Контрольная работа. Волоконно-оптические системы передачи

Контрольная работа

По дисциплине: «Волоконно-оптические системы передачи»


1. Основы построения оптических систем передачи
Вопросы:
1. Из каких укрупненных компонентов состоит структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП)?
2. Что представляет собой линейный тракт ВОСП?
3. Что такое WDM, DWDM и какое различие между ними?

Задача 1
Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L, км, километрическим (погонным) затуханием (ослаблением) , дБ/км на длине волны излучения передатчика 0, мкм, ширине спектра излучения 0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения. Данные для задачи приведены в табл. 1.1 и 1.2.

2. Источники оптического излучения для систем передачи
Вопросы:
1. Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?
2. Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?
3. Что представляет собой резонатор Фабри-Перо и какие он имеет характеристики?

Задача 2
Определить характеристики многомодового лазера с резонатором Фабри - Перо (FP) и одномодового лазера с распределенной обратной связью (DFB).
Определить число мод в лазере FP, для которых выполняется условие возбуждения в полосе длин волн при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.
Определить частотный интервал между модами и добротность резонатора на центральной моде О при коэффициенте отражения R.
Изобразить конструкцию полоскового лазера FP. Изобразить модовый спектр.
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.

3. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона
Вопросы:
1. Что такое модуляция?
Изменение параметров оптической несущей по закону информационного колебания.
2. Какие шумы возникают при модуляции (перечислить)?
Шум, возникающий из-за СПИ;
шум, возникающий из-за перескока мод;
шум, возникающий из-за температурной неустойчивости;
шум, возникающий из-за отраженной волны.

3. Как уменьшить нелинейные искажения при модуляции?
Для уменьшения нелинейных искажений передающий оптический модуль содержит схемы увеличивающие затухание нелинейности. Это достигается путем введения петли ООС, охватывающей излучатель. А так же введение предискажений и применение импульсных методов модуляции.

Задача 3
По данным табл. 3.1 построить зависимость выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него. Для заданных тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов (табл. 3.2 и 3.3) определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции . По построенной характеристике указать вид источника.

4. Фотоприемники для оптических систем передачи
Вопросы:
1. Что такое длинноволновая граница чувствительности?
Это максимальная длина волны излучения, при которой фотоны еще обладают достаточной энергией для образования в i-слое пар носителей.
2. Чем отличается конструкция и принцип действия лавинного фотодиода (ЛФД) от конструкции диода p-i-n?
Отличия заключаются в том, что, ЛФД кроме n+, p+ и i-областей содержат слаболегированную p-область, обратное напряжение на ЛФД близко к пробивному, в ЛФД энергия носителей, возникающих под действием излучения, достаточна для образования новых пар носителей, т.е. происходит умножение носителей.
3. Перечислите шумы фотодиодов.
Основными шумы ФПУ являются: тепловые, дробовые и полупроводниковые шумы.

Задача 4
Построить график зависимости чувствительности фотодетектора от длины волны оптического излучения (рис. 7) по данным табл. 4.1. Используя график и данные табл. 4.2 и 4.3. Определить величину фототока на выходе p-i-n фотодиода. По графику определить длинноволновую границу чувствительности фотодетектора. Определить материал для изготовления прибора.

5. Фотоприемные устройства оптических систем передачи
Вопросы:
1. Какие функциональные блоки входят в схему фотоприемного устройства (ФПУ) с прямым детектированием?


Рис. 8. Структурная схема ФПУ с детектированием.

ОУ - оптический усилитель. Предназначен для увеличения мощности оптического сигнала.
Применяется два вида ОУ:
- полупроводниковый;
- волоконно-оптический.

Применение ОУ позволяет увеличить чувствительность ФД. Так же ОУ применяют для увеличения дальности связи.
ФЭППП - фотоэлектронный полупроводниковый преобразователь (ЛФД или p-i-n ФД).
ПУ - предварительный малошумящий усилитель с полосой пропускания, согласованной с ПЧ (полосой частот) вх. сигнала. ПУ предназначен для достижения max отношения сигнал/шум. Требования по max усилению вх.сигнала к нему не предъявляют.
ГУ - главный усилитель. Максимально увеличивает уровень сигнала. Работу этого блока контролирует АРУ.
УК - устройство коррекции. Здесь компенсируются искажения, внесенные входной цепью ФПУ и уменьшает мощность шума.
УОС - устройство обработки сигнала. Позволяет восстановить импульсную или аналоговую форму сигналу.
2. Как соотносятся между собой электрическая и оптическая полосы частот пропускания ФПУ?
Любое ФПУ характеризуется:
- входной оптической полосой;
- выходной электрической полосой.

Известны следующие соотношения:
- для гауссовского распределения:

; (1)
- для импульса прямоугольной формы:
. (2)
3. Что используется для восстановления цифрового сигнала после ФПУ?
УОС - устройство обработки сигнала.

Задача 5
Определить полосу пропускания и отношение сигнал/шум для фотоприемного устройства, содержащего интегрирующий (ИУ) или транс-
импедансный усилитель (ТИУ) и фотодетектор (ЛФД или p-i-n).
Исходные данные по вариантам приведены в табл. 5.1 и 5.2.

6. Оптические усилители для оптических систем передачи
Вопросы:
1. Какими характеристиками описывают оптические усилители?
Коэффициент усиления, мощность насыщения, максимальная мощность на выходе, коэффициент шума, спектральная характеристика.
2. В каких частях оптических систем передачи могут использоваться усилители?
Бустерные усилители размещаются после передатчика для увеличения уровня мощности.
Внутрилинейные усилители располагаются между двумя передающими отрезками линии связи.
Предусилители размещаются перед приемными устройствами.

7. Линейные тракты оптических систем передачи

Задача 6
Используя приложения для оптических интерфейсов аппаратуры SDH, определенных рекомендациями МСЭ-Т G.957, рассчитать число промежуточных регенераторов и расстояние между ними.
Составить схему размещения оконечных и промежуточных станций с указанием расстояний. Определить уровень приема РПР, дБ на входе первого, считая от оконечной станции, регенератора, вычислить допустимую вероятность ошибки одного регенератора.

2011 г., СибГУТИ, Соболева Ольга Валерьевна, зачёт.

Оценена Ваша работа по предмету: Волоконно-оптические системы передачи
Вид работы: Контрольная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 07.06.2011
Рецензия: нет замечаний.

Соболева Ольга Валерьевна.