ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ (ДВ 2.1). Вариант №05.

1. Геометрические параметры оптического волокна

Задача No1
Имеется оптическое волокно со следующими параметрами nс - абсолютный показатель преломления сердцевины волокна, nо - абсолютный показатель преломления оболочки волокна. Определить предельный (критический) угол ( ) падения луча на границу раздела сердцевина - оболочка, числовую апертуру оптического волокна (NA), апертурный угол ( ). Значения nс, nо приведены в таблице1

Таблица 1 – Исходные данные задачи No1
N      5    
nс      1.490    
nо      1.46    

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 L км, строительная длина кабеля стр, уровень мощности сигнала на передаче равен ps, дБм. Рассчитатьдисперсию и длительность оптического импульса на выходе такой ВОСП, если на ее вход подается цифровой поток со скоростью передачи В,с указанной шириной спектра источника излучения ∆λ0,5Рассчитать максимально возможную скорость передачи цифрового сигнала по такой линии связи.

Таблица 2.1 – Исходные данные

Параметр No варианта
      5 
Тип волокна      G.653 
Длина участка регенерации, км      54 
Длина волны λ0, мкм       1,55 
Спектральная линия ∆λ0,5, нм      2,5 
ps, дБм      0 
стр, км      4 
В, Гбит/с      4 
Nрс      4 


3. Источники излучения

Задача 3

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.Привести спектр ППЛ с РФП.

Таблица 3.1 – Исходные данные к задаче No3
No вар      5    
λ0, мкм      1,5    
n      3,55    
L, мкм      140    
W, мкм      25    
d, мкм      5    
α, 1/см      16    
Δ λ0,5, нм      9    


4. Фотоприемники

Задача 4

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 2 – Данные к задаче 4
No вар      5    
ФД      ЛФД    
материал      Si    
λ, мкм      0,87    
W, мкм      25    
M      15    
pin, дБм      -27    


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.
Таблица 5.1 – Исходные данные к задаче No5.1
Параметр
 No варианта
      5    
Интерфейс      L-16.1    
L, км      29    
Строительная длина кабеля, lстр, км      4,5    
Число разъемных соединений      6    

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.

Таблица 5.2 – Исходные данные к задаче 5.2

Параметр No варианта
      5    
Число оптических кана-лов и скорость пере-дачи в каждом, Гбит/с      14
10    
OSNR, дБ      25    
Число оптических усилителейMус      9    
Длина одного пролета, км      95    
Коэффициент шума усилителя NF, дБ      5,5

Проверил: Гавриленко О.Б.