Волоконно-оптические системы передачи данных

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 l0 (мкм), ширине спектра излучения Dl0,5 на уровне половины максимальной мощности излучения.

Длина секции L=113 км.=113.

103 м.

Тип волокна - LEAF (одномодовое оптическое волокно со смещённой ненулевой дисперсией).

Затухание α=0,24 дБ/км.=0,24.

10-3 дБ/м.

Длина волны λо=1,56 мкм.=1,56.

10-6 м.

Спектр ∆λ0,5=0,15 нм.=0,15.

10-12 м.

Хроматическая дисперсия D=4,2 пс/(нм.

км)

Результирующее максимальное затухание секции находится из соотношения:

αм=α.

L+αс.

Nс дБ.

где:

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

Nс – число стыков, определяемое:

Nс = Е[L/lС–1] = 113/2–1 = 55

где:

lС = 2 км.

αм = 0,24.

10-3.

113.

103+0,05.

55 = 29,87 дБ.

Результирующая совокупная дисперсия секции находится:

с.

Полоса пропускания оптической линии определяется из соотношения:

Гц.

Максимальная скорость передачи двоичных оптических импульсов зависит от ∆Fов и их формы, которую принято считать прямоугольной или гауссовской:

Вг=1,34.

∆Fов=1,34.

5,25.

106=7,03.

106 бит/с.

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 Dl при длине резонатора L и показателе преломления активного слоя n.

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

Конструкция полоскового лазера FP:

Модовый спектр:

Конструкция лазера DFB:

Параметры лазера FP:

Длина лазера L=300 мкм.=300.

10-6 м.

Dl=45 нм.=45.

10-9 м.

n=3,3.

lО=0,4 мкм.=0,4.

10-6 м.

R=0,39.

Частота моды определяется из соотношения:

где:

С – скорость света (3.

108 м/с),

m – номер моды,

L – длина резонатора,

n – показатель преломления.

Расстояние между модами определяется из соотношения:

м.

Добротность резонатора на центральной моде l0 определяется из соотношения:

Число мод в интервале Dl определяется отношением:

M=Dl/Dlm=45.

10-9/0,8.

10-10=556,9

Параметры лазера DFB:

Длина лазера L=250 мкм.=250.

10-6 м.

Порядок решётки m=7.

Шаг решётки d=0,7 мкм.=0,7.

10-6 м.

Показатель преломления nэ=3,68.

Для определения длины волны и частоты генерации одномодового лазера DFB необходимо воспользоваться соотношениями:

l0.

m=2d.

nэ =>

м.

Гц.

Гц.

Задача 3

Построить зависимость выходной мощности источника оптического излучения от величины электрического тока, протекающего через него.

Для заданных тока смещения и амплитуды модулирующих однополярных импульсов определить графически изменение выходной модуляционной мощности Рмакс и Рмин и определить глубину модуляции h. По построенной характеристике указать вид источника.

Другие публикации

Основы проектирования интегральных микросхем широкополосного усилителя
Основной тенденцией в современных полупроводниковых ИМС является увеличение степени интеграции. Это, как правило, проявляется в усложнении процесса проектирования топ ...

Устройства обработки аналоговых сигналов
Современная бытовая радиоэлектронная аппаратура (БРЭА), без преувеличения, преобразила жизнь людей. Постоянный напряженный поиск ученых и инженеров позволяет готовить ...