Источники оптического излучения для систем передачи

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

• ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

• ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

• МОДУЛЯ ЦИЯHYPERLINK "file:///C:/Users/ALEKSANDR/Desktop/3-4%20годы/контрольная%20ВОСП/контрольная%20ВОСП/COURSE101/krs.htm" ИЗЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА

• ФОТОПРИЕМНИКИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

• ФОТОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

• ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

• ЛИНЕЙНЫЕ ТРАКТЫ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

ПРИЛОЖЕНИЕ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕРФЕЙСОВ. ПАРАМЕТРЫ ОПТИЧЕСКИХ АГРЕГАТНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ АППАРАТУРЫ SDH

Введение

Предлагаемые методические указания предназначены для слушателей дистанционного обучения, изучающих дисциплину "Оптические системы передачи". В методические указания включены вопросы и контрольные задачи по всем разделам дисциплины.

На вопросы, приведенные в отдельных разделах, следует отвечать кратко, по существу. При решении контрольных задач следует сопровождать расчеты краткими пояснениями и выводами. Кроме того, все решения должны четко обозначаться соответствующими единицами измерений. Например, частота – Гц, расстояние – м или км, потери мощности – дБ, дисперсия одномодового волокна – пс / (нм· км), полоса пропускания оптического волокна, нормированная по длине – мГц· км и так далее.

При ответе на вопросы и решении контрольных задач рекомендуется использовать графические пояснения. Рисунки следует оформлять согласно существующим стандартам. Для ответа на вопросы и для решения конкретных задач можно использовать любое из рекомендованных учебных изданий, периодические научно-технические издания (журналы "Электросвязь", "Вестник связи", "технологии и средства связи" и другие) и издания, которые могут выйти в печать после опубликования данных методических указаний.

Основы построения оптических систем передачи

Ответьте письменно на следующие вопросы:

• Какие диапазоны длин волн (частоты электромагнитных колебаний) применяются в системах передачи атмосферной и волоконно-оптической связи?

• Из каких укрупненных компонентов состоит структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП)?

• Что представляет собой линейный тракт ВОСП?

• Какие виды мультиплексирования применяются в оптических системах передачи?

• 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) a (дБ/км) на длине волны излучения передатчика l ₀ (мкм), ширине спектра излучения D l _0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения. Данные для задачи приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1

Параметр	Предпоследняя цифра пароля
Параметр	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Длина секции L, км	56	74	91	113	128	151	163	190	206	217

Таблица 1.2

Параметр	Последняя цифра пароля
Параметр	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Тип волокна	SF 8/125	DSF 8/125	SMF- LS	SF 8/125	DSF 8/125	True Wave	LEAF	SMF- LS	True Wave	LEAF
Затухание a , 4 /:<	0,4	0,28	0,25	0,25	0,3	0,26	0,24	0,21	0,22	0,21
Длина волны l >, мкм	1,31	1,55	1,55	1,55	1,31	1,54	1,56	1,54	1,55	1,55
Спектр D l _0,5 , нм	0,05	0,02	0,2	0,1	0,15	0,4	0,15	0,3	0,18	0,2
Хроматическая дисперсия D, пс / (нм· :<)	2,1	3,5	-3,6	17,5	19,6	3,3	4,2	-3,1	0,8	2,2

SF, Standard Fiber – стандартное одномодовое ступенчатое волокно;

DSF, Dispersion-Shifted (single mode) Fiber – волокно одномодовое со смещенной дисперсией;

SMF-LS, Single Mode Fiber-LS – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Corning) [4];

True Wave, "Истинная волна" – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Lucent Technologies) [4];

LEAF – одномодовое оптическое волокно со смещенной ненулевой дисперсией (Corning) [4];

8/125 – диаметры сердцевины/оболочки волокна в мкм.

Методические указания к задаче 1

Для решения задачи 1 необходимо внимательно изучить по [4] (стр. 11 – 35) характеристики кварцевых оптических волокон.

Рекомендуется следующий порядок выполнения задания 1:

• определить максимальное затухание секции длиной L,

• определить совокупную дисперсию секции с учетом ширины спектра излучения,

• определить полосу пропускания оптической линии,

• определить максимальную скорость передачи двоичных импульсов через оптическую линию.

Результирующее максимальное затухание секции находится из соотношения:

a _М = a ´ L + a _С ´ N_С, [дБ] (1), где

a _С – потери мощности оптического сигнала на стыке волокон строительных длин кабеля (a _С = 0,05 дБ);

N_С – число стыков, определяемое: N_С = Е [ L / l_C –1] (целое число),
l_C = 2 км (для всех вариантов).

Результирующая совокупная дисперсия секции находится из соотношения [15, 22]:

, [с] (2)

Полоса пропускания оптической линии определяется из соотношения [15, 22]:

, [Гц] (3)

Максимальная скорость передачи двоичных оптических импульсов зависит от Δ F_ОВ и их формы, которую принято считать прямоугольной или гауссовской [8]:

В_П = 1,01 ΔF_ОВ, [бит/с], (4)

В_Г = 1,34 Δ F_ОВ, [бит/с]. (5)

Для всех вариантов считать форму импульса гауссовской.

Источники оптического излучения для систем передачи

Ответьте письменно на следующие вопросы:

• Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?

• Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?

• Что представляет собой резонатор Фабри – Перо и какие он имеет характеристики?

• Какими факторами определяется величина мощности оптического излучения, вводимого от источника в стекловолокно?

• Каким образом формируется и направляется излучение в атмосферных системах передачи?

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 D l при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.

Определить частотный интервал между модами и добротность резонатора на центральной моде l _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.

Таблица 2.1

Параметр лазера FP	Предпоследняя цифра пароля
Параметр лазера FP	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
L, мкм	200	250	280	300	260	320	270	340	180	360

Таблица 2.2

Параметр лазера FP	Последняя цифра пароля
Параметр лазера FP	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D l , нм	30	40	50	60	70	35	45	55	65	75
n	3,5	3,9	3,6	3,8	3,7	3,4	3,3	3,6	3,7	3,55
l ₀, мкм	0,4	0,42	0,44	0,46	0,48	0,5	0,4	0,45	0,47	0,49
R	0,4	0,3	0,28	0,33	0,42	0,36	0,39	0,25	0,34	0,37

Таблица 2.3

Параметр лазера DFB	Предпоследняя цифра пароля
Параметр лазера DFB	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
L, мкм	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550

Таблица 2.4

Параметр лазера DBF	Последняя цифра пароля
Параметр лазера DBF	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Порядок решетки m	3	4	2	1	5	6	7	8	2	1
Шаг решетки d, мкм	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,08
Показатель преломления n_Э	3,5	3,57	3,6	3,59	3,55	3,65	3,68	3,49	3,53	3,63