Физические основы оптической связи (ДВ 1.2) 19 вариант

Задача No1

Имеется оптическое волокно со следующими параметрами - абсолютный показатель преломления сердцевины волокна, - абсолютный показатель преломления оболочки волокна. Определить предельный (критический) угол ( ) падения луча на границу раздела сердцевина - оболочка, числовую апертуру оптического волокна (NA), апертурный угол ( ). Значения , приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные задачи No1
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1.48 1.482 1.484 1.486 1.488 1.490 1.478 1.476 1.474 1.472

1.47 1.468 1.466 1.464 1.462 1.46 1.458 1.456 1.454 1.452
Задача No2


Рисунок 2.1 – Схема ввода излучения в планарный оптический волновод

Излучение вводится из лазера в планарный оптический волновод с помощью прямоугольной равнобедренной призмы с показателем преломления . Определить, каким должен быть угол падения излучения на призму (α), чтобы при распространении излучения по волноводу выполнялось условие полного внутреннего отражения.


Таблица 2 – Исходные данные задачи No2
N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
n1 1,5 1,6 1,54 1,7 1,5 1,52 1,65 1,55 1,49 1,48
n2 1,46 1,47 1,48 1,49 1,45 1,47 1,6 1,51 1,45 1,43
n4 2 1,9 2 2 2 1,8 2 2 2 1,9

Задача No3
На дифракционную решетку (ДР) с числом рабочих щелей N и периодом решетки, равным d мкм, падает сигнал, содержащий 2 длины волны: λ1 и λ2. Определить минимально возможную разницу длин волн, которые могут быть разделены данной дифракционной решеткой. Рассчитать угловую и линейную дисперсии данной решетки. Определить разрешающую способность решетки, считая, что максимальная длина волны спектрального диапазона, падающего на решетку, соответствует λ2. Считая, что расстояние до экрана равно r, см, определить расстояние между максимумами 1го порядка, соответствующими длинам волн λ1 и λ2.


Таблица 3 – Исходные данные к задаче No 3

Параметр No варианта
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Рабочее число щелей 100 120 150 300 200 180 160 210 250 240
Период ДР, d, мкм 6 8 10 12 5 7 9 11 13 14
λ1, мкм 0,4 0,6 0,5 0,38 0,42 0,46 0,54 0,48 0,45 0,52
λ2, мкм 0,6 0,75 0,78 0,58 0,56 0,65 0,7 0,6 0,73 0,75
r, см 10 12 8 5 15 9 7 8 13 6

4 Затухание оптического волокна
Задача 4
Определить уровень мощности и мощность сигнала на выходе оптического волокна (ОВ), а также мощность сигнала на входе оптического волокна длиной L км, если уровень мощности сигнала на передаче (на входе ОВ) равен ps, дБм, коэффициент затухание оптического волокна равен α, дБ/км. Рассчитайте коэффициент поглощения оптического волокна β, 1/км.

Таблица 4 – Исходные данные к задаче No4

Параметр No варианта
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Длина оптического волокна L, км 45 80 92 65 33 54 77 98 85 59
Коэффициент затухания ОВ, α, дБ/км. 0,4 0,22 0,2 0,36 0,35 0,38 0,25 0,24 0,22 0,42
ps, дБм -3 -5 1 -8 -2 0 -4 3 4 -1

5 Источники излучения

Задача 5

Определить пороговый коэффициент усиления ППЛ с РФП, излучающего длину волны λ0, соответствующий значению порогового тока, если коэффициент поглощения активного слоя равен α, показатель преломления активного слоя равен n, а длина резонатора активного слоя равна L.
Рассчитать углы расходимости излучения этого ППЛ, если размеры активной области равны LxWxd.
Определить основные параметры спектра ППЛ с РФП: число мод в спектре, расстояние между соседними модами, ширину спектра моды и добротность основной моды резонатора, качество резонатора. Привести спектр ППЛ с РФП.

Таблица 5 – Исходные данные к задаче No5
No вар 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
λ0, мкм 0,85 1,33 1,31 0,82 1,36 1,5 0,8 1,53 1,56 0,85
n  3,2 3,4 3,5 3,3 3,53 3,55 3,45 3,6 3,63 3,7
L, мкм 300 200 150 350 175 140 375 100 125 400
W, мкм 50 30 20 40 15 25 25 45 40 35
d, мкм 5 1,7 2 3 2,5 5 4 6 3 4,5
α, 1/см 12 10 15 14 20 16 25 18 12 10
Δ λ0,5, нм 4 6 7 5 8 9 5,5 7,5 6,5 7


6 Фотоприемники

Задача 6

Рассчитать квантовую эффективность фотодиода на заданной длине волны λ, если ширина области поглощения W, мкм, а коэффициент поглощения материала соответствует заданной длине волны. Рассчитать чувствительность заданного фотодиода. Определить фототок при данной мощности излучения, падающей в зрачок фотодиода.

Таблица 6 – Данные к задаче No6
No вар 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД
материал Si Ge InGaAsP InGaAs Ge Si Ge InGaAs GaAs Ge
λ, мкм 0,85 1,3 1,35 1,5 1,55 0,87 1,33 1,56 0,83 1,52
W, мкм 50 30 20 40 15 25 25 45 40 35
M - 10 - 20 - 15 - 25  17
pin, дБм -24 -29 -18 -33 -21 -27 -15 -25 -17 -31

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физические основы оптической связи (ДВ 1.2)
Вид работы: Контрольная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: 13.12.2018
Рецензия:Уважаемая
Все задачи решены правильно. Контрольная работа зачтена.

Гавриленко Ольга Борисовна