Фотоприемники для оптических систем передачи
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.
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.
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
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.
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.
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.