Оптические системы передачи (стр. 1 из 5)

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Кафедра многоканальной электросвязи и оптических систем.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По предмету: «Волоконно-Оптические Системы Передачи»

Новосибирск 2004 г.

1. Основы построения оптических систем передачи

Теоретические вопросы:

1. Какие диапазоны длин волн применяются в системах передачи атмосферной и волоконно-оптической связи?

Ответ: Наибольшее применение для оптической связи имеет диапазон, который называется ближней инфракрасной зоной (λ=1,6 - 0,8 мкм; f=

). Его использование обусловлено двумя факторами: по шкале энергий этот диапазон соответствует ширине запрещённой зоны ряда п\проводников; этот диапазон отличается наибольшей прозрачностью в таких средах распространения волн как стекловолокно и воздушная атмосфера.

2. Чем отличается распространение света в стекловолокне от распространения в атмосфере?

Ответ: Распространение света в атмосфере сопровождается 2-мя существенными для оптической линии связи процессами: флуктуациями принимаемого сигнала из-за рефракции излучения на турбулентных неоднородностях воздуха и аэрозольными рассеянием и поглощением на частицах дождя, тумана, снега, промышленных выбросах, пыли. Поглощение света в атмосфере зависит от содержания в ней водяных паров и углекислого газа вдоль пути распространения световой волны, концентрация которых зависит от влажности воздуха и высоты.

Распространение света в волоконных световодах связано с законами оптики (отражения, преломления) и обусловлено процессами образования мод, т.е. определёнными типами колебаний.

5. Какие материалы применяют для изготовления источников и приёмников оптического излучения?

Ответ: На изготовление излучателей идут прямозонные материалы. А для изготовления приёмников и волноводов оптического излучения применяют непрямозонные материалы.

В прямозонных материалах процессы переходов электронов проходят с минимальной задержкой и имеют высокую квантовую эффективность. В непрямозонных материалах эти процессы заторможены или вообще не происходят. Типичными прямозонными материалами являются GaAs, InAs, ZnS, GdS, а непрямозонными – Si, Ge, GaP, SiC. Эти материалы – полупроводники.

8. Что представляет собой линейный тракт ВОСП?

Ответ:

Оптический конвертор – выполняет главные функции в преобразовании электросигналов в оптические на передаче и оптических в электрические на приёме.

Оптический усилитель – может входить в состав линейного тракта, а может и не входить. Он позволяет увеличить мощность одноволнового или многоволнового сигнала на передающей стороне или повысить чувствительность приёмника.

Промежуточные станции – представлены различными устройствами, которые служат для регенерации, ретрансляции оптических сигналов.

Физическая среда – это может быть как атмосфера, так и оптический кабель.

9. Какие виды мультиплексирования применяются в оптических системах передачи?

Ответ: В оптических системах передачи основное применение получили цифровые мультиплексоры, т.к. образуемые ими групповые сигналы представлены в двоичном коде, который придаёт высокую помехоустойчивость передаваемой информации.

Широкое распространение получили цифровые мультиплексоры технологий:

· PDH- плезиохронной цифровой иерархии;

· SDH – синхронной цифровой иерархии;

· ATM – асинхронный режим передачи.

Задача 1: Определить затухание, дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в ВОСП с длиной секции L=217 км., километрическим затуханием α=0,28 дБ/км на длине волны излучения передатчика

, ширине спектра излучения . Хроматическая дисперсия D=3,5 пс/(нм х км).

Решение:

1.Определеним максимальное затухание секции длиной:

, дБ

где: α_с =0,05 дБ – потери мощности оптического сигнала на стыке волокон строительных длин кабеля;

Ν_с – число стыков, определяемое как

Ν_с = e[L / l_c – 1]=

,

l_с =2 км.

Таким образом:

дБ

2.Определяем результирующую совокупную дисперсию секции:

, с

Подставляя числовые значения, получим:

с

3.Определим полосу пропускания оптической линии:

, Гц

Подставим значения:

Гц

4.Определение максимальной скорости передачи двоичных импульсов через оптическую линию:

Она зависит от формы импульсов и определяется из соотношения:

, бит/с

, бит/с

2. Источники оптического излучения для систем передачи

Теоретические вопросы:

1. Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?

Ответ: 1. Высокая эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию излучения.

2. Узкая спектральная полоса излучения.

3. Направленность излучения.

4. Быстродействие при модуляции, т.е. быстрое возникновение и гашение излучения.

5. Совместимость с приёмниками излучения и физическими средами передачи.

6. Когерентность излучения.

7. Миниатюрность и жёсткость исполнения.

8. Высокая технологичность и низкая стоимость.

9. Длительный срок службы (не менее

часов).

10. Высокая устойчивость к перегрузкам (механическим, тепловым, радиационным).

1. Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?

Ответ: Чаще всего в оптических передатчиках систем связи применяют две конструкции лазеров: многомодовый лазерный диод полосковой геометрии с резонатором Фабри-Перо (Ф-П) и лазер с распределённой обратной связью (РОС или DFB) одномодовый.

электрод

Конструкция

полоскового р+ GaAs

лазераp+ AlGaAs (оболочка)

p+ GaAs (активный слой)

n+ AlGaAs (оболочка)

n+ GaAs (подложка)

электрод зеркало Ф-П

Полупроводниковые слои оболочки имеют меньший показатель преломления, чем у активного слоя. Благодаря этому, в активном слое создаётся волновой канал с высокой плотностью носителей зарядов и фотонов. Активный слой имеет толщину около 0,1-1 мкм. В нём с помощью источника электротока создаётся инверсная населённость. Внутренние поверхности торцов отшлифованы и превращены в зеркала.

электрод

p+ InGaAsP