Контрольная работа по дисциплине: Волоконно-оптические системы передачи

Задача 1
Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе.
Исходные данные:
L = 74 км - длина секции;
SMF-LS  - тип волокна;
= 0,21 дБ/км - километрическое (погонное) затухание;
0 = 1,54 мкм - длина волны излучения передатчика;
0,5 = 0,3 нм - ширина спектра излучения на уровне половины максимальной мощности излучения;
D = -3,1 пс/(нмкм)
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 0 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.
Исходные данные:
L = 250 мкм - длина резонатора в лазере FP;
= 55 нм - полоса длин волн;
n = 3,6 - показатель преломления активного слоя;
0 = 0,45 мкм - центральная мода;
R = 0,25 - коэффициент отражения;
L = 150 мкм - длина лазера DFB;
m= 8 - порядок решетки;
d = 0,08 мкм - шаг решетки;
nЭ = 3,49 - показатель преломления.
Задача 3
По заданным I и Р1 построить зависимость выходной мощности оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него. Для заданного тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов определить графически изменение выходной модуляционной мощности Pmax и Pmin и определить глубину модуляции.
По построенной характеристике указать вид источника.
Исходные данные:
I, мА 0 5 10 15 18 20 22 24 26 28
Р1, мкВт 0 15 30 45 60 90 160 230 310 370
IСМ = 11 мА - тока смещения;
Задача 4
Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения.
По графику и исходным данным определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора.
Определить материал для изготовления прибора.
Исходные данные:
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
PU = 1 мкВт - мощность излучения;
= 980 нм - длина волны
Задача 5
Определить полосу пропускания и отношение сигнал/шум для фотоприемного устройства, содержащего интегрирующий или трансимпендансный (ТИУ) усилитель (ИУ) и фотодетектор ЛФД или p-i-n.
Исходные данные:
характеристики ФПУ:
RЭ = 100 кОм - эквивалентное сопротивление;
СЭ = 3,2 пФ - эквивалентная емкость;
ВН = 0,7  - внутренняя квантовая эффективность фотодиода;
М = 20 - коэффициент умножения p-i-n;
FШ(М) = 6 - коэффициент шума;
Т = 290  - температура по шкале Кельвина;
ДШ = 3 - коэффициент шума предварительного каскада усиления;
КУС = 100 - коэффициент усиления фотодиода;
характеристики передачи:
РПЕР = +2 дБм - мощность сигнала на передаче;
L = 70 км - длина кабельной линии;
= 0,38 дБ/км - километрическое затухание кабеля