Контрольная работа. Волоконно-оптические системы передачи

11 ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ, КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

Предлагаемые материалы предназначены для студентов, самостоятельно изучающих дисциплину "Волоконно-оптические системы передачи". В эту часть включены: программа дисциплины; контрольные задания и методические указания по всем разделам дисциплины.

Студентам рекомендуется внимательно познакомиться с программой, ответить письменно на контрольные вопросы, используя выше представленные учебные материалы и указанную литературу, решить задачи по индивидуальным вариантам и обязательно сделать выводы.

На вопросы, приведенные в отдельных разделах, следует отвечать кратко, по существу. При решении контрольных задач следует сопровождать расчеты краткими пояснениями, выводами и оценками. Кроме того, все решения должны четко обозначаться соответствующими единицами измерений. Например, частота – Гц, расстояние – м или км, потери мощности – дБ, уровень мощности - дБм, дисперсия одномодового волокна – пс/(нм·км), дисперсия поляризованной моды пс/√км, полоса пропускания оптического волокна, нормированная по длине линии – МГц·км, длина волны излучения – мкм или нм и т.д.

При ответе на вопросы и решении контрольных задач рекомендуется использовать графические пояснения. Рисунки следует оформлять согласно существующим стандартам. Для ответа на вопросы и решения конкретных задач можно использовать конспект лекций и рекомендованные учебные издания. Также рекомендуется использовать периодические научно-технические издания (журналы "Электросвязь", "Вестник связи", "Технологии и средства связи", «Фотон-Экспресс» и другие, в том числе издания INTERNET) и издания, которые могут выйти в печати после опубликования этих учебных материалов.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Введение. Основные определения систем передачи.

1. Основы построения оптических систем передачи

1.1. Характеристики диапазонов электромагнитных волн для оптической связи.

1.2. Характеристики физических сред для передачи оптических сигналов.

1.3. Характеристики материалов для изготовления источников, приемников оптического излучения и волноводов.

1.4. Структурная схема оптической системы передачи.

2. Оптические компоненты для систем передачи и оптических сетей

2.1. Оптические разъёмные соединители.

2.2. Соединительные розетки и адаптеры.

2.3. Оптические аттенюаторы.

2.4. Оптические кроссы.

2.5. Оптические разветвители

2.6. Оптические изоляторы.

2.7. Оптические фильтры, мультиплексоры и демультиплексоры.

2.8. Оптические циркуляторы.

2.9. Компенсаторы дисперсии.

2.10. Преобразователи длин волн и транспондеры.

2.11. Оптические коммутаторы и маршрутизаторы.

2.12. Оптические мультиплексоры/демультиплексоры OADM и ROADM.

2.13. Интерливинговые фильтры

3. Источники оптического излучения для систем передачи

3.1. Требования к излучателям.

3.2. Светоизлучающие диоды. Конструкции, принцип действия, основные электрические и оптические характеристики.

3.3. Лазеры. Конструкции, принцип действия, основные электрические и оптические характеристики.

3.4. Согласование источников излучения с физическими средами.

4. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона

4.1. Определение модуляции и классификация видов.

4.2. Прямая модуляция источников излучения

4.3. Внешняя модуляция оптического излучения.

4.4. Сравнительные характеристики видов модуляции.

5. Фотоприемники для оптических систем передачи

5.1. Определение фотодетектора. Виды фотодетекторов. Требования к фотодетекторам.

5.2. Фотодиоды конструкции p-i-n. Принцип действия, основные характеристики.

5.3. Лавинные фотодиоды. Конструкции, принцип действия, основные характеристики. Преимущества ЛФД.

5.4. Фотодиоды конструкции TWP.

5.5. Шумы фотодиодов. Эквивалентная шумовая схема фотодиода.

6. Фотоприёмные устройства оптических систем передачи

6.1. Методы фотодетектирования (прямое детектирование и детектирование с преобразованием). Требования к ФПУ.

6.2. Фотоприёмное устройство с прямым детектированием.

6.3. Фотоприёмные устройства детектирования с преобразованием.

6.4. Усилители фотоприёмных устройств. Электрическая и оптическая полоса пропускания.

6.5. Оценка соотношения сигнал/шум на выходе фотоприёмного устройства.

6.6. Особенности построения ФПУ при использовании фазовой модуляции.

7. 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.

8. 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.

9. 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

10. 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.