Лабораторные работы №1,2,3 + Контрольная по дисциплине: Физические основы оптической связи. Вариант №6

Лабораторная работа No1
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ.
1. Цель работы:
Целью работы является знакомство с принципом действия светоизлучающего диода (СИД), суперлюминисцентного диода (СЛД) и лазерного диода (ЛД); исследование их ваттамперных характеристик (зависимости мощности излучения от тока), спектральных характеристик и диаграмм направленности.

Порядок выполнения работы
1. Лабораторная работа запускается файлом «LR1.exe»
2. Нажмите кнопку «далее», введите свои данные
3. Из предложенного меню выберите пункт «Краткие теоретические сведения», изучите принципы работы и основные характеристики СИД, СЛД и ППЛ
4. Пройдите допуск к лабораторной работе. Допуск считается пройденным, если Вы ответили правильно не менее чем на 7 вопросов из 10.
Приведите в отчет скриншот с результатом прохождения допуска.
5. Вернитесь в меню, выберите пункт «Описание схемы лабораторной работы».
Изучите схему, приведите ее в отчет.
6. Выберите в меню пункт «Выполнение»
7. Снимите семейство ВАХ для ППЛ, введя 9 значений тока накачки от 0 до 40 мА. Укажите марку ППЛ. Определите пороговый ток по графику. Результаты следует оформить в таблицу 1
Построить семейство ВАХ на одном графике по точкам. Сделать выводы о характере зависимости, о влиянии температуры.
8. Зарисуйте или сфотографируйте спектр ППЛ. Определите по графику λ0 и Δλ0,5 (на уровне уменьшения мощности в 2 раза) Рассчитайте Δf0,5, ТГц
9. Снимите семейство ВАХ для СЛД. Укажите марку СЛД. Результаты следует оформить в таблицу 2
10. Зарисуйте или сфотографируйте спектр СЛД. Определите по графику λ0 и Δλ0,5. Рассчитайте Δf0,5, ТГц, по формуле (1)
11. Снимите семейство ВАХ для СИД. Укажите марку СИД. Результаты следует оформить в таблицу 3
12. Зарисуйте или сфотографируйте спектр СИД. Определите по графику λ0 и Δλ0,5. Рассчитайте Δf0,5, ТГц, по формуле (1)
13. Результаты измерения и расчета спектра источников излучения занесите в таблицу 4
14. Зарисуйте (сфотографируйте) схему для измерения диаграммы направленности источников излучения. Приведите пример изображения результатов измерения на мониторе и осциллографе.


Лабораторная работа No2
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОДИОДОВ.
1. Цель работы:
Целью работы является знакомство с принципом действия p-i-n ФД и лавинного фотодиода (ЛФД); исследование их спектральных и вольт-амперных характеристик.

Порядок выполнения работы
1. Лабораторная работа запускается файлом «LR2.exe»
2. В верхней строке меню выберите пункт «Теоретическая часть», изучите принципы работы и основные характеристики фотодиодов.
3. Пройдите тест к лабораторной работе (верхняя строка меню, «Тест»). Тест считается пройденным, если Вы ответили правильно не менее чем на 7 вопросов из 10. Вопросы и правильные ответы приведите в отчет.
Приведите в отчет скриншот с результатом прохождения допуска.
4. В верхней строке меню, выберите пункт «Лабораторная работа/ Описание установки».
Изучите схему лабораторной установки, приведите ее в отчет.
5. Выберите в меню пункт «Лабораторная работа/ 1. Спектральная чувствительность»
Снимите спектральные характеристики для кремниевого p-i-n ФД, кремниевого ЛФД, InGaAs p-i-n ФД. Постройте характеристики.
Сделайте выводы, определив по графикам граничную длину волны для каждого фотодиода. Для правильных выводов следует изучить пункт «Лабораторная работа/ 3. Исследование спектральной характеристики»
6. Выберите в меню пункт «Лабораторная работа/ 2. Вольт-амперная характеристика фотодиода»
Снимите семейство вольт-амперных характеристик для кремниевого p-i-n ФД, InGaAs ЛФД.
Сделайте вывод о зависимости фототока от мощности излучения. Сравните ВАХ p-i-n ФД и ЛФД
7. Выберите в меню пункт «Лабораторная работа/ Контрольные вопросы». Дайте письменные краткие ответы на приведенные контрольные вопросы.



Лабораторная работа No3
ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВ ПОСТРОЕНИЯ ВОСП-WDM
1. Цель работы:
Целью работы является знакомство с технологией спектрального уплотнения (WDM)

Порядок выполнения работы
1. Лабораторная работа запускается файлом «LR3.exe»
2. В верхней строке меню выберите пункт «Содержание», изучите все пункты, с 1 по 13..
3. Пройдите тест к лабораторной работе (верхняя строка меню, «Тест»). Тест считается пройденным, если Вы ответили правильно не менее чем на 7 вопросов из 10. Вопросы и правильные ответы приведите в отчет.
Приведите в отчет скриншот с результатом прохождения теста.
4. В верхней строке меню, выберите пункт «Задачи».
Решите предложенные 3 задачи, вариант должен соответствовать No пароля.
4.1 Задача No1
Определить длину регенерационного участка для одноволновой ВОСП по формуле, предложенной МСЭ-Т.
Т.к. Ps и PR в таблице заданы в мВт (т.е. указана мощность, а не уровень по мощности), для подстановки в формулу эти величины необходимо перевести в дБм (найти уровень по мощности):
p_R=10lg P/1мВт,дБм
Т.к. указано, что волокна типа SF, работают на длине волны 1550 нм
αk=0,22дБ/км
Число оптических коннекторов Nc=4.
Рассчитанную длину округлить до целого, ввести в окно, а затем нажать кнопку с номером варианта.

Задача No2.
OSNR (оптическое отношение сигнал/шум) в оптическом спектральном канале на входе приемника находится из формулы:
Pch = OSNR + as+ NF +10×lgMус А – 58.
где Pch MPI-S – минимальный допустимый уровень мощности сигнала в одном канале в интерфейсе MPI-S,
as – затухание пролета, равное усилению оптического усилителя,
NF- коэффициент шума усилителя,
значение 58дБ представляет собой оптический квантовый шум в полосе канала на входе усилителя для скорости передачи до 2,5Гбит/с (∆f=2,5ГГц), т.е.
- 58дБ = 10lg(h×f×∆f).
Найденное значение (дБ) следует округлить до целого, ввести в окно и нажать номер варианта.

Задача No3.
В данной задаче требуется посчитать, сколько волновых каналов (n) вводится в МUX в пункте А и сколько выводится (m) из MUX в пункте D.
Рассчитанные значения следует ввести в окна, а затем нажать цифру с номером варианта




Контрольная работа, вариант 6

1. Геометрические параметры оптического волокна

Задача 1
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.
Исходные данные:
вар.6 1.478 1.458


2 Затухание и дисперсия оптического волокна

Задача 2
Определить уровень мощности и мощность сигнала на входе приемного оптического модуля, а также мощность сигнала на выходе передающего оптического модуля, если работа ВОСП ведется по заданному волокну на расстояние , строительная длина кабеля , уровень мощности сигнала на передаче равен . Рассчитать дисперсию и длительность оптического импульса на выходе такой ВОСП, если на ее вход подается цифровой поток со скоростью передачи , с указанной шириной спектра источника излучения . Рассчитать максимально возможную скорость передачи цифрового сигнала по такой линии связи.
Исходные данные:
вар.6 G.655 77 1,55 0.7 -4 5 7 6


3 Источники излучения

Задача 3
Определить пороговый коэффициент усиления ППЛ с РФП, излучающего длину волны , 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 .
Определить основные параметры спектра ППЛ с РФП: число мод в спектре, расстояние между соседними модами, ширину спектра моды и добротность основной моды резонатора. Привести спектр ППЛ с РФП.
Исходные данные:
вар.6 0,8 3,45 375 25 4 25 5,5

4 Фотоприемники

Задача 4
Рассчитать квантовую эффективность фотодиода на заданной длине волны , 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.
Исходные данные:
вар.6 p-i-n Ge 1,33 25 - -15

5 Линейные тракты оптических систем передачи

Задача 5.1
Используя приложения 1 для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957 и G.691, определить: по варианту (табл.5.1) предельную дальность передачи по оптическому волокну без промежуточных регенераторов, но с возможным использованием оптических усилителей. Также определить минимальное расстояние между оптическим передатчиком и оптическим приёмником заданного интерфейса для исключения перегрузки приёмника. Рассчитать уровень сигнала на приеме, мощность сигнала на входе приемника и совокупную хроматическую дисперсию при условии, что длина участка равна L, проверить, соответствуют ли полученные значения техническим нормативам.
Исходные данные:
вар.6 S-16.1 12 5 2


Задача 5.2
Для заданного количества оптических каналов в ВОСП-WDM и OSNR (табл.5.2) каждого канала определить минимальный допустимый уровень передачи канального сигнала в интерфейсе MPI-S и максимальный допустимый уровень группового сигнала в интерфейсе MPI-S при использовании на промежуточных станциях Mус – эрбиевых усилителей с усилением G и с коэффициентом шума NF (табл.5.2). Для скоростей передачи цифровых данных в формате NRZ 2,5Гбит/с и 10Гбит/с считать шум спонтанной эмиссии -58дБ и -56дБ соответственно. Определить, превышает ли мощность группового сигнала максимально допустимую мощность в интерфейсе MPI-S.
Исходные данные:
вар.6 16 2,5 26 10 70 5

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физические основы оптической связи
Вид работы: Лабораторная работа 1-3, контр вар.6
Оценка: Зачет
Дата оценки: 29.04.2019
Рецензия:Уважаемый ,

Гавриленко Ольга Борисовна

Помогу с вашим вариантом, другой работой или дисциплиной.
E-mail: sneroy20@gmail.com