Контрольная и Лабораторная работа №1,2,3 по дисциплине: Физические основы оптической связи. Вариант №2 (22)

Контрольная работа
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.

Таблица 1 – Исходные данные задачи No1
2
1.484
1.466


2 Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение

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
2
1,54
1,48
2


3 Дифракционная решетка проходящего света

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
2
150
10
0,5
0,78
8


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
2
92
0,2
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
2
1,31
3,5
150
20
2
15
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 6
2
p-i-n
InGaAsP
1,35
20
-
-18



Лабораторная работа No1
Дифракционная решетка как спектральный прибор.
Исследование принципов спектрального уплотнения

1. Цель работы
Целью работы является изучение принципов построения демультиплексора на основе дифракционной решетки проходящего света, а также знакомство с элементной базой волоконно-оптических систем передачи со спектральным уплотнением.

2. Подготовка к работе
1. Изучить явление дифракции.
2. Изучить основные принципы спектрального уплотнения в ВОСП, мультиплексоры, демультиплексоры, их типы и принципы действия.
3. Выполнить предварительный расчет:
Рассчитать число разделимых с помощью дифракционной решетки (ДР) световых потоков. Номер варианта определяется по последней цифре пароля:
Таблица 1 – Определение номера варианта
2
3
Таблица 2 – Исходные данные к расчету
3 1,3 1,33 5 400 6


Лабораторная работа No2
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.
1. 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
2. Зарисуйте или сфотографируйте спектр ППЛ. Определите по графику λ0 и Δλ0,5 (на уровне уменьшения мощности в 2 раза) Рассчитайте Δf0,5, ТГц
3. Снимите семейство ВАХ для СЛД. Укажите марку СЛД. Результаты следует оформить в таблицу 2
4. Зарисуйте или сфотографируйте спектр СЛД. Определите по графику λ0 и Δλ0,5. Рассчитайте Δf0,5, ТГц, по формуле (1)
5. Снимите семейство ВАХ для СИД. Укажите марку СИД. Результаты следует оформить в таблицу 3
6. Зарисуйте или сфотографируйте спектр СИД. Определите по графику λ0 и Δλ0,5. Рассчитайте Δf0,5, ТГц, по формуле (1)
7. Результаты измерения и расчета спектра источников излучения занесите в таблицу 2
8. Зарисуйте (сфотографируйте) схему для измерения диаграммы направленности источников излучения. Приведите пример изображения результатов измерения на мониторе и осциллографе.


Лабораторная работа No3
Изучение основных характеристик фотодиодов

Цель работы:
Целью работы является знакомство с принципом действия p-i-n ФД и лавинного фотодиода (ЛФД); исследование их спектральных и вольт-амперных характеристик.

Контрольные вопросы
Что такое фотодиод?
Как устроен p-i-n фотодиод?
Какие характеристики имеет фотодиод?
Какое из приведенных утверждений правильное?
а) Электронно-дырочный переход - это слой, обедненный носителями заряда;
б) Электронно-дырочный переход - это слой, обогащенный носителями заряда;
Поясните работу устройства фотодиода с барьером Шоттки.
Нарисуйте ВАХ p-i-n фотодиода. Объясните каждый участок вольт - амперной характеристики этого фотодиода.
Что такое спектральная характеристика фотодиода?
На каком фотоэффекте основан принцип действия фотодиодов?
В чем отличие ЛФД от p-i-n фотодиода?

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физические основы оптической связи
Вид работы: Лабораторная работа 1-3
Оценка: Зачет
Дата оценки: 27.10.2019
Рецензия:Уважаемый ,

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физические основы оптической связи
Вид работы: Контрольная работа
Оценка: Зачет
Дата оценки: 29.10.2019
Рецензия:Уважаемый ,

Гавриленко Ольга Борисовна

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