Оптические усилители для оптических систем передачи
7.1. Принципы оптического усиления. Классификация и назначение усилителей.
7.2. Полупроводниковые оптические усилители. Конструкции, принцип действия, основные характеристики.
7.3. Волоконно-оптические усилители на основе редкоземельных элементов. Конструкции, принцип действия, основные характеристики.
7.4. Оптические усилители на основе эффекта рассеяния.
Линейные тракты оптических систем передачи
8.1. Способы построения линейных трактов оптических систем передачи.
8.2. Требования к линейным сигналам одноволновых оптических систем передачи.
8.3. Линейные коды оптических систем передачи. Классификация кодов и их характеристики.
8.4. Алгоритмы формирования сигналов в линейных кодах ВОСП.
8.5. Проектирование линейных одноволновых трактов ВОСП. Ограничения длины регенерационного участка.
8.6. Требования к линейным трактам систем с многоволновой передачей.
8.7. Проектирование линейных трактов многоволновой передачи. Ограничение длины участка регенерации и ретрансляции.
8.8. Q-фактор для оценки качества передачи.
8.9. Упреждающая коррекция ошибок в оптических системах передачи.
8.10. Оптические интерфейсы.
Мультиплексирование в оптических системах передачи
9.1. Мультиплексирование PDH
9.2. Мультиплексирование SDH
9.3. Мультиплексирование АТМ
9.4. Мультиплексирование OTH
9.5. Мультиплексирование Ethernet
Волоконно-оптические системы с перспективными решениями и нанофотонные технологии
10.1. Возможности и ограничения в ВОСП.
10.2. Определение оптического солитона.
10.3. Нелинейные оптические эффекты в стекловолокне и существование солитонов.
10.4. Принципы построения солитонных волоконно-оптических систем передачи.
10.5. Фотонные кристаллы.
10.6. Нанофотонные технологии.
10.7. Многосердцевинные волокна.
10.8. Оптические суперканалы.
10.9. Обработка высокоскоростных сигналов в когерентных приёмниках.
10.10. Достижение петабитных скоростей передачи в ВОСП.
Список учебной литературы приведён в конце конспекта лекций.
Основы построения оптических систем передачи
Изучите конспект, учебную литературу и ответьте письменно на следующие вопросы:
1. Что принято понимать под волоконно-оптической системой передачи?
2. Какой диапазон электромагнитных волн (частот) получил наибольшее применение в оптических системах передачи?
3. Какой физический смысл у показателя преломления?
4. Какие характеристики имеют стекловолокна?
5. Какие оптические диапазоны определены для улучшенных волокон стандарта G.652?
6. Чем принципиально отличаются волокна SMF и NZDSF?
7. В чем физический смысл «запрещённой зоны» полупроводниковых материалов?
8. Почему соединение GaAs может использоваться для изготовления источников и приёмников оптического излучения ВОСП?
9. Чем отличаются прямозонные и непрямозонные материалы?
10. Какие функции может выполнять p-n переход в оптических приборах при прямом и обратном смещении?
11. Какие устройства могут входить в состав ВОСП?
12. Какие функции выполняет оптический конвертор ВОСП?
Задача 1
Рассчитать затухание, дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов формата NRZ в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим затуханием a (дБ/км) на длине волны излучения передатчика l0 (мкм), ширине спектра излучения Dl0,5(нм) на уровне половины максимальной мощности излучения. Для указанной длины оптической секции и типа волокна определить ПМД. Данные для задачи приведены в табл.1.1 и 1.2. Определить мощность оптического излучения в волокне на выходе секции, если на входе подключен оптический генератор с уровнем мощности +5дБм на заданной длине волны λ0. Привести рисунок изменения уровня сигнала от начала волокна (передатчик) к концу волокна (приёмник).
Табл. 1.1. Длина оптической секции
| Параметр | Предпоследняя цифра номера пароля | |||||||||
| Длина оптической секции, км |
Табл. 1.2. Параметры волокна
| Параметр | Последняя цифра номера пароля | |||||||||
| Тип волокна | SF | DSF | SMF-LS | SF | DSF | True Wave | LEAF | SMF-LS | True Wave | LEAF |
| Коэфф. затухания α, дБ/км | 0,34 | 0,27 | 0,28 | 0,25 | 0,31 | 0,26 | 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 | |
| Коэфф. хроматической дисперсии σхр, пс/(нм·км) | 3,5 | -2,3 | 14,2 | 17,5 | -6,4 | 3,7 | 4,5 | 14,5 | 13,2 |
SF, Standard Fiber – стандартное одномодовое ступенчатое волокно, коэффициент ПМД σпмд=0,5 пс/√км;
DSF, Dispersion-Shifted (single mode) Fiber – волокно одномодовое со смещённой дисперсией, коэффициент ПМД σпмд=0,1 пс/√км;
SMF-LS, Single Mode Fiber-LS – одномодовое оптическое волокно со смещённой ненулевой дисперсией (Corning), коэффициент ПМД σпмд=0,05 пс/√км;
True Wave, "Истинная волна" – одномодовое оптическое волокно со смещённой ненулевой дисперсией (Lucent Technologies), коэффициент ПМД σпмд= 0,1 пс/√км;
LEAF – одномодовое оптическое волокно со смещённой ненулевой дисперсией (Corning), коэффициент ПМД σпмд= 0,01 пс/√км.