Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

В. Г. Фокин основы оптической связи

Практикум

Новосибирск 2013

УДК 621.316

В.Г. Фокин. Основы оптической связи. Практикум. Новосибирск: ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2013. - 35 с.

Практикум предназначен для самостоятельной работы студентов заочной формы обучения, заочной ускоренной формы обучения по сокращённым программам и заочной формы обучения с применением дистанционных технологий по направлению подготовки 210700 – Инфокоммуникационные технологии и системы связи квалификации «бакалавр». Также практикум может использоваться при организации самостоятельной работы студентов очного обучения.

В практикуме представлены: программа дисциплины, контрольные задания, методические указания к решению задач, справочные приложения и список учебной литературы.

Кафедра многоканальной электросвязи и оптических систем

Табл. 31 , список лит. 11 наименований.

Рецензент: к.т.н. Носкова Н.В.

Утверждено редакционно-издательским советом ФГОБУ ВПО «СибГУТИ» в качестве практикума для студентов заочного обучения.

© ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики», 2013г.

Оглавление

Введение…………………………………………………………	4
Программа дисциплины «Основы оптической связи»……….	5
1 Основы физической и квантовой оптики……………………	6
2 Физические среды оптической связи и их характеристики...	6
3 Пассивные устройства в оптической схемотехнике………...	9
4 Модули передачи оптических сигналов……………………..	10
4.1 Источники оптического излучения……………………… 4.2 Модуляция оптического излучения……………………...	10 12
5 Модули приёма оптических сигналов……………………….	14
5.1 Фотодетекторы…………………………………………… 5.2 Фотоприёмные устройства………………………………	14 16
6 Оптические усилители и регенераторы оптических сигналов………………………………………………………..	18
7 Линейные тракты оптических систем передачи…………….	19
Заключение………………………………………………………	24
Приложения……………………………………………………...	25
Список литературы……………………………………………...	34

Введение

Предлагаемые материалы предназначены для студентов, изучающих дисциплину "Основы оптической связи". В практикум включены: программа дисциплины, контрольные задания и методические указания по семи разделам дисциплины, справочные данные для оптических интерфейсов и список рекомендуемой литературы.

Студентам рекомендуется внимательно познакомиться с программой, ответить письменно на контрольные вопросы, используя конспект лекций и указанную литературу, решить задачи по индивидуальным вариантам (цифрам номера студенческого билета или пароля) и обязательно сделать выводы.

На вопросы, приведенные в отдельных разделах, следует отвечать кратко, по существу. При решении контрольных задач следует сопровождать расчеты краткими пояснениями, выводами и оценками. Кроме того, все решения должны четко обозначаться соответствующими единицами измерений. Например, частота - Гц, расстояние - м или км, потери мощности - дБ, уровень мощности - дБм, дисперсия одномодового волокна - пс/(нм×км), дисперсия поляризованной моды пс/√км, полоса пропускания оптического волокна, нормированная по длине линии - МГц×км, длина волны излучения - мкм или нм и т.д.

При ответе на вопросы и решении контрольных задач рекомендуется использовать графические пояснения. Рисунки следует оформлять согласно существующим стандартам. Для ответа на вопросы и решения конкретных задач можно использовать конспект лекций и рекомендованные учебные издания. Также рекомендуется использовать периодические научно-технические издания (журналы "Электросвязь", "Вестник связи", "Технологии и средства связи", «Фотон-Экспресс», «Lightwave Russian Edition», «Первая миля», Журнал сетевых решений LAN и другие, в том числе издания, публикуемые в INTERNET) и издания, которые могут выйти в печати после опубликования этих учебных материалов.

Программа дисциплины «Основы оптической связи»

Введение. Общая структура оптической системы передачи.

1 Основы физической и квантовой оптики. Физическая оптика и характеристики диапазонов электромагнитных волн для оптической связи. Квантовые характеристики материалов для изготовления источников, приемников оптического излучения и световодов.

2 Физические среды оптической связи и их характеристики. Волоконные световоды и их характеристики. Атмосфера и её характеристики. Оптические кабели.

3 Пассивные устройства в оптической схемотехнике. Оптические разъёмные соединители. Соединительные розетки и адаптеры. Оптические аттенюаторы. Оптические кроссы. Оптические ответвители и разветвители. Оптические изоляторы. Оптические фильтры, мультиплексоры, демультиплексоры. Оптические циркуляторы. Компенсаторы дисперсии. Преобразователи длин волн. Коммутаторы и маршрутизаторы оптических каналов. Мультиплексоры OADM.

4 Модули передачи оптических сигналов. Источники оптического излучения: светодиоды, многомодовые и одномодовые лазеры, принципы действия, основные характеристики. Перестройка излучения лазера. Согласование источников излучения с волокном. Модуляция оптического излучения. Прямая и внешняя модуляция.

5 Модули приёма оптических сигналов. Фотодетектор, виды фотодетекторов. Фотодиоды конструкций p-i-n, APD, TWP, фотодиоды с волновой селекцией. Принцип действия, характеристики. Шумы фотодиодов. Фотоприёмные устройства прямого детектирования и детектирования с преобразованием. Принципы когерентного оптического приёма. Гомодинный и гетеродинный приём. Усилители фотоприёмных устройств. Сигнал/шум на выходе ФПУ.

6 Оптические усилители и регенераторы оптических сигналов. Принципы оптического усиления. Полупроводниковые оптические усилители, конструкции, принцип усиления, характеристики. Волоконно-оптические усилители на основе редкоземельных элементов, конструкции, принцип усиления, характеристики. Оптические усилители на основе эффектов рассеяния, рамановские и брюэлленовские усилители.

7 Линейные тракты оптических систем передачи. Атмосферные и волоконные линейные тракты. Линейные коды для ВОСП. Алгоритмы формирования сигналов в линейных кодах. Проектирование одноволновых линейных трактов, ограничения длины регенерационных участков. Проектирование линейных трактов с мультиплексированием волн CWDM, DWDM, оценка OSNR. Q-фактор при определении BER. Коррекция ошибок FEC. Построение солитонных ВОСП. Фотонные кристаллы и нанофотонные технологии.

8 Примеры построения оптических систем передачи. Волоконно-оптические системы передачи. Атмосферные оптические системы передачи.