Методические указания к задаче 6
Для решения задачи 6 необходимо внимательно изучить раздел 6 конспекта лекций.
1. Полоса частот усиления ФПУ с ИУ ограничена полосой пропускания входной цепи ФПУ и находится из соотношения (6.1):
(6.1)
Полоса частот усиления ФПУ с ТИУ ограничена полосой пропускания усилителя и находится из соотношения (6.2):
(6.2)
2. Фототок детектора создается падающей оптической мощностью и зависит от типа фотодетектора. Величина фототока вычисляется из соотношений (6.3) и (6.4), куда необходимо подставить значение мощности Pпер и Pпр. Для этого уровень мощности нужно перевести в мощность пользуясь понятием «абсолютного уровня по мощности». Фототок
и (6.3)
мощность
, (6.4)
где h – постоянная Планка, f – линейная частота оптического сигнала для длины волны из задачи №5, е – заряд электрона, hВН - внутренняя квантовая эффективность, М – коэффициент умножения ЛФД, РПР – мощность сигнала на прием, РПЕР – мощность сигнала на передаче, a - километрическое затухание кабеля, L – длина кабельной линии. Для вычисления основных шумов ФПУ, а это квантовый и тепловой шумы, необходимо воспользоваться соотношениями (6.5) и (6.6):
(6.5)
, (6.6)
где К = 1,38 ´ 10 –23 Дж/к – постоянная Больцмана, ∆F полоса частот ИУ или ТИУ (по варианту из 6.1 или 6.2).
Отношение сигнал/шум вычисляется из соотношения (6.7):
(6.7)
Для представления соотношения С/Ш в логарифмическом масштабе необходимо определить 20lg(с/ш) и представить результат в [дБ].
Привести письменно выводы и оценки по результатам расчетов.
7 Оптические усилители для оптических систем
передачи
Изучите конспект, учебную литературу и ответьте письменно на следующие вопросы:
1. На каких физических явлениях основаны оптические усилители?
2. Какие типы усилителей могут применяться в оптических системах передачи?
3. Как устроены и действуют полупроводниковые оптические усилители?
4. Из каких устройств состоят и как действуют волоконные усилители на основе рассеяния Рамана?
5. Как устроены и действуют усилители на примесном волокне (на примере Er+)?
6. Какими характеристиками описывают оптические усилители?
7. В каких частях оптических систем передачи могут использоваться усилители?
8. Какие шумы и искажения имеют место в оптических усилителях?
9. Какие реальные коэффициенты усиления обеспечивают полупроводниковые и волоконные оптические усилители?
10. В чем преимущество рамановских оптических усилителей?
Задача 7
Определить длину взаимодействия L излучения накачки в рамановском усилителе, при которой коэффициент распределенного усиления G= (по варианту табл.7.1), при соответствующей мощности накачки Pн, площади модового пятна А и рамановском коэффициенте усиления материала g (табл.7.2).
Табл. 7.1. Параметры волокна усилителя
Параметр | Предпоследняя цифра номера пароля | ||||||||||||||||||
Pн, Вт | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | ||||||||||||||
А, мкм2 | |||||||||||||||||||
G, дБ | |||||||||||||||||||
Табл. 7.2. Коэффициент рамановского усиления