Лабораторная работа №1,2,3 по дисциплине: Волоконно-оптические системы передачи. Вариант №17

Лабораторная работа No1
Изучение пассивных компонентов волоконно-оптических систем передачи (ВОСП)

Цель работы, порядок выполнения и содержание
• Цель работы состоит в изучении основных конструкций, характеристик и применения ряда пассивных компонентов в технике волоконно-оптических систем передачи (ВОСП)
• Порядок выполнения:
• необходимо изучить пассивные компоненты на предмет их устройства
принципа действия и характеристик;
• ответить письменно кратко и по существу на контрольные вопросы
• решить задачи по варианту
• составить отчёт с выводами по результатам изучения
• В содержательной части работы предметом изучения являются:
волоконные световоды; коннекторы; разветвители; мультиплексоры;
фильтры; компенсаторы дисперсии; коммутаторы; кроссовое
оборудование и т.д.

Контрольные вопросы
• 1. Какие стандарты распространяются на пассивные оптические компоненты?
• 2. Какого масштаба оптические сети предполагают использование пассивных компонент?
• 3. Чем отличаются оптические волокна (ОВ) различных стандартов?
• 4. Что называют длиной волны отсечки одномодового волокна?
• 5. Что относится к характеристикам стандартного оптического волокна?
• 6. Чем принципиально отличаются ОВ стандарта G.652 с индексами a, b от ОВ с индексами c, d?
• 7. В какой части оптического волокна распространяется свет?
• 8. Что в характеристиках передачи сигналов определяет показатель преломления сердцевины оптического волокна?
• 9. В каком спектральном диапазоне волн ОВ имеют наименьшее затухание?
• 10. Какие достоинства имеют волокна стандарта G.653?
• 11. Какие недостатки имеют волокна стандарта G.653?
• 12. Чем отличаются волокна G.652 от волокон G.653?
• 13. Для чего нужны волокна стандарта G.654?
• 14. Что особенного в возможностях волокон типа Tera Wave?
• 15. Под какие технические задачи оптической связи предназначены ОВ стандартов G.655/656?
• 16. Какие возможности по организации оптической связи раскрываются в случае использования волокон MCF?
• 17. К чему может привести прямой стык ОВ различных стандартов, например, G.652 и G.655?
• 18. Для чего нужны оптические коннекторы?
• 19. Чем отличаются различные оптические коннекторы?
• 20. Какое затухание допустимо для системы передачи на стыке оптических коннекторов?
• 21. Что в характеристиках отличается для коннекторов с отшлифованными торцами UPC и APC?
• 22. Для чего нужны соединительные розетки?
Контрольные вопросы
• 23. Какое назначение имеют оптические аттенюаторы?
• 24. Какие разновидности оптических аттенюаторов можно использовать в системах передачи?
• 25. Какие разновидности оптических кроссов производятся для предприятий связи?
• 26. Для чего нужны оптические кроссы?
• 27. Какие разновидности оптических разветвителей используются в технике оптической связи?
• 28. Для чего применяют оптические изоляторы?
• 29. Что можно сделать с оптическими сигналами с помощью оптических фильтров,
мультиплексоров и демультиплексоров?
• 30. Как устроена волоконная брэгговская решетка?
• 31. Какие пассивные оптические компоненты можно создать на основе волоконной брэгговской решетки?
• 32. Что представляет собой тонкоплёночный оптический фильтр?
• 33. Для чего нужны оптические фильтры?
• 34. Что представляет собой фазированная волноводная решетка AWG?
• 35. Для чего применяют AWG?
• 36. Что достигается в оптических схемах с помощью циркулятора?
• 37. Почему нужно компенсировать дисперсию ОВ?
• 38. Какие разновидности компенсаторов хроматической дисперсии применяются в составе систем передачи?
• 39. Какие характеристики имеют компенсаторы дисперсии?
• 40. Для чего нужны оптические коммутаторы и маошрутизаторы?
• 41. Чем отличается оптический коммутатор от оптического маршрутизатора?
• 42. С какой целью создают оптические мультиплексоры OADM?
• 43. Что входит в состав OADM?
• 44. Какое назначение имеют интерливинговые фильтры (ИФ)?
• 45. Какие компоненты ИФ служат формированию спектральных передаточных характеристик?

Задача
Составить схему волоконно-оптической системы передачи из следующих компонент: модуль оптического передатчика (в количестве N по варианту), каждый модуль работает на своей волне в диапазоне С; оптический волновой мультиплексор на AWG; волоконно-оптическая линия длиной L (по варианту) с волокнами G.652d; компенсатор хроматической дисперсии (DC с характеристиками по варианту); оптический волновой демультиплексор на AWG; модуль оптического приёмника (в
количестве N по варианту). Определить величину затухания между точками подключения оптического передатчика и приёмника с учётом затухания мультиплексора/демультиплексора, оптической линии и компенсатора дисперсии на основе волокна с обратной характеристикой дисперсии (у дисперсии знак
минус). Затухание в разъёмных соединениях составляет 0,5 дБ на соединение. Определить требуемую длину оптического волокна компенсатора для полного подавления накопленной в линии хроматической дисперсии. Исходные данные приведены в таблице по вариантам!
7
8
0,23
18,1
0,43
-67
49
3,2/3,7



Лабораторная работа No2
Изучение модуляции оптического излучения

Цель работы, порядок выполнения и содержание
• Цель работы:
• Изучить способы модуляции оптического излучения в технике волоконнооптических систем передачи
• Порядок выполнения:
• - изучить прямую модуляцию оптического излучения и варианты её
реализации в модулях;
• - изучить варианты внешней оптической модуляции и варианты её
реализации в приборах;
• Составить краткие ответы на контрольные вопросы кратко и по существу.
• Решить задачи по варианту.

Контрольные вопросы
• 1. Что такое модуляция?
• 2. Что подлежит модуляции в оптических излучателях?
• 3. В чем состоит принципиальное отличие прямой и внешней модуляций оптического излучения?
• 4. В чем заключается сущность прямой модуляции в схемах с полупроводниковыми
источниками оптического излучения?
• 5. Почему полоса частот при прямой модуляции ограничена?
• 6. Почему происходит искажение сигналов при прямой модуляции?
• 7. Чем отличаются модуляционные характеристики схем с лазером и светодиодом?
• 8. Какие компоненты входя в состав оптического модуля с прямой модуляцией излучения?
• 9. Какие виды внешней модуляции оптического излучения применяются в системах
передачи?
• 10. Чем отличается электрооптический внешний модулятор от электроабсорбционного?
• 11. Какие виды внешней модуляции оптического излучения обеспечиваются модулятором Маха-Зендера?
• 12. Какие шумы образуются при модуляции?
• 13. Как уменьшить нелинейные искажения при модуляции?
• 14. Как устроен передающий оптический модуль с внешней модуляцией?
• 15. С какой целью в состав передающего оптического модуля вводятся термодатчик и терморегулятор?
• 16. Какие электрические и оптические характеристики имеет передающий оптический модуль?
• 17. Что обозначает оптический нелинейный предел Шеннона?
• 18. Какие форматы оптической модуляции увеличивают спектральную эффективность?
• 19. От чего зависит скоростная ёмкость линии передачи?
• 20. Что представляет собой спектральная эффективность модуляции?

Задача 1. По данным табл. 1 построить зависимость выходной мощности источника
оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него. Для заданных (по варианту) тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов (табл. 2 и 3 ( по предпоследней и последней цифре номера пароля) ) определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции η. По построенной характеристике указать вид источника (светодиод или лазер?).
10
9

Задача 2. Для модулятора Маха-Зендера рассчитать и построить передаточную
(модуляционную) характеристику по варианту согласно табл. 4 (по предпоследней цифре номера пароля). Выбрать на построенной характеристике напряжение начального смещения с учётом амплитуды и полярности модулирующего сигнала, представленного по варианту в табл.5 ( по последней цифре номера пароля). Показать на рисунке изменение относительной величины оптической мощности при модуляции (пример на рис. ранее). По рисунку определить глубину модуляции.
9
4
-



Лабораторная работа No3
Изучение когерентных оптических приёмников

Цель работы, порядок выполнения и содержание
• Цель работы: изучить принципы когерентного оптического приёма и построение приёмников для высокоскоростных оптических каналов.
• Порядок выполнения:
• - изучить теорию когерентного оптического приёма
• - изучить схемы когерентных оптических приёмников и их реализации в практических схемах
• - изучить характеристики когерентных приёмников
• - ответить кратко и по существу на контрольные вопросы
• - решить задачи.

Контрольные вопросы
• 1. Чем принципиально отличаются ВОСП некогерентного и когерентного типа?
• 2. В чем состоят преимущества когерентных ВОСП?
• 3. Какие предусмотрены форматы модуляции в ВОСП?
• 4. Какой формат модуляции и вид приема обеспечивают максимальную чувствительность приемника?
• 5. Что относится к порядку и алгоритмам преобразований в когерентных оптических приемниках?
• 6. В каких форматах может поступать оптический сигнал на вход когерентного приемника?
• 7. Какие проблемы с обработкой сигнала решаются в оптическом когерентном приемнике?
• 8. Какие методы детектирования оптических сигналов различных форматов могут использоваться в когерентных приемниках?
• 9. Что входит в состав простого когерентного оптического приемника?
• 10. Что входит в состав квадратурного когерентного оптического приемника?
• 11. От чего зависит результирующий фототок на выходе балансного детектора?
• 12. Какие токовые составляющие балансного детектора присутствуют в гомодинном квадратурном приемнике?
• 13. Какие методы демодуляции принятого сигнала могут применяться в когерентных гомодинных приемниках?
• 14. Что входит в состав цифровой схемы когерентного приемника?
• 15. Что относится к процедурам цифровой обработки сигнала в когерентном приемнике?
• 16. Что представляет собой схема цифрового корректора хроматической дисперсии?
• 17. Чем компенсируется ПМД в цифровой части когерентного приемника?
• 18. Какие функции выполняет алгоритм Витебри при цифровой обработке сигнала (DSP) в когерентном приемнике?
• 19. Чем определяется отношение OSNR при когерентном приеме?
• 20. Почему OSNR определяется при коэффициенте ошибок 10-3?
• 21. С чем может быть связана некогерентность детектирования на приеме?
• 22. Чем оценивается некогерентность детектирования на приеме?
• 23. Чем обусловлен фазовый шум в когерентных приемниках?
• 24. Какими техническими характеристиками описывают когерентные оптические приемники?
• 25. Какие этапы развития схемотехники оптических передатчиков и приёмников можно выделить?

Задачи (номер пароля не учитывать)
• Задача 1. Определить во сколько раз гетеродинное детектирование при когерентном приёме оптического сигнала превышает по чувствительности прямое
детектирование для заданных соотношений сигнал/шум: 5дБ, 10дБ, 15дБ, 20дБ, 25дБ, 30дБ. Для решения задачи использовать график на слайде 9.

• Задача 2. Определить величину мощности сигнала гетеродина на входе когерентного приёмника, если уровень мощности оптического сигнала составляет: -
18дБм, -15дБм, -13дБм, -10дБм, -5дБм, 0дБм. Для решения задачи использовать график на слайде 37.

Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Волоконно-оптические системы передачи
Вид работы: Лабораторная работа 1-3
Оценка: Зачет
Дата оценки: 05.01.2021
Рецензия: Уважаемый ,

Фокин Владимир Григорьевич

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