Контрольные задания для самостоятельной работы по разделам

1 Основы физической и квантовой оптики Изучите конспект, учебную литературу и ответьте письменно на следующие вопросы:

1 Чем обусловлено использование диапазона волн 0,4 - 1,8мкм в технике оптической связи?

2 Как связаны энергия фотона и длина волны излучения?

3 Какие законы являются основой геометрической оптики?

4 Какой физический смысл у показателя преломления?

5 Что такое поляризация электромагнитной волны?

6 Почему происходит интерференция волн?

7 Какие приборы строятся на основе интерференции?

8 Что называют дифракционной решеткой?

9 Что сообщается в условии Брэгга-Вульфа?

10 В чем физический смысл «запрещённой зоны» полупроводниковых материалов?

11 Почему соединение GaAs может использоваться для изготовления источников и приёмников оптического излучения ВОСП?

12 Чем отличаются прямозонные и непрямозонные материалы?

13 Какие функции может выполнять p-n переход в оптических приборах при прямом и обратном смещении?

14 Чем отличаются типы отражательных решеток?

15 Какие устройства могут входить в состав ВОСП?

16 Какие функции выполняет оптический конвертор ВОСП?

2 Физические среды оптической связи и их характеристики Изучите конспект, учебную литературу и ответьте письменно на следующие вопросы:

1 Что принято понимать под волоконно-оптической системой передачи?

2 Какой диапазон электромагнитных волн (частот) получил наибольшее применение в оптических системах передачи?

3 Какие характеристики имеют волоконные световоды?

4 Какие материалы используют для изготовления волоконных световодов?

5 Чем обусловлены потери оптической мощности в стекловолокне?

6 Чем отличаются волоконные световоды стандарта G.652 с различными буквенными индексами (A, B, C, D)?

7 Какие волоконные световоды имеют рабочий диапазон S?

8 Что такое дисперсия в оптическом волокне?

9 Чем принципиально отличаются волокна SMF и NZDSF?

10 Какие виды дисперсии имеют место в волоконных световодах?

11 Чем обусловлена ПМД?

12 Какие ограничения создаёт ПМД для передачи импульсных сигналов по скорости и дальности?

13 Чем вызваны нелинейные оптические эффекты в стекловолокне?

14 Чем вызваны потери оптической энергии в атмосфере Земли?

15 Чем различаются оптические кабели?

Задача 2 (прочтите внимательно условие задачи!)

Определить затухание, дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим затуханием  (дБ/км) на длине волны излучения передатчика ₀ (мкм), ширине спектра излучения _0,5 (нм) на уровне половины максимальной мощности излучения. Определить расстояние, на котором хроматическая дисперсия сравняется с поляризационной модовой дисперсией (ПМД) в указанном по варианту типе волокна. Данные для задачи приведены в табл. 2.1 и 2.2. Определить мощность оптического излучения в волокне на выходе секции, если на входе подключен оптический генератор с уровнем мощности 0дБм на заданной длине волны λ₀.

Таблица 2.1

Параметр	Предпоследняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Длина оптической секции, км	43	94	109	123	65	87	77	139	125	140

Таблица 2.2

Параметр	Последняя цифра номера студенческого билета
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тип волокна	SF	DSF	SMF-LS	SF	DSF	True Wave	LEAF	SMF-LS	True Wave	LEAF
Коэфф. затухания, α, дБ/км	0,36	0,27	0,25	0,26	0,29	0,28	0,23	0,22	0,21	0,2
Лина волны, λ0, нм	1,305	1,524	1,52	1,55	1,3	1,56	1,54	1,58	1,55	1,59
Спектральная линия, Δλ0,5, нм	0,05	0,02	0,15	0,1	0,13	0,2	0,3	0,4	0,5	0,8
Коэфф. хроматич. дисперсии, ϭхр, пс/(нм×км)	3,5	-2,2	14,2	17,5	-6,2	3,8	4,6	14,3	13,1	13,9

SF, Standard Fiber – стандартное одномодовое ступенчатое волокно, коэффициент ПМД σ_пмд=0,5 пс/√км;

DSF, Dispersion-Shifted (single mode) Fiber – волокно одномодовое со смещенной дисперсией, коэффициент ПМД σ_пмд=0,1 пс/√км;

SMF-LS, Single Mode Fiber-LS – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Corning), коэффициент ПМД σ_пмд=0,05 пс/√км;

True Wave, "Истинная волна" – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Lucent Technologies), коэффициент ПМД σ_пмд= 0,1 пс/√км;

LEAF – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Corning), коэффициент ПМД σ_пмд= 0,01 пс/√км.