Основы оптической связи (часть 2-я) .Вариант №77

1 ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

1. Что принято понимать под волоконно-оптической системой передачи?
3. Какой физический смысл у показателя преломления?
5. Какие оптические диапазоны определены для улучшенных волокон стандарта G.652?
7. В чем физический смысл «запрещённой зоны» полупроводниковых материалов?
9. Чем отличаются прямозонные и непрямозонные материалы
11. Какие устройства могут входить в состав ВОСП?



Задача 1

Определить затухание, дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), с километрическим затуханием (дБ/км) на длине волны излучения передатчика 0 (мкм), ширине спектра излучения 0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения. Определить мощность оптического излучения в волокне на выходе секции, если на входе подключен оптический генератор с уровнем мощности pS , дБм на заданной длине волны λ0.

Таблица 1.1 Длина оптической секции
Параметр Предпоследняя цифра зачетной книжки
 7
Длина оптической секции, км 54
Уровень оптической мощности на передаче pS, дБм  5

Таблица 1.2 Характеристики волокон
Параметр Последняя зачетной книжки
 7
Тип волокна SMF-LS
Коэффициент затухания, α, дБ/км 0,21
Длина волны, λ0, нм 1,55
Спектральная линия, Δλ0,5, нм 0,18
Коэффициент хроматической дисперсии, σХр, пс/(нм×км) 14,5

SMF-LS, Single Mode Fiber-LS – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Corning), коэффициент ПМД σпмд=0,05 пс/√км;



2 ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМПЕРЕДАЧИ

1. Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?
3. Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?
5. Как устроен полупроводниковый гетеролазер с резонатором Фабри – Перо и как формирует когерентное излучение?
7. Почему и какими средствами стабилизируют температурный режим работы лазера?
9. Что показывает диаграмма направленности излучения светодиода и лазера?



Задача 2
Определить характеристики одномодового лазера с распределенной обратной связью (DFB).
Определить частоту и длину волны генерируемой моды в одномодовом лазере DFB для известных значений дифракционной решетки m и длины лазера L. Изобразить конструкцию лазера DFB. Исходные данные приведены в табл. 2.1-2.2.

Таблица 2.1 Лазер DFB, длина решетки
Параметр
лазера DFB Предпоследняя цифра зачетной книжки
 7
Длина решетки резонатора, L, мкм 365

Таблица 2.2 Лазер DFB, основные показатели
Параметр лазера DFB Последняя цифра зачетной книжки
 7
Порядок решетки, m 8
Шаг решетки, d, мкм 0,71
Показатель преломления, nэ 3,7

3 МОДУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

1. Что такое модуляция?
3. В чем заключается сущность прямой модуляции в схемах с полупроводниковыми источниками оптического излучения?
5. Почему происходит искажение сигналов при прямой модуляции?
7. Какие виды внешней модуляции оптического излучения применяются в системах передачи?
9. Какие виды внешней модуляции оптического излучения обеспечиваются модулятором Маха-Зендера?
11. Как уменьшить нелинейные искажения при модуляции?
13. С какой целью в состав передающего оптического модуля вводятся термодатчик и терморегулятор?



Задача 3

По данным табл. 3.1 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. 3.2 и 3.3 с учётом Ψ) определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции . Показать на графике модулирующий электрический и модулированный оптический сигналы. Рассчитать коэффициент гашения. По построенной характеристике указать вид источника (светодиод или лазер?).

Таблица 3.1 - Ватт-амперная характеристика
I, мА 0 5 10 15 18 20 22 24 26 28
P, мкВт 0 15 30 45 60 90 160 230 310 370

Таблица 3.2 - Ток смещения

Параметр
 Предпоследняя цифра зачетной книжки
 7
Ток смещения, мА 16

Таблица 3.3 - Амплитуда тока модуляции

Параметр
 Последняя цифра зачетной книжки
 7
Амплитуда тока модуляции, мА 1




4 ФОТОПРИЁМНИКИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

1. Какие требования предъявляются к фотоприёмникам оптических систем передачи
3. Почему в основном применяются полупроводниковые фотодиоды в оптических системах передачи?
5. Чем ограничен диапазон оптических частот для фотодетектирования?
7. Чем отличается конструкция лавинного фотодиода (ЛФД) от конструкции фотодиода p-i-n?
9.Какими средствами сокращается время включения фотодиода?
11. Почему фотодиоды шумят?
13. Почему фотодиоды типа TAP и TWPD относят к перспективным приборам?




Задача 4

Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения по данным табл. 4.1. Используя график и данные табл. 4.2 (с учетом Ψ) и 4.3 определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора. Определить материал для изготовления прибора.

Таблица 4.1
Чувствительность, А/Вт 0,28 0,32 0,43 0,53 0,58 0, 65 0,73 0,64 0,1
Длина волны, мкм 0,85 1 1.1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,78

Таблица 4.2

Параметр
 Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
 7
Мощность излучения, мкВт 3,5

Таблица 4.3
Параметр
 Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
 7
Длина волны, λ, мкм 0.98




5 ФОТОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

1. Чем отличается прямое фотодетектирование от фотодетектирования с преобразованием?
3. Какие виды предварительных усилителей применяются в фотоприёмных устройствах?
5. Как устроена входная цепь фотоприёмного устройства детектирования с преобразованием?
7. Чем определяется величина соотношения сигнал/шум на выходе ФПУ?
9. Чем отличается гомодинный приёмник сигнала от гетеродинного в ФПУ с преобразованием?




Задача 5
Рассчитать полосу пропускания входной цепи ФПУ с ИУ (ТИУ). Определить требуемую электрическую полосу пропускания для фотоприёмного устройства, содержащего интегрирующий (ИУ) или трансимпенансный (ТИУ) усилитель и фотодетектор (ЛФД или p-i-n). Рассчитать значение фототока и отношение сигнал/шум на выходе ФПУ. При условии оптимального приема рассчитать значение Q-фактора и соответствующее ему значение BER для данного ФПУ. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 Характеристики фотодетектора
Параметр Предпоследняя цифра пароля
 7
Тип ФД ЛФД
Тип предусилителя ТИУ
Rэ, кОм 80
Сэ, пФ 2.3
ηвн 0.93
М 40
Fш(М) 8
Т 330
Dш 5.5
В, Мбит/с  42

Таблица 5.2 Характеристики линии
Параметр  Последняя цифра пароля
  7
Уровень мощности на передаче
Pпер, дБм -5
L, км 80
α, дБ/км 0,21





6 ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

1. Какие разновидности линейных трактов существуют в оптических системах передачи?
3. Какие различия имеют одноволновые оптические линейные тракты ВОСП?
5. Какие требования предъявляются к линейным кодам ВОСП?
7. В чем сущность коэффициента битовых ошибок BER или Кош?
9. С какой целью в ВОСП используется оценка Q-фактора?




Задача 6.1
Используя приложения 1 для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957 и G.691, определить:
по варианту (табл.6.1 и 6.2) 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 6.1 Интерфейсы и длина линии
Параметр  Последняя цифра пароля
 7
Интерфейс L-4.1
L, км 49

Таблица 6.2 Характеристики линии
Параметр Предпоследняя цифра пароля
 7
Строительная длина кабеля, lстр, км 5.5
Число разъемных соединений 4




Задача 6.2
Для заданного количества оптических каналов по варианту в ВОСП-DWDM и требуемого OSNR (табл.6.3) каждого канала определить минимальный допустимый уровень передачи одного канала и максимальный допустимый уровень всех каналов в стекловолокне при использовании на промежуточных станциях Mус – эрбиевых усилителей с усилением A и с коэффициентом шума NF (табл.6.4). Для скоростей передачи цифровых данных в формате NRZ 2,5 Гбит/с и 10 Гбит/с считать шум спонтанной эмиссии -58 дБ, нормированным относительно полосы 0,1 нм. Разместить указанное количество спектральных каналов в полосе C или L, или С+L в зависимости предлагаемого интервала между спектральными каналами (0,1 нм; 0,2 нм; 0,4 нм; 0,8 нм).

Таблица 6.3 Оптические каналы
Параметр Предпоследняя цифра пароля
 7
Число оптических каналов 88
Скорость передачи в каждом канале, Гбит/с 10
Межканальный интервал, нм 0,4

Требуемый OSNR, дБ 21

Таблица 6.4 Оптические усилители
Параметр Последняя цифра пароля
 7
Число оптических усилителей, Мус 12
Длина усилительного пролета, lпр км  83
Коэффициент шума, NF, дБ 5.8

Оценка: Отлично
Дата оценки: 14.02.2022

Помогу с вашим онлайн тестом, другой работой или дисциплиной.
E-mail: sneroy20@gmail.com
E-mail: ego178@mail.ru