Методы контроля параметров оптических волокон, компонентов и устройств. МукосийАП_ОБ76с_МКПОВКУ. Контрольная работа по дисциплине Методы контроля параметров оптических волокон, компонентов и устройств, На тему Параметры волоконных световодов
 Скачать 87.33 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА» (СПбГУТ) ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По дисциплине «Методы контроля параметров оптических волокон, компонентов и устройств», На тему «Параметры волоконных световодов». Фамилия: Мукосий Имя: Анастасия Отчество: Петровна № зачетной книжки: 1710481 Группа №: ОБ-76с Проверил:______________ Санкт-Петербург 2021 Тема 1. Параметры волоконных световодов Задание 1. Длина волны отсечки волокна равна 1,2 мкм. Найти нормированную частоту на длине волны 1,44 мкм. Решение: Длина волны отсечки определяется по формуле:  где – а - радиус сердцевины, мкм; λ - рабочая длина волны, мкм; NA - числовая апертура. Нормированная частота определяется по формуле:  В результате подстановки получаем:  Ответ:  Задание 2. В таблице представлены характеристики волокна с ненулевой смещенной дисперсией. На длине волны 1550 нм волокно работает в одномодовом режиме. Будет ли это волокно одномодовым, если рабочая длина волны составляет 1310 нм? Объясните свое мнение. Таблица 1
Ответ: Нет, так как рабочая длина волны (1310 нм) меньше длины волны отсечки, то режим будет многомодовый. Задание 3. Нормированная частота на длине волны 1 мкм равна 3. Рабочая длина волны равна 1,55 мкм. Определите, в каком режиме используется волокно – многомодовом или одномодовом? А на рабочей длине волны 1,3 мкм? Решение: Нормированная частота определяется по формуле: где – а - радиус сердцевины, мкм; λ - рабочая длина волны, мкм; NA - числовая апертура. Длина волны отсечки определяется по формуле: Учитывая это, определим длину волны отсечки:  Минимальная длина волны, при которой ОВ поддерживает только одну распространяющуюся моду называется длиной волны отсечки. Этот параметр характерен для ООВ. Если λ рабочая меньше, чем длина волны отсечки, имеет место многомодовый режим распространения света. Ответ: Так как рабочая длина волны (1310 нм и 1550 нм) больше длины волны отсечки (1247 нм), то режим одномодовый. Тема 2. Потери в волоконных световодах Задание 1. Оцените правильность утверждений: 1. коэффициент затухания, обусловленный релеевским рассеянием, растет с ростом частоты излучения; 2. потери, обусловленные поглощением излучения в материале изогнутого волокна, растут с уменьшением радиуса изгиба; 3. коэффициент затухания растет с увеличением длины волокна. Объясните свое мнение. Ответ: Выражение 1 верно. Коэффициент затухания, обусловленный релеевским рассеянием уменьшается с ростом длины волны. Выражение 2 неверно. Потери, обусловленные поглощением излучения, не зависят от величины изгиба волокна. Выражение 3 неверно. Коэффициент затухания не изменится с увеличением длины волокна. Задание 2. При уровне сигнала на входе оптического волокна 3 дБм, мощность сигнала на выходе составляла 100 мкВт. Сигнал на входе увеличили на 4 мВт. Найдите мощность и уровень сигнала на выходе оптического волокна. Решение: Уровень мощности сигнала на входе 3дБм соответствует значению мощности 2мВт. Значение мощности сигнала на выходе 100мкВт соответствует уровню мощности сигнала минус 10дБм. Таким образом, затухание оптического волокна составляет 13дБ. При увеличении входной мощности на 4 мВт, имеем уровень входной мощности, равный 10lg6=7,8дБм. Уровень мощности на выходе составит минус 5,2дБм или 300 мкВт. Ответ: Уровень мощности на выходе составит минус 5,2дБм или 300 мкВт. Задание 3. Уровень мощности источника составляет 20 дБм. С помощью разветвителя излучение источника было поровну разделено между 4 волокнами одинаковой длины. Найдите длину волокна, если его коэффициент затухания составляет 0.5 дБ/км, а мощность на его выходе 2 мВт. Разветвитель считать идеальным (не вносящим дополнительных потерь). Решение: Уровень мощности сигнала на выходе волокна составляет 10lg2=3дБм. Деление в четыре раза по мощности соответствует затуханию в 6дБ. Уровень на входе волокна составляет 20дБм-6дБм=14дБм. Длина волокна составляет 14дБм/0,5дБм=28 км. Ответ: длина волокна 28 км. Тема 3. Дисперсия в волоконных световодах Задание 1. Хроматическая дисперсия одномодового волокна длиной 133 км на длине волны 1322 нм составляет 21.8 пс/(нм·км), при этом уширение импульса равно 1.3 нс. Найти хроматическую дисперсию на длине волны 1550 нм, если уширение импульса на этой длине волны составляет 0.92 нс. Решение: Уширение импульса Δt(λ), обусловленное хроматической дисперсией, определяется по выражению:  Определим ширину спектра на длине волны 1322 нм:  Определим хроматическую дисперсию на длине волны 1550 нм:  Ответ:  Задание 2. Уширение импульса из-за хроматической дисперсии составляет 24 пс на 6 км. Хроматическая дисперсия равна 8 пс/(нм*км). Рабочая длина волны 1550 нм. Какова ширина спектра сигнала в нм и в ГГц? Решение: Ширина спектра определяется по формуле:  Центральная частота излучения составляет:  Граничная частота составляет:  Ширина спектра составляет 193548-193486=62ГГц Ответ: ширина спектра 0,5 нм или 62 ГГц. Задание 3. Оптическая линия работает на длине волны 1550 нм с системой передачи STM-16 (2.5 Гбит/с). Хроматическая дисперсия составляет 25 пс/(нм·км). Найти длину регенерационного участка по дисперсии, если используется источник излучения с шириной спектра 100 ГГц. Считать, что длительность входного оптического импульса составляет половину тактового интервала. Решение: Длина участка регенерации определяется по формуле:  Центральная частота излучения составляет: Определим ширину спектра:  Тогда длина участка регенерации:  Ответ:  Тема 4. Поляризационная модовая дисперсия Задание 1. Поляризационная модовая дисперсия составляет 2 пс/км0.5. Длина линии 100 км. Определить, с какой максимальной скоростью можно передавать данные по этой линии без регенерации. Решение: Величина поляризационной модовой дисперсии определяется по формуле:  Полоса пропускания определяется по формуле:  Ответ:  Задание 2. Поляризационная модовая дисперсия составляет 0.2 пс/км0.5. Скорость передачи 10 Гбит/с. Определите максимальное расстояние, на которое можно передавать данные с такой скоростью без регенерации. Решение: Величина поляризационной модовой дисперсии определяется по формуле:  Максимальное расстояние определяется по формуле:  Ответ:  Задание 3. Скорость передачи составляет 40 Гбит/с. Длина участка регенерации по поляризационной модовой дисперсии составляет 50 км. Найти поляризационную модовую дисперсию. Решение: Поляризационная модовая дисперсии определяется по формуле:  Ответ:  Тема 5. Спектральные характеристики Задание 1. Уширение импульса из-за хроматической дисперсии составляет 20 пс на 10 км. Ширина спектра сигнала на длине волны 1310 нм равна 1 нм. Рабочая длина волны 1550 нм. Найти хроматическую дисперсию на рабочей длине волны. Решение: Определим хроматическую дисперсию на длине волны 1310 нм:  Для рабочей длины волны:  Ответ:  Задание 2. ЛД с резонатором Фабри-Перо, изготовленный из InGaAsP, имеет среднюю длину волны 1.6 мкм, длину резонатора 250 мкм и ширину спектра излучения 8 нм. Показатель преломления InGaAsP равен 4. Найти 1) среднюю частоту излучения, 2) расстояние между соседними модами по длине волны и по частоте, 3) количество продольных мод. Решение: Из условия резонанса следует, что на длине резонатора должно укладываться целое число полуволн: L = n·λ / 2 где L – длина резонатора; n = 1, 2, 3 … – целое число; λ – длина волны лазерного излучения
Из формулы следует, что:  Частота аксиальной моды вычисляется как: νn =с / λn =nc / 2L  Расстояние между двумя соседними модами определяется выражением: ∆ν = νn+1 – νn =c / 2L  Ответ:  Задание 3. Как изменятся расстояние между соседними модами и ширина полосы генерации лазера Фабри-Перо, если длина резонатора уменьшится в 10 раз? Объясните свой ответ. Решение: Расстояние между двумя соседними модами определяется выражением: ∆ν = νn+1 – νn =c / 2L Ответ: при уменьшении длины резонатора в 10 раз, расстояние между соседними модами увеличится в 10 раз. |