- •Міністерство освіти і науки України
- •Інтегральна оптика
- •1.2. Зміна фази хвилі при її розповсюдженні
- •1.2.1.Фазова затримка
- •1.2.2. Фазова затримка, що вноситься тонким оптичним елементом
- •1.2.3. Фазова затримка, що вноситься тонкою збираючою лінзою
- •1.3. Математичні основи аналогових оптичних процесорів
- •1.3.3.2. Фур’є-образ згортки і кореляції
- •1.4. Розповсюдження оптичної хвилі
- •1.4.1. Розповсюдження оптичної хвилі у вільному просторі
- •1.4.2. Реалізація фур’є-перетворення в оптиці і в інтегральній оптиці зокрема
- •2. Теорія оптичного хвилеводу
- •2.2. Оптико-геометричний підхід до фізики плоского хвилеводу
- •2.2.1. Дисперсійне рівняння хвилеводу
- •2.2.3. Ефективна товщина хвилеводу
- •2.2.4. Довжина оптичного “зигзагу”
- •2.2.5. Кількість мод, які можуть розповсюджуватися у хвилеводі
- •2.2.6. Різниця між коефіцієнтами заломлення хвилеводу та оточуючих шарів.
- •2.3. Реальний хвилевід
- •2.4. Дисперсія у хвилевідній системі
- •2.4.1. Хроматична дисперсія
- •2.4.2. Модова дисперсія
- •2.5. Розповсюдження хвиль у градієнтному хвилеводі
- •3. Базові елементи інтегральної оптики. Пасивні елементи
- •3.1. Елементи введення-виведення (інтегрально-оптичні елементи зв’язку)
- •3.1.1. Призмовий елемент введення-виведення
- •3.1.2. Решітчастий елемент введення-виведення
- •3.2. Планарні оптичні елементи
- •3.2.1. Лінзи Люнеберга
- •3.2.2. Геодезична лінза
- •3.2.3. Дифракційні лінзи
- •4. Активні елементи інтегральної оптики
- •4.1. Електрооптичні пристрої
- •4.1.1. Модулятори-перемикачі на основі ефекту тунельної перекачуванни світла, або модулятори-перемикачі на зв’язаних хвилеводах
- •4.1.2. Модулятори-перемикачі інтерференційного типу
- •4.1.3. Електрооптичні модулятори на основі ефекту Брега
- •4.1.4. Електроабсорбційні модулятори
- •4.2. Акустооптичні модулятори
- •4.3. Магнітно-оптичні модулятори
- •4.4. Генерація світла в системах інтегральної оптики
- •5. Інтегральна оптика в приладах і пристроях
- •5.1. Датчики фізичних величин та пристрої на основі решітчастих елементів введення-виведення
- •5.1.1. Кутовимірювальні датчики
- •5.1.2. Хвилевідні фільтри на основі явищ аномального відбивання пропускання
- •5.2. Інтегрально-оптичні пристрої обробки інформаційних сигналів. Принципи оптичної хвилевідної обробки сигналів. Методи побудови оіс для інформаційної техніки
- •5.2.1. Типи та основні класи оіс для обробки інформації
- •5.2.2. Оіс для обробки сигналів
- •5.2.2.1. Інтегрально-оптичні спектроаналізатори високочастотних сигналів
- •5.2.2.2. Інтегрально-оптичні корелят ори
- •5.3. Аналого-цифрові перетворювачі. Чотири розрядний ацп
- •5.4. ОІс для обчислювальної техніки
- •5.4.2. Приклади побудови логічних елементів
- •6. Нейронні і нейроподібні мережі та їх оптична реалізація.
- •6.1. Структура нейронних мереж.
- •6.2.Алгоритм роботи нейронної мережі. Алгоритм Хопфілда
- •6.3. Перспективи розвитку оптичних нейронних мереж.
- •6.4. Реалізація оптичних нейронних мереж
- •6.4.1 Оптична нейронна мережа з процесорним ядром у вигляді безопорнрої голограми.
- •6.4.2. Оптична нейронна мережа з процесорним ядром у вигляді узгодженого фільтра.
- •6.4.3. Недоліки і переваги обох систем.
- •7. Оптичний зв’язок відкритими каналами
- •7.1. Розповсюдження світла через атмосферу
- •7.1.1. Молекулярне поглинання
- •7.1.2. Поглинання та розсіювання рідкими або твердими частинками
- •7.1.3. Атмосферна турбулентність
- •7.2. Макрохвилеводи
- •Волоконно-оптичні лінії зв’язку. Пасивні та активні елементи восп
- •1. Фізичні характеристики оптичного волокна
- •1.1. Основні елементи оптичного волокна
- •1.2. Типи і характеристики оптичного волокна
- •1.2.1. Профілі показника заломлення
- •1.3. Властивості оптичних волокон як передаючого середовища
- •1.3.1. Поглинання в оптичних волокнах
- •1.3.2. Дисперсія
- •1.4. Геометричні параметри волокна
- •1.4.1. Відносна різниця показників заломлення ядра та оболонки
- •1.4.2. Числова апертура волокна
- •1.4.3. Нормована частота
- •1.4.4. Хвиля відсічки
- •1.4.5. Наближена оцінка міжмодової дисперсії багатомодового волокна
- •1.5. Характеристики оптичних волокон згідно з рекомендаціями itu-t
- •1.6. Нелінійні оптичні явища в одномодових волокнах
- •1.6.1. Фазова самомодуляція (фсм) та перехресна фазова модуляція (фкм)
- •1.6.2. Вимушене комбінаційне (Раманське) розсіяння вкр (srs) і розсіяння Мандельштама-Бриллюена врмб (sbs)
- •1.7. Одномодові волокна нових типів виробництва компаній lucent technologies cornigs.
- •2. Оптичні кабелі
- •2.1. Особливості конструкції оптичних кабелів
- •2.2. Монтаж оптичних кабелів
- •2.2.1. Аналіз втрат, які виникають у процесі монтажу оптичних кабелів зв’язку
- •2.2.2. Методи з’єднання оптичних волокон
- •2.2.3. Зварні з’єднання
- •2.2.4. Клейові з’єднання
- •2.2.4. Механічні з’єднувачі
- •2.2.5. Рознімні з’єднання
- •3. Пасивні оптичні елементи волз
- •3.1. Волоконно-оптичні відгалужувачі і розгалужувачі
- •3.1.1. Зварні відгалужувачі
- •3.1.2. Відгалужувачі із градієнтною циліндричною лінзою
- •3.1.3. Спектрально-селективні розгалужувачі (мультиплексори/демультиплексори)
- •3.2. Волоконно-оптичні перемикачі
- •3.2.1. Електромеханічні перемикачі
- •3.2.2. Термооптичні перемикачі
- •3.2.3. Електрооптичні перемикачі
- •3.2.4. Оптичні ізолятори
- •4. Активні елементи волз
- •4.1. Джерела випромінювання
- •4.1.1. Світлодіоди
- •4.1.2. Лазерні діоди (лд)
- •4.1.3. Фабрі-Перо-лазер
- •4.1.4. Лазери з розподіленим оберненим зв’язком (роз-лазери) і розподіленим брегівським відбиванням (рбв-лазери)
- •4.1.5. Лазерні діоди із зовнішнім резонатором
- •4.1.6. Найважливіші характеристики джерел випромінювання для волз
- •5.2. Складові елементи передавального оптоелектронного модуля
- •5. Приймальні оптоелектронні модулі. Ретранслятори, підсилювачі
- •5.1. Приймальні оптоелектронні модулі (пром)
- •5.1.1. Функціональний склад пром
- •5.1.3. Лавинні фотодіоди
- •5.1.4. Технічні характеристики фотоприймачів
- •5.2. Електронні елементи пром
- •5.2.5. Таймер
- •6. Повторювачі та оптичні підсилювачі
- •6.1. Типи ретрансляторів
- •6.1.1. Повторювачі
- •6.1.2. Оптичні підсилювачі
- •6.1.3. Підсилювачі Фабрі-Перо
- •6.1.4. Підсилювачі на волокні, які використовують бріллюенівське розсіювання
- •6.1.5. Підсилювачі на волокні, які використовують раманівське розсіювання
- •6.1.6. Напівпровідникові лазерні підсилювачі
- •6.2. Підсилювачі на домішковому волокні. Волоконно-оптичні підсилювачі
- •6.3. Інші характеристики ербієвих волоконних підсилювачів
- •6.4. Схеми накачування ербієвого волокна воп
- •Список літератури до частини іі
- •Волоконно-оптичні
- •1.2. Структура систем зв’язку
- •1.3. Способи передавання сигналів
- •1.3.1. Послідовне і паралельне передавання сигналів
- •1.3.2. Синхронне та асинхронне передавання сигналів
- •1.3.3. Поелементне передавання сигналів
- •1.3.4. Передавання сигналів кодовими комбінаціями
- •1.4. Особливості каналів зв’язку
- •1.4.1. Особливості аналогових каналів зв’язку
- •1.4.2. Особливості цифрових каналів зв’язку
- •1.5. Параметри цифрової системи зв’язку
- •2. Волоконно-оптичні системи зв’язку
- •2.1. Структура волоконно-оптичної лінії зв’язку
- •2.2. Переваги використання оптичних волокон у системах зв’язку
- •3. Проектування (планування) волоконно- оптичної лінії зв’язку
- •3.1. Аналіз смуги пропускання волз
- •3.2. Втрати і обмеження в лініях зв’язку
- •4. Системи передавання інформації
- •4.1. Системи зв’язку плезіохронної цифрової цифрової ієрархії
- •4.1.1. Системи зв’язку для ліній зв’язку первинної цифрової ієрархії е1
- •4.1.2. Системи зв’язку для ліній зв’язку вторинної цифрової ієрархії е2
- •4.1.3. Системи зв’язку для ліній зв’язку третинної цифрової ієрархії е3
- •4.1.4. Системи зв’язку цифрової плезіохронної ієрархії е4
- •4.2. Системи і обладнання синхронної цифрової ієрархії
- •4.2.1. Синхронна цифрова ієрархія та мережі
- •4.2.2. Апаратура сці (sdh)
- •4.2.3. Апаратура sdh компанії Lucent technologies
- •4.2.4. Апаратура сці виробництва фірми siemens
- •5. Методи ущільнення інформаційних потоків
- •5.2. Метод часового ущільнення
- •5.3. Модове ущільнення
- •5.4. Ущільнення за поляризацією
- •5.6. Оптичне часове ущільнення (otdm)
- •5.7. Методи ущільнення каналів за полярністю
- •Список літератури до частини ііі:
- •8. Мохунь і.І, Полянський п.В. Інтегральна оптика в інформаційній техніці. Конспект лекцій. – Чернівці, Рута, 2002, – 79 с.
- •Задачі та практичні питання до курсів
- •І. Інтегральна оптика в інформаційній техніці
- •Іі. Волоконно-оптичні системи передавання.
- •Додаток 1
- •2. Зберігання форми переданого сигналу, можливість відновлення його початкової форми.
- •Перевід величини втрат з відсотків до дБ та навпаки
5.2. Електронні елементи пром
До складу ПРОМ зазвичай входять такі вузли:
5.2.1. Електронні передпідсилювачі і підсилювачі
Типове значення потужності оптичного сигналу на вході фотоприймача складає величину близько 1-10 мкВт та менше. Якщо в ПРОМі як фотоприймач використовують P-I-N-фотодіод з струмовою чутливістю 0.6-0.8 А/Вт, то на його виході струм складає декілька мікроампер. Для нормальної роботи наступних вузлів ПРОМ використовують передпідсилювачі з низьким рівнем шумів і підсилювачі потужності.
5.2.2. Вузол вирівнювання
Вузол вирівнювання використовують для відновлення правильного співвідношення в низько і високочастотній областях спектра, оскільки ці частоти підсилюються неоднаково. Вузол вирівнювання являє собою додаткове коло вирівнювання сигналу.
5.2.3. Вузол фільтрації
Вузол фільтрації дозволяє підвищити відношення сигнал-шум завдяки подавленню шумів у певному діапазоні частот спектра сигналу.
5.2.4. Вузол дискримінації
Вузол дискримінації призначений для розрізнення і виділення 0 і 1 із загальної послідовності цифрового сигналу, що приймається. Необхідність його застосування викликана наявністю спотворення форми сигналу внаслідок дисперсії ВОЛЗ. Для відновлення прямокутної форми сигналу і призначений дискримінатор, якій має певний поріг спрацьовування.
Якщо амплітуда сигналу менше від певного значення, на виході дискримінатора маємо (0), якщо більше (1). Головний недолік такої обробки – можливість порушення тривалості імпульсів.
Для того, щоб зберегти правильні часові співвідношення в інформаційному сигналі дискримінатор повинен одержувати інформацію про частоту, з якою слідують імпульси.
5.2.5. Таймер
Головна функція таймера – це подавлення ресинхронізації сигналу. Така функція в ПРОМ необхідна, оскільки під час передачі і ретрансляції сигналу часові помилки можуть накопичуватися і досягати рівня тривалості самого імпульсу. Як наслідок – приймач може помилково інтерпретувати прийнятий біт або “втратити” його. Такі випадкові часові помилки отримали назву “джитер” та їх поява характерна для асинхронного режиму передачі. Зменшити джитер можна, підвищуючи вимоги до стандарту частоти генератора імпульсів. Проте при тривалому прийомі такі помилки все-такі можуть з’являтися.
Подальше зменшення помилок внаслідок джитера досягається, наприклад, в технології магістральних оптичних мереж SDH, в якій при синхронній передачі в бітовому потоці наряду з корисною інформацією присутні спеціальні синхроімпульси, за якими настроюється (плавно перестоюється під частоту передатчика) таймер приймача. У складній мережі SDH існує один незалежний ведучий таймер, по якому настроюються інші пристрої мережі.
6. Повторювачі та оптичні підсилювачі
При розповсюдженні оптичного сигналу по волокну відбувається його ослаблення, а також розширення (руйнація форми) імпульсів внаслідок дисперсії. Будь-який з цих факторів може бути причиною обмеження максимальної довжини ділянки ВОЛЗ, яка не потребує ретрансляції інформаційного сигналу. Якщо максимальна довжина ВОЛЗ перевищена, то на трасі треба передбачити одну або декілька точок, в яких повинні бути розміщенні ретранслятори. У загальному випадку, ретранслятор виконує функцію підсилення оптичного сигналу і додатково (при цифровій передачі) може відновлювати форму імпульсів, знижувати рівень шумів та ліквідовувати помилки, що виникають при передачі. Такий ретранслятор має назву регенератора сигналу.