происходит индуцированный переход атомов примесей из возбужденного состояния в основное с излучением света на той же длине волны и с той же самой фазой, что и повлекший это сигнал. Селективный разветвитель (7) перенаправляет усиленный полезный сигнал (8) в выходное волокно (9). Дополнительный оптический изолятор на выходе (10) предотвращает попадание обратного рассеянного сигнала из выходного сегмента в активную область оптического усилителя.
Активной средой усилителя является одномодовое волокно, сердцевина которого легируется примесями редкоземельных элементов. Когда с внешнего лазера в активную среду подаётся волна накачки, возникает трехуровневая атомная система примеси эрбия (рис. 5.2) [5.1].
Лазер накачки возбуждает электронную подсистему примесных атомов. В результате чего электроны с основного состояния (уровень А) переходят в возбужденное состояние (уровень В). Энергия оптической накачки
ΔW=hf (А*В), (5.6.1)
соответствует длине волны λ=980 нм внешнего лазера. Далее происходит переход электронов с уровня В на промежуточный уровень С.
 |
Рис. 5.2. Энергетическая диаграмма трех уровневой атомной системы
усилителя на примесном волокне
Когда заселенность уровня С становится достаточно высокой, так что образуется инверсная заселенность уровней А и С, то такая система способна индуцировано усиливать входной оптический сигнал в определенном диапазоне длин волн. Если же входной сигнал не нулевой, то происходит спонтанное излучение возбужденных атомов примесей, приводящее к шуму.
Характеристики и параметры оптического усилителя
на примесном волокне
Коэффициент усиления сигнала зависит от его входной амплитуды и длины волны. При малых входных сигналах амплитуда выходного сигнала линейно растет с ростом входного сигнала, коэффициент усиления достигает при этом своего максимального значения. Например, если входной сигнал 1 мкВт (-30 дБм), то выходной сигнал может быть на уровне 1 мВт (О дБм), что соответствует усилению в 30 дБ. Но при большом входном сигнале, сигнал на выходе достигает своего насыщения, что приводит к падению коэффициента усиления (рис.5.3).
На кривой зависимости от длины волны при малых значениях мощности входного сигнала заметны минимумы и максимумы. Отсутствие плато в широком диапазоне длин волн (от 1530 до 1560 нм) заставляет дополнительно на линии из каскада оптических усилителей устанавливать эквалайзеры для выравнивания амплитуды сигналов различных длин волн. В то же время ведутся интенсивные исследования по выравниванию кривой усиления.
Рис. 5.3. Коэффициент усиления усилителя EDFA на основе кремния при
различных значениях мощности входного оптического сигнала
Следует
подчеркнуть, что построение усилителей с такими характеристиками не является
непреодолимой задачей, но скорее требует тщательно отработанной технологии
производства всех элементов усилителя.
Оптические усилители, основанные на Рамановском
рассеянии излучения
Принцип работы Рамановского усилителя основан на
взаимодействии оптической световой волны лазера накачки, имеющей большую
мощность при рассеянии его в неоднородностях ОВ со слабым входным сигналом,
который распространяется сонаправленно или противонаправленно с излучением
лазера накачки. При таком взаимодействии центр определённого спектрального
диапазона сигнала сдвинут относительно частоты волны накачки 
на
величину до частоты сигнала 
:
Амплитудно-частотная/волновая характеристика малосигнального рамановского усиления в диапазоне 1470-1620 нм показана на рис.5.4, для случая использования длины волны накачки 1440 нм мощностью 100 и 200 мВт в кварцевом ОВ.
Из рисунка видно, что ширина полосы примерно соответствует 30 нм и соответствует диапазону С, однако характеристика достаточно неравномерна и требует выравнивания для систем DWDM.
Для случая, когда интенсивность сигнала Iс меньше интенсивности накачки Iнак, усиление рамановского ОУ определяется следующим выражением [3]:
(5.6.2)
где Рнак=Iнак Аэфф - мощность накачки; Lэфф и Аэфф - эффективные длина и площадь поперечного сечения ОВ, a gэ – эффективность АЧХ оптического усилителя (обычно порядка 10-14 м/Вт).
5.4. Спектральные характеристики Рамановского усилителя
Этот частотный сдвиг называется Рамановским сдвигом
Усиление G0 растет почти линейно с ростом мощности накачки вплоть до Рнак= 1 Вт, затем зависимость становится характерно экспоненциальной за счет насыщения, которое происходит при очень большой мощности накачки (несколько Вт). Типичными параметрами для усилителей Рамана являются, мощность накачки порядка 1 Вт, коэффициент усиления порядка 17-30 дБ. Причем коэффициент усиления уменьшается с ростом длины волны накачки. На практике, однако, используются более низкие уровни накачки, порядка 100-200 мВт, позволяющие реализовать, как видно из рис. 10.1, рамановское усиление порядка 4-8 дБ. Мощность насыщения Рн у рамановских усилителей может быть значительно больше, чем у ППОУ (2-3 Вт против 1 мВт при больших мощностях накачки), причем накачка может быть как сонаправленная, так и противонаправленная, хотя в большинстве случаев используется последняя. В качестве накачки обычно используются лазеры с длиной волны 1060 нм (для усиления сигналов 1300 нм) и 1320 или 1443 нм (для усиления сигналов с длиной волны 1550 нм).
Этот тип усилителя достаточно широкополосный (5-10 ТЩ), однако крайне неравномерен и пригоден для усиления коротких импульсов (пикосекундного диапазона). При усилении сигналов в системах WDM требуется выравнивание АЧХ.
Для усилителей Рамана свет накачки вводится в ОВ усилителя противонаправленно. Использование противонаправленной накачки уменьшает общий уровень шума. Усиление зависят от мощности накачки. На практике используемые уровни накачки позволяют реализовать усиление на уровне 3,75-7,78 дБ, при котором неравномерность усиления может быть снижена до приемлемой для систем WDM/DWDM величины. Но для достижения усиления порядка 30 дБ требуется непрерывный большой мощность накачки равный 1 мВт, при этом различные сигналы получают различное усиление. Это является недостатком Рамановских усилителей. Для устранения этого в последнее время используются рамановские усилители, в которые добавляются примеси германия, или комбинация рамановского усилителя и усилителя EDFA (так называемая гибридная схема), что дает хорошие результаты и позволяет уменьшить шумы.
Полупроводниковые оптические усилители
Полупроводниковые лазерные усилители не получили широкого распространения из-за двух недостатков. Их светоизлучающий активный слой имеет толщину 1 мкм, что ограничивает возможность ввода большой части светового потока с входного волокна на активный слой (диаметр сердцевины ОМ ОВ 9 мкм). В итоге, потоки теряются, и уменьшается коэффициент полезного усиления. Установив между входным волокном и активным слоем линзы, можно увеличивать коэффициент полезного усиления, но это усложняет конструкцию усилителя.
Усиление полупроводникового усилителя также зависит от направления поляризации излучения. Невозможность контроля поляризации в световоде приводит к потерям в таком усилителе на 4-8 дБ. Поэтому полупроводниковые усилители надо применять только тогда, когда они реализуются с источниками излучения. Это делается для увеличения дальности связи.
Параметры оптических усилителей
Оптические усилители, применяемые в системах ВОС, характеризуются следующими параметрами:
1. Мощность насыщения Рвых.нас – определяет максимальную выходную мощность.
Максимальная мощность может превышать 36дБм (4 Вт).
2. Коэффициент усиления:
G= Pс. вых/Pс. вх
g=10lg Pс. вых/Pс. вх, (5.6.3)
где, Pc.вых – мощность выходного сигнала;
Pc. вх - мощность входного сигнала.
Предельное усиление может достигать »40дБ.
3. Шум-фактор NF определяется отношением сигнал/шум на входе усилителя к отношению сигнал/шум на выходе усилителя:
NF=(Pc.вх/Pшум. вх)/(Pc.вых/Pшум.вых). (5.6.4)
NF=5-6 дБ.
Сравнительные характеристики оптических усилителей и
методы их использования
Сравнительные характеристики оптических усилителей
|
Параметры |
Усилители Рамана |
Полупроводниковые ОУ |
ОУ легированные эрбием |
|
Усиление при малом входном сигнале |
>40дБм |
15-30дБм |
15-40дБм |
|
Неравномерность АЧХ |
низкая* |
Низкая |
±(1-10) дБ |
|
Эффективность |
0,08дБм/мВт |
28дБм/мВт |
11дБм/мВт |
|
Выходная мощность |
1Вт |
>0,1 Вт |
>0,5 Вт |
|
Мощность насыщения |
--- |
~12дБм |
--- |
|
Перекрестные помехи |
Незначительны |
Значительны |
Незначительны |
|
Динамические показатели |
>20 Гбит/с |
20-30 Гбит/с |
>200 Гбит/с |
|
Широкополосность |
десятки нм* |
60-100нм |
30-50 нм |
|
Коэффициент шума |
~3дБ |
5-8 дБ |
3-4 дБ |
|
Чувствительность усиления к поляризации |
Значительна |
0,5-5 дБ |
<0,1дБ |
|
Вносимые потери |
<1дБ |
<3-5дБ |
<1дБ |
Примечание: * При использовании 1 волны накачки.
Методы применения оптических усилителей в линейном тракте волоконно-оптических систем связи
Оптические усилители по назначению делятся на предварительные, линейные и на усилители мощности рис.5.5.
1. Предварительные усилители устанавливаются на входе регенератора фотоприёмника и способствуют увеличению отношения сигнал/шум на выходе электрических схем усиления в приёмнике. Их особенность в том, что они работают с сигналами очень низкого уровня (-45...-30 дБм)
2. Линейные усилители могут заменять регенераторы, если нет необходимости в устранении искажений сигнала.
3. Усилители мощности устанавливаются на выходе лазерных передатчиков, и они способствуют увеличению расстояния между промежуточными усилительными пунктами. Их особенность в том, что они обеспечивают максимально допустимое усиление и высокий уровень сигнала на выходе (до +3 дБм в системах SDH и +30 дБм в системах WDM).
а)
б)
Рис. 5.5. Условное обозначения (а) и типы оптиеских усилителей по их
применению в линейном тракте волоконно-оптических системах
связи (б)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно – оптические сети. - М.: Экотрендз, 2000.
-267 с.
2. Оптик алоқа асослари: Ўқув қўлланма. Г.Х. Миразимова, т.ф.н., доцент
Р.И. Исаев масъул муҳаррирлиги остида.-Тошкент, ТАТУ босмахонаси,
2006.
3. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. – М.: Радио и связь, 1989.-232 с.
4. Федоров Н.Д. Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы. –
М.:Радио и связь, 1979.-392 с.
5. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. – М.: Экотрендз,
2006.-270 с.
6. Оптические системы передачи: Учебник для вузов/Б.В. Скворцов,
В.И. Иванов, В.В. Крухмалев и др.; Под ред. В.И. Иванова.- М.: Радио и
связь, 1994. -224 с.
7. Фриман Р. Волоконно–оптические системы связи: Перевод с английского
под ред. Н.Н. Слепова.–М.: Техносфера, 2003.-380 с
8. Берганов И.Р. Проектирование линейного тракта ВОСП. Методическое
пособие. Ташкент, ротапринт ТЭИС. -54с.
9. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи,
измерения. –М,: Компания САЙРУС СИСТЕМС, 1999 – 487 с.
10.Скляров О.К.Волоконно-оптические сети и системы связи. Учебное
пособие. 2-ое издание. –М.: Лань, 2010 -272 с.
11.Дмитриев С.А., Слепов Н.Н. Волоконно- оптическая техника: современ-
ное состояние и перспективы. Учебник для вузов. - С.: СРТТЦ ПГАТИ,
2005.
Приложение
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ
Значения некоторых физических постоянных в международной системе единиц (СИ), используемые при выполнении заданий:
Скорость передачи, 
м/с
Масса покоя электрона, m
кг
Заряд электрона, q
Кл
Постоянная Планка, h
Дж*с
Постоянная Больцмана, k
Дж*К
1 электрон -
вольт, эВ
Дж
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………..………3
1-ое практическое задание. Определение геометрических и физических параметров оптических волокон……………………………………….…......4
2-ое практическое задание. Определение параметров источников излучения, применяемых в волоконно-оптических системах связи………13
3-е практическое задание. Определение основных параметров фотоприемников, применяемых в волоконно-оптических системах связи.…………………………………………………………………………...19
4-ое практическое задание. Расчёт длины регенерационного участка и построение линии тракта цифровых волоконно-оптических систем связи….………………………………………………………………..26
5-ое практическое задание. Изучение устройств, принципов работы, характеристик и параметров оптических усилителей………………………35
Список литературы ...………………………………………………...................45
Справочные данные …….........………………………………………….……...46
Методическое пособие к практическим занятиям по дисциплине «Основы оптической связи».
Для студентов бакалавриатуры, обучающихся по направлению 5311300- “Телекоммуникация”.
Методическое пособие рекомендовано к изданию ученым Советом факультета «Телекоммуникационные технологии»
(26.02.2014 года протокол №6)
|
Составители: |
|
Н.Ю.Юнусов; Г.Х.Миразимова; Д.Х.Ибатова. |
|
Ответственный редактор: |
|
Р.И.Исаев |
|
Корректор: |
|
С.Х.Абдуллаева
|
Издано в центре изданий «ALOQACHI»
Ташкентского университета информационных технологий
г. Ташкент, улица Амира Тимура, 108