Předmět Optické komunikace III (OK III)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu OK III - Optické komunikace III, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Rozumět funkci optických přenosových tras.Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti optoelektroniky.

Osnova

Přednášky:1. Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 1 - Podmínky pro zesílení světla, inverze populace-popis, inverzepopulace a metody jejího dosažení, tříhladinové a čtyřhladinové systémy, optická zpětná vazba, děje v optickémrezonátoru, prahová podmínka pro zesílení v aktivním prostředí laseru, ztráty laserového rezonátoru, celkové zesílenía inverze populace, koeficient zesílení malých signálů2. Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 2 - Účinnosti laserových diod-vnitřní, vnější, diferenciální,výkonová, rezonátoru, prahové zesílení a šířka spektrální čáry, zářivé a nezářivé rekombinace a jejich vliv naúčinnosti LD, podmínky vysoké účinnosti laserových diod(LD) na PN přechodu, funkce heterostruktur, popis účinnostiLD v E-k diagramu, charakteristiky laserových diod, prahový proud LD, spektrální vlastnosti LD, tvar zářivé stopyLD, příčné a podélné módy laserového záření, modulace LD 3. Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 3 - Teoretická modulační rychlost LD, analogová a digitálnímodulace LD, rychlostní (modulační) rovnice LD, relaxační oscilace LD, odezva LD na jednotkový proudový skok, intenzitnímodulace LD, chirp LD, šum laserových diod, RIN a jeho popis, moduly optických vysílačů, blokové schéma vysílače,řídicí obvody LD, vliv linkových kódů na přenosovou rychlost LD, obvodové řešení koncových stupňů optických vysílačůs LD a LED 4. Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 4 - Stabilizace pracovního proudu, stabilizace optického výkonu,vazba světla LED-optické vlákno, vazba světla LD-optické vlákno, ochrana LD před zpětným světlem, integrální charakteristikaoptického vysílače-eye diagram, chyby konstrukce optických vysílačů a jejich projev v eye-diagramu, interní a externímodulátory signálu, Mach-Zehnderův modulátor, elektroabsorpční (Franz-Keldyšův) modulátor5. Detektory a přijímače pro optické komunikace - pokročilý popis 1 - SNR a chybovost přijímače, šumové zdrojefotodiod, výstřelový šum, tepelný šum, temný proud, šum 1/f, šumový ekvivalentní obvod fotodiody, celkový šum,normovaná hodnota šumu, SNR PIN fotodiody, SNR APD fotodiody, závislost SNR na zesílení APD, šumový ekvivalentnívýkon fotodiody (NEP), chybovost přenosu BER, chybovost přenosu a rozhodovací práh, chybová funkce (erf), komplementárníchybová funkce (erfc)6. Detektory a přijímače pro optické komunikace - pokročilý popis 2 - Popis BER-parametr Q, souvislost BER a SNR,chybovost vyjádřená pomocí parametru Q, minimální detekovatelný výkon fotodiody, souvislost chybovosti a minimálníhodetekovatelného optického výkonu, minimální počet fotonů na 1 přenesený bit, kvantová limita přijatého počtu fotonů7. Přijímače pro optické komunikace Blokové schéma optického přijímače, vstupní díl přijímače, obvodové řešeníobvodu fotodioda-předzesilovač, kvantizér, obvody časové synchronizace, obvod rozhodovací úrovně, katalogové údajea parametry optických přijímačů8. Prvky vláknově optických sítí 1 - Optické spoje typu bod-bod, vláknově optické sítě, TDM a WDM, včleňování avydělování kanálů, regenerátory signálu v optických sítích a signálové zesilovače, pasivní a aktivní prvky vláknověoptických sítí, vysílače pro vláknově optické sítě, požadavky na vysílače WDM sítí, laditelné lasery, přijímačepro optické sítě, požadavky na přijímače WDM sítí, zesilovače v optických sítích, funkce optických zesilovačů podleumístění v síti, princip činnosti polovodičového optického zesilovače (SOA), výhody a nevýhody SOA9. Prvky vláknově optických sítí 2 - Fabry-Perotův zesilovač(F-P), zesilovač s průchozí vlnou(TW), zesílení F-Pzesilovače, zesílení TW zesilovače, saturace zesílení, šířka pásma F-P zesilovače, šířka pásma TW zesilovače, přeslechymezi kanály, polarizačně závislé zesílení, šum optických zesilovačů, zesílení spontánní emise, katalogové údajea parametry polovodičových optických zesilovačů10. Prvky vláknově optických sítí 3 - Erbiové vláknové zesilovače(EDFA), princip činnosti zesilovače, energetickýpásový diagram, čerpání zesilovače, C-pás a L-pás, zesílení a šum EDFA, prvky EDFA modulů, spojování erbiem dotovanýchvláken, způsoby zmenšení ztrát ve spojích, čerpací diody EDFA, katalogové údaje a parametry EDFA, další typy zesilovačůoptických vláknových sítí11. Pasivní prvky vláknově optických sítí 1 - Obousměrné vazební vláknově optické vazební členy(couplery), dělicípoměry vazebních členů, charakteristiky WDM vazebních členů, katalogové parametry a hodnoty vláknově optickýchděličů, mikrooptické a vlnovodové vazební členy, vazební délka, fázový nesoulad vazebních členů, WDM multiplexerya demultiplexery, širokopásmové a úzkopásmové WDM12. Pasivní prvky vláknově optických sítí 2 - Mux/Dmuxy, WDM vlnovodné mřížky, WDM difrakční mřížky, vláknově optickáBraggovská mřížka, užití WDM Muxů a DMuxů ve vydělovačích svazků a routerech, filtry, tenkovrstvé filtry, rezonátorovéfiltry, laditelné filtry, akustooptické filtry, optické izolátory, cirkulátory a útlumové články, proměnné atenuátory,katalogové parametry a údaje, optické spojovače a přepínače, optické maticové přepínače, konvertory vlnových délek13. Vláknově optické systémy a sítě 1 – Analogové systémy, přímá intenzitní modulace, plánování systému, intenzitnímodulace subnosné, intenzitní modulace se dvěma postranními pásmy, frekvenční modulace, fázová modulace, PAM, multiplexnístrategie14. Vláknově optické systémy a sítě 2 – Koherentní a fázově modulované systémy, principy koherentní detekce, modulačníformáty, demodulační principy, diferenciální fázová modulace, ASK, FSK, PSK heterodynní detekce, ASK a PSK homodynnídetekce, interferometrická přímá detekce DPSK, systémy s více nosnými, polarizační multiplexLaboratorní měření:1.cvičení - Seznámení s úlohami a simulačním SW2-4.cvičení - Měření parametrů WDM PON5.cvičení - úvod do simulačního SW Optisystem6.cvičení - Test č.17.-12.cvičení - Simulace vybraných typů sítí a měření jejich parametrů v Optisystem13.cvičení - test č.214.cvičení - kontrola projektů, náhradní měření

Literatura

Senior,J.M.: Optical fiber communications - principles and practise. Prentice Hall Inc., 2. vydání, 1992, ISBN0-13-635426-2 ; Ghatak,A.K., Thyagarajan,K.: Introduction to fiber optics. Cambridge University Press, 1.vydání, 1998, ISBN 0-521-577853; Agrawal,G.P.: Fiber optic communication systems. J.Wiley and Sons, 1. vydání, 1992, ISBN 0-471-54286-5

Požadavky

Žádné

Garant

prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.

Vyučující

Ing. Petr Koudelkaprof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.