Основы оптической связи РГР (Вариант 52)

Задача 1
Определить затухание, дисперсию, полосу пропускания и
максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконнооптической 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
Параметр
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Длина оптической
секции, км
42 96 60 107 67 85 74 54 109 89
Уровень
оптической
мощности на
передаче pS, дБм
0 10 8 15 9 11 13 5 16 11
Таблица 1.2
Параметр
Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Тип волокна SF DSF SMFLS
SF DSF True
Wave
LEAF SMFLS
True
Wave
LEAF
Коэфф.
затухания
α, дБ/км
0,35 0,28 0,26 0,25 0,3 0,27 0,24 0,21 0,22 0,23
Длина волны
λ0, мкм
1,31 1,52 1,53 1,55 1,31 1,54 1,56 1,55 1,55 1,56
Спектральная
линия ∆λ0,5, нм
0,05 0,02 0,2 0,1 0,15 0,4 0.3 0,18 0,8 1
Коэфф.
хроматической
дисперсии σхр,
пс/(нмкм)
3,5 -2,2 14,2 17,5 -6,2 3,7 4,5 14,5 13,2 14

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.
Табл. 2.1 - Лазер DFB, длина решетки
Параметр
лазера DFB
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Длина
решетки
резонатора,
L, мкм
145 175 195 215 225 325 355 365 395 425
Табл. 2.2 - Лазер DFB, основные показатели
Параметр
лазера DFB
Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Порядок
решетки, m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Шаг решетки,
d, мкм
0,08 0,11 0,2
1
0,31 0,41 0,51 0,61 0,71 0,81 0,91
Показатель
преломления,
nэ
3,45 3,47 3,5
1
3,56 3,59 3,62 3,68 3,7 3,65 3,63

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
I, мА 0 5 10 15 18 20 22 24 26 28
P, мкВт 0 15 30 45 60 90 160 230 310 370
12
Таблица 3.2
Параметр Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ток смещения, мА 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Таблица 3.3
Параметр Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Амплитуда тока модуляции, мА 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 1 1,7 2,7

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
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Мощность излучения Ри,
мкВт
0,2 0,8 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 5
Таблица 4.3
Параметр Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Длина волны, λ,
мкм
1,75 1,65 1,55 1,43 1,31 1,29 1,15 0,98 0,91 0,86

Задача 5
Рассчитать полосу пропускания входной цепи ФПУ с ИУ (ТИУ).
Определить требуемую электрическую полосу пропускания (исходя из
требуемой полосы частот сигнала для детектирования цифрового
потока со скоростью передачи В) 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.
16
Таблица 5.1
Параметр Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Тип ФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД p-i-n ЛФД
Тип
усилителя
ИУ ТИУ ИУ ТИУ ИУ ТИУ ИУ ТИУ ИУ ТИУ
Rэ, кОм 1000 100 1100 110 1200 90 1300 80 1400 70
Сэ, пФ 1 2 2,5 1,5 3 3,5 0,5 2,3 1,7 0,8
ηвн 0,4 0,8 0,45 0,85 0,5 0,9 0,55 0,93 0,6 0,96
M 1 10 1 20 1 30 1 40 1 50
Fш(M) 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9
T, К 280 290 295 300 310 315 320 330 335 340
Dш 2 3 2,5 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5
В, Мбит/с 100 155 622 1000 2500 1250 10 42 140 125
Таблица 5.2
Параметр Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Уровень
мощности
на
передаче
Pпер, дБм
-3 0 +1 -8 -7 -6 -1 -5 -2 -4
L, км 50 45 72 60 82 79 92 80 95 87
α, дБ/км 0,3 0,33 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19

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
Параметр Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Интерфейс L4.2 V4.2 L16.2 U16.2 S-4.1 L-16.1 S-16.1 L-4.1 S-1.1 L1.3FP
L, км 63 106 71 111 7 29 12 49 18 56
Таблица 6.2
Параметр Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Строительная
длина
кабеля, lстр,
км
2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5
Число
разъемных
соединений
2 4 6 2 4 6 2 4 6 2

Задача 6.2
Для заданного количества оптических каналов по варианту в
ВОСП-DWDM и требуемого OSNR (табл.7.3) 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.7.4). 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).
Табл. 6.3. Оптические каналы
Параметр Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Число
оптических
каналов
8 12 16 32 40 64 80 88 96 120
Скорость
передачи в
каждом канале,
Гбит/с
2,5 10 2,5 10 2,5 10 2,5 10 2,5 10
Межканальный
интервал, нм
1,0 0,2 0,4 0,8 0,1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1
23
Требуемый
OSNR, дБ
16 18 20 22 24 17 19 21 23 25
Табл. 6.4. Оптические усилители
Параметр Последняя цифра номера зачетной книжки
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Число
оптических
усилителей,
Мус
5 6 7 8 9 10 11 12 14 4
Длина
усилительного
пролета, lпр
км
80 90 100 75 85 95 70 83 78 120
Коэффициент
шума, NF, дБ 7,5 7,1 7,0 6,8 6,6 6,3 6,0 5,8 5,5 7,9

Год сдачи 2022