Контрольная работа по курсу: Волоконно-оптические системы передач. Вариант №1

Задача 1
Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим (погонным) затуханием (ослаблением) (дБ/км) на длине волны излучения передатчика 0 (мкм), ширине спектра излучения 0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения. Данные для задачи приведены в таблицах 1.1 и 1.2.
Дано:
L = 56 км
Тип волокна: DSF 8/125
= 0,28 дБ/км
0 = 1,55 мкм
0,5 = 0,02 нм
D = 3,5 пс / (нм•км) 

1. Основы построения оптических систем передачи

1. Какие диапазоны длин волн (частоты электромагнитных колебаний) применяются в системах передачи атмосферной и волоконно-оптической связи?

2. Чем характеризуется распространение оптических электромагнитных волн в атмосфере?

3. Чем отличается распространение света в стекловолокне от распространения в атмосфере?

4. По каким причинам происходит ослабление и искажение оптических сигналов в атмосфере и в волоконном световоде?

5. Какие материалы применяют для изготовления источников и приемников оптического излучения?

6. Чем отличаются материалы для изготовления источников и приемников оптического излучения от материалов пассивных волноводов?

7. Из каких укрупненных компонентов состоит структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП)?

8. Что представляет собой линейный тракт ВОСП?

9. Какие виды мультиплексирования применяются в оптических системах передачи?

10. В чем заключается сущность цифрового и аналогового мультиплексирования?

11. Что такое WDM, DWDM и какое различие между ними?

Задача 2
Определить характеристики многомодового лазера с резонатором Фабри – Перо (FP) и одномодового лазера с распределенной обратной связью (DFB).
Определить число мод в лазере FP, для которых выполняется условие возбуждения в полосе длин волн при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.
Определить частотный интервал между модами и добротность резонатора на центральной моде О при коэффициенте отражения R.
Изобразить конструкцию полоскового лазера FP. Изобразить модовый спектр.
Определить частоту и длину волны генерируемой моды в одномодовом лазере DFB для известных значений дифракционной решетки m и длины лазера L. Изобразить конструкцию лазера DFB.
Дано:
Параметр лазера FP
L = 200 мкм
=40 нм  
n =3,9 
0, = 0,42 мкм 
R = 0,3
Параметр лазера DFB
Длина лазера L = 100 мкм 
Порядок решетки m = 4
Шаг решетки d = 0,2 мкм
Показатель преломления nЭ = 3,57

2. Источники оптического излучения для систем передачи
1. Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?

2. Чем отличаются конструкции и характеристики торцевого (суперлюминесцентного) и поверхностного светодиодов для оптической связи?

3. Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?

4. Что представляет собой резонатор Фабри-Перо и какие он имеет характеристики?

5. Как устроен полупроводниковый гетеролазер с резонатором Фабри-Перо и как формирует когерентное излучение?

6. Каким образом в лазерах достигается одномодовый режим генерации?

7. Что показывает диаграмма направленности излучения светодиода и лазера?

8. Какими факторами определяется величина мощности оптического излучения, вводимого от источника в стекловолокно?

9. Каким образом формируется и направляется излучение в атмосферных системах передачи?

10. Как согласуются источники излучения с волоконными световодами?

Задача 3
По данным таблицы 3.1 построить зависимость выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него. Для заданных (по варианту) тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов (таблицы 3.2 и 3.3) определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции . По построенной характеристике указать вид источника.
Дано:
I = 10 мА
I m = 10 мА
Таблица 3.1
 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
 I, мА |  0 |  5 |  10 |  15 |  18 |  20 |  22 |  24 |  26 |  28 
  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
 Р1, мкВт |  0 |  15 |  30 |  45 |  60 |  90 |  160 |  230 |  310 |  370 


3. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона

Задача 4
Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения по данным таблицы 4.1. Используя график и данные таблиц 4.2 и 4.3. Определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора. Определить материал для изготовления прибора.
Дано:
Таблица 4.1

Чувствитель- |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
ность, А/Вт |  0,3 |  0,45 |  0,53 |  0,58 |  0,62 |  0,67 |  0,7 |  0,73 |  0,65 |  0,1 
Длина  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  
волны, мкм |  0,85 |  1,0 |  1,1 |  1,2 |  1,3 |  1,4 |  1,5 |  1,6 |  1,7 |  1,78 

4. Фотоприемники для оптических систем передачи

Задача 5
Определить полосу пропускания и отношение сигнал/шум для фотоприемного устройства, содержащего интегрирующий (ИУ) или транс-
импедансный усилитель (ТИУ) и фотодетектор (ЛФД или p-i-n).
Исходные данные по вариантам приведены в таблицах 5.1 и 5.2.
Дано:
Тип ФД p-i-n
 Тип усилителя ИУ
RЭ= 1000 кОм
СЭ = 2,0 пФ
ВН = 0,38
М = 1
FШ(М) = 1
Т = 280
ДШ = 2
Кус = 1000
РПЕР = -3 дБм
L = 40 км
= 0,4 дБ/км

5. Фотоприемные устройства оптических систем передачи

Задача 6.
Используя приложения для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957, рассчитать по варианту число промежуточных регенераторов и расстояние между ними.
Составить схему размещения оконечных и промежуточных станций с указанием расстояний. Определить уровень приема РПР [дБ] на входе первого, считая от оконечной станции, регенератора, вычислить допустимую вероятность ошибки одного регенератора.
Дано:
Тип оптического интерфейса S-1.1
Затухание оптического кабеля К =0,4 дБ/км
Дисперсия оптического кабеля D = 4 пс/(нм•км)
Длина линии L = 613 км
Строительная длина кабеля Lc = 2.5 км
Затухание на стыке длин С = 0,05 дБ

6. Оптические усилители для оптических систем передачи

8. Оптические компоненты для систем передачи и оптических сетей

9. Волоконно-оптические системы с солитонной передачей

2007 г