26_ЕН_Р_1_Оптоволокно. Учебнометодический комплекс дисциплины волоконнооптические линии связи Специальность 210405. 65 "Радиосвязь радиовещание и телевидение"

• Название: Учебнометодический комплекс дисциплины волоконнооптические линии связи Специальность 210405. 65 "Радиосвязь радиовещание и телевидение"
• Дата: 07.02.2022
• Размер: 398.68 Kb.
• Имя файла: 26_ЕН_Р_1_Оптоволокно.docx
• Тип: Учебно-методический комплекс; #354563

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующая кафедрой Электроники и средств связи

Л.Г. Стаценко (подпись) (Ф.И.О. зав. каф.)

«12» сентября 2012 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

Волоконно-оптические линии связи
Специальность 210405.65 "Радиосвязь радиовещание и телевидение"
Форма подготовки очная/заочная

Инженерная школа ДВФУ

Кафедра «Электроники и средств связи»

курс 4/6 семестр 7/_

лекции 28/6 час.

практические занятия 14/4 час.

семинарские занятия – не предусмотрено учебным планом

лабораторные работы 14 час.

консультации

всего часов аудиторной нагрузки 56/10 час.

самостоятельная работа 14/60 час.

реферативные работы – не предусмотрено учебным планом

контрольные работы – не предусмотрено учебным планом/1

курсовая работа

зачет – не предусмотрено учебным планом

экзамен 7/6 семестр/курс
Учебно-методический комплекс дисциплины составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ 20тех/дс от 10 марта 2000 г.)
Учебно-методический комплекс дисциплины обсужден на заседании кафедры теоретической и экспериментальной физики «01» сентября 2012 г.
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор___________________ Белоконь В.И.
Составитель д.ф.-м.н. _______________________________________ Каменев О.Т.


Аннотация

учебно-методического комплекса дисциплины

«Волоконно-оптические линии связи»

Учебно-методический комплекс дисциплины «Волоконно-оптические линии связи» разработан для студентов 4 курса по специальности 210405.65 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» в соответствие с требованиями ГОС ВПО по данной специальности

Дисциплина «Волоконно-оптические линии связи» входит в 1 часть 2 цикла.

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 56 часов. Учебным планом предусмотрены лекционные занятия (28 часов), лабораторные занятия (14 часов), практические занятия (14 часов), самостоятельная работа студента (99 часов). Дисциплина реализуется на 4 курсе в 7 семестре.

Содержание дисциплины охватывает следующий круг вопросов, связанных с организацией связи при помощи современной оптической связи; основ теории ОНСП; электромагнитных влияний на ВОЛС и мер защиты.

Дисциплина «Волоконно-оптические линии связи» логически и содержательно связана с такими курсами, как “Электромагнитные поля и волны”, ”Радиопередающие устройства”, ”Радиоприёмные устройства”, “Электромагнитная совместимость и управление частотным спектром”, “Космические и наземные средства связи”, «Физика».

Учебно-методический комплекс включает в себя:

- рабочую учебную программу дисциплины;

- методические разработки по проведению лабораторных работ;

- методические разработки по курсовому проектированию;

- учебно-методические пособия.


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)




ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ДВФУ

«УТВЕРЖДАЮ»

Заведующая кафедрой Электроники и средств связи

Л.Г. Стаценко (подпись) (Ф.И.О. зав. каф.)

«12» сентября 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РУПД)

Волоконно-оптические линии связи
Специальность 210405.65 "Радиосвязь радиовещание и телевидение"
Форма подготовки очная/заочная

Инженерная школа ДВФУ

Кафедра «Электроники и средств связи»

курс 4/6 семестр 7/_

лекции 28/6 час.

практические занятия 14/4 час.

семинарские занятия – не предусмотрено учебным планом

лабораторные работы 14 час.

консультации

всего часов аудиторной нагрузки 56/10 час.

самостоятельная работа 14/60 час.

реферативные работы – не предусмотрено учебным планом

контрольные работы – не предусмотрено учебным планом/1

курсовая работа

зачет – не предусмотрено учебным планом

экзамен 7/6 семестр/курс
Рабочая программа дисциплины составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ 20тех/дс от 10 марта 2000 г)
Рабочая программа дисциплины обсуждена на заседании кафедры теоретической и экспериментальной физики «01» сентября 2012 г.
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор___________________ Белоконь В.И.
Составитель д.ф.-м.н. _______________________________________ Каменев О.Т.

I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:

Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______

Заведующий кафедрой _______________________ __________________

(подпись) (И.О. Фамилия)

II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:

Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______

Заведующий кафедрой _______________________ __________________

(подпись) (И.О. Фамилия)

1. Цели и задачи курса

Цель дисциплины «Волоконно-оптические линии связи» является:

1. 
   изучение важнейших физических процессов, явлений и закономерностей, определяющих работу волоконно-оптических линий связи, их основные элементы, основные параметры и характеристики, области применения.
   
2. 
   формирование навыков элементарного расчета основных параметров волоконно-оптической линии связи.
   

2. Начальные требования к освоению дисциплины

Начальным требованием является знание основ общей физики.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студенты должны:

1. 
   Знать основные физические процессы, явления и закономерности, лежащие в основе распространения оптического излучения в однородной прозрачной среде; свойства основных типов волоконных световодов; принципы построения волоконно-оптических линий связи.
   
2. 
   Уметь расчитывать для конкретной задачи параметры волоконно-оптической линии связи.
   
3. 
   Иметь представление об основных областях применения, тенденциях и направлениях развития техники передачи информации с использованием волоконных световодов.
   

4. Объём дисциплины и виды учебной работы

4.1.Очная/заочная форма обучения

Вид учебной работы	Всего часов	Распределение по семестрам/курсам
		7/6
Общая трудоемкость дисциплины	70/70	70/70
Лекции	28/6	28/6
Лабораторные занятия	14	14
Практические занятия	14/4	14/4
Всего самостоятельная работа	14/60	14/60
В том числе: курсовой проект
Другие виды	14	14
Вид итогового контроля (экзамен, зачет)	экзамен	экзамен

5. Содержание дисциплины

5.1. Распределение учебного материала по видам занятий

№ п/п	Наименование разделов	Распределение по видам занятий (в часах)
		лекции	ЛЗ	ПЗ
5.1.1.	История развития оптических систем передачи информации	1/1
5.1.2.	Принципы построения волоконно-оптических сетей	1/1	2	2/1
5.1.3	Лучевой анализ волоконных световодов	2		2
5.1.4.	Потери энергии в волоконных световодах. Энергетический потенциал источника. Ретрансляторы.	2	2	2
5.1.5	Межмодовая дисперсия. Градиентные волоконные световоды.	2/1	2	2/1
5.1.6.	Моды волоконных световодов. Отсечка мод.	2	2	2/1
5.1.7.	Дисперсия в одномодовых волоконных световодах.	2	2
5.1.8.	Типы волоконных световодов и их основные характеристики.	2
5.1.9.	Оптические кабели	2/1	2	2
5.1.10.	Пассивные компоненты ВОЛС	2
5.1.11.	Активные компоненты ВОЛС.	2
5.1.12.	Системы WDM и DWDM.	2/1
5.1.13.	Проектирование ВОЛС	2		2/1
5.1.14.	Современные методы строительства ВОЛС	2	2
5.1.15.	Основы технической эксплуатации ВОЛС	2/1
	Итого	28/6	14	14/4

5.2. Содержание лекционного курса.(28/6 часов)

5.2.1. История развития оптических систем передачи информации.

Применение света для передачи информации. Открытый информационный канал и его недостатки. Первые эксперименты по использованию закрытого информационного канала для передачи информации с использованием света. Преимущества оптического волокна. Современное состояние ВОЛС.

5.2.2. Принципы построения волоконно-оптических сетей.

Организация волоконно-оптической линии связи. Общие принципы построения волоконно-оптических сетей. Примеры реализации волоконно-оптических сетей.

5.2.3. Лучевой анализ волоконных световодов.

Профиль показателя преломления. Явление полного внутреннего отражения в ступенчатом волоконном световоде. Распространение оптических лучей в ступенчатом волоконном световоде. Типы лучей. Распространение оптических лучей в градиентном волоконном световоде. Понятие каустики.

5.2.4. Потери энергии в волоконных световодах. Энергетический потенциал источника. Ретрансляторы.

Физические причины возникновения потерь мощности в волоконном световоде. Окна прозрачности. Расчет потерь. Энергетический потенциал источника излучения. Расчет длины ВОЛС по потерям. Ретрансляторы

5.2.5. Межмодовая дисперсия. Градиентные волоконные световоды.

Дисперсия в волоконных световодах. Полоса пропускания. Скорость передачи информации. Дисперсия в многомодовых ступенчатых волоконных световодах. Градиентные волоконные световоды. Дисперсия в многомодовых градиентных волоконных световодах.

5.2.6. Моды волоконных световодов. Отсечка мод

Распространение электромагнитной волны в волоконном световоде. Характеристическое уравнение. Понятие мод. Модовый состав цилиндрического волоконногосветовода. Отсечка моды. Одномодовый режим. Приведенная частота волоконного световода.

5.2.7. Дисперсия в одномодовых волоконных световодах

Физические предпосылки возникновения дисперсии в одномодовых волоконных световодах. Волновой пакет. Групповая и фазовая скорость. Материальная дисперсия. Волноводная дисперсия.

5.2.8. Типы волоконных световодов и их основные характеристики

Стандартизация параметров волоконных световодов. Одномодовые световоды. Многомодовые световоды. Световоды со смещенной нулевой дисперсией. Основные тенденции дальнейшего развития волоконной оптики.

5.2.9. Оптические кабели

Общее устройство оптического кабеля. Основные характеристики оптических кабелей. Классификация оптических кабелей. Особенности конструкции кабелей различного назначения. Способы прокладки оптических кабелей.

5.2.10. Пассивные компоненты ВОЛС

Разъемные соединители. Неразъемное соединение световодов. Оптические разветвители. Оптические изоляторы.

5.2.11. Активные компоненты ВОЛС.

Источники излучения. Приемники излучения. Ретрансляторы. Оптические усилители. Мультиплексоры.

5.2.12. Системы WDM и DWDM.

Общие принципы спектрального разделения информационных каналов. Требования к аппаратуре. Системы WDM. Системы DWDM.

5.2.13. Проектирование ВОЛС

Расчет основных параметров волоконно-оптической линии связи. Выбор оптического волокна. Расчет параметров оптического кабеля.

5.2.14. Современные методы строительства ВОЛС

Основные операции, выполняемые при строительстве ВОЛС. Сварка волокон. Оконцевание волоконного световода. Монтаж муфт. Методы контроля качества ВОЛС.

5.2.15. Основы технической эксплуатации ВОЛС

Требования, предъявляемые к аппаратуре ВОЛС. Основные этапы технической эксплуатации ВОЛС.

5.3. Содержание практических занятий

5.3.1. Практические занятия (14/4 часов)

№ заня- тия	№ раз- дела	Наименование практических занятий
1	5.1.2.	Принципы построения волоконно-оптических сетей
2	5.1.3.	Лучевой анализ волоконных световодов
3	5.1.4.	Потери энергии в волоконных световодах
4	5.1.5	Межмодовая дисперсия. Градиентные волоконные световоды.
5	5.1.6.	Моды волоконных световодов. Отсечка мод
6	5.1.9.	Оптические кабели
7	5.1.14.	Расчет основных параметров ВОЛС

5.3.2. Лабораторные занятия. (14 часов)

• 
  Измерение полных потерь в оптическом световоде.
  
• 
  Измерение потерь в зависимости от изгиба оптического волокна.
  
• 
  Измерение числовой апертуры волоконного световода.
  
• 
  Эффективный ввод оптического излучения в волокно.
  
• 
  Построение зависимости потерь оптического излучения от продольного и поперечного сдвига волокна относительно источника излучения.
  
• 
  Изучение работы сварочного аппарата КСС-121.
  
• 
  Проведение лабораторных работ по соединению оптических волокон (сварка, использование разъемов).
  
• 
  Изучение работы оптического рефлектометра.
  

6. Курсовое проектирование.

Не предусмотрено.

7. График изучения дисциплины.

Вид учебных занятий	№ недели
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Лекции	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
ЛЗ		4		4		4		4		4		4		4
ПЗ	2		2		2		2		2		2		2
КПР
РГЗ, реф-т
Аттестация (промежуточная)

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

8.1. Основная литература

1. Волоконно-оптические системы связи /Р. Фриман ; пер. с англ. под ред. Н. Н. Слепова.- Москва : Техносфера , 2006.- 495 с.

2. Волноводы оптического диапазона : учебное пособие /О. Б. Витрик.– Владивосток: Изд-во Дальневосточного технического университета , 2003.– 102 с.

8.2. Дополнительная литература

1. Бондаренко И.Б., Гатчин Ю.А., Иванова Н.Ю., Шилкин Д.А. Соединители и коммутационные устройства. Элементы оптических систем. Учебное пособие.– СПб: СПбГУ ИТМО, 2008.– 133 с.

2. Шарварко В.Г. Волоконно-оптические линии связи: Уч.пос.- Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006.- 170.

8.3. Справочная литература

1. Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А.Окатова. – 2-е изд., перераб. И доп. – СПб.: Политехника, 2004. – 679 с.

8.4. Интернет-источники

http://window.edu.ru/resource/393/67393 Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Материалы и технологии волоконной оптики: оптическое волокно для систем передачи информации: Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. - 95 с.

http://window.edu.ru/resource/066/65066 Гуртов В.А. Оптоэлектроника и волоконная оптика: Учебное пособие. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2005. - 239 с.

http://window.edu.ru/resource/247/27247 Волошина Т.В., Кавецкая И.В., Леонова Л.Ю., Шульгин В.А. Физические основы волоконной оптики: Учебно-методическое пособие. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005. - 35 с.

9. Текущий и итоговый контроль по дисциплине

9.1. Формы и методы для текущего контроля:

Тестирование.

9.2. Перечень типовых экзаменационных и зачетных вопросов

1. История развития оптических систем передачи информации.

2. Принципы построения волоконно-оптических сетей.

3. Потери энергии в волоконных световодах. Энергетический потенциал источника. Ретрансляторы.

4. Межмодовая дисперсия. Градиентные волоконные световоды.

5. Дисперсия в одномодовых волоконных световодах.

6. Типы волоконных световодов и их основные характеристики.

7. Оптические кабели.

8. Пассивные компоненты оптических систем передачи информации

9. Активные компоненты оптических систем передачи информации.

10. Системы WDM и DWDM.

11. Проектирование волоконно-оптических линий связи.

12. Современные методы строительства волоконно-оптических линий связи.

13. Основы технической эксплуатации волоконно-оптических линий связи.

9.3. Порядок выполнения и контроля самостоятельной работы студентов

- предусмотрена еженедельная самостоятельная работа студентов по изучению теоретического лекционного материала; контроль выполнения этой работы предусмотрен на экспресс-опросах;

- самостоятельное изучение некоторых теоретических вопросов, выделенных в программе дисциплины и нерассмотренных на лекциях предусматривается по мере изучения соответствующих разделов, в которых выделены эти вопросы для самостоятельного изучения; контроль выполнения этой самостоятельной работы предусмотрен в рамках промежуточного контроля – контрольной работы по данной дисциплине;
- предусмотрено выполнение самостоятельной работы по расчету волоконно-оптической линии связи.

9.4. Краткий тест

1. Укажите полосу пропускания ВОЛС.

• 
  100 ГГц...1 ТГц
  
• 
  1...10 ТГц
  
• 
  10...30 ТГц
  
• 
  30...60 ТГц
  

2. Укажите основные оптические параметры одномодового волокна.

• 
  Коэффициент затухания
  
• 
  Значение хроматической и поляризационной дисперсий
  
• 
  Длина волны отсечки
  
• 
  Коэффициент шума
  

3. Какая рекомендация описывает ступенчатое одномодовое волокно типа SF?

• 
  G. 652
  
• 
  G. 653
  
• 
  G. 654
  
• 
  G. 655
  

4. Какую проблему решают с помощью многоволнового уплотнения оптических несущих WDM?

• 
  Увеличения пропускной способности
  
• 
  Увеличения скорости передачи
  
• 
  Увеличения дальности связи
  
• 
  Увеличения скорости передачи не в ущерб дальности связи
  

5. Какие рекомендации описывают оптические параметры системы WDM?

• 
  G. 692
  
• 
  G. 694
  
• 
  G. 957
  
• 
  G. 655
  

6. Какой метод повышения пропускной способности для сети доступа был разработан комитетом МСЭ-Т?

• 
  CDMA
  
• 
  DWDM
  
• 
  CWDM
  
• 
  OTDM
  

7. Какие основные требования предъявляют к компонентам системы DWDM?

• 
  Иметь только интегральное исполнение
  
• 
  Одинаково обрабатывать все каналы на всем протяжении оптического пути
  
• 
  Вносить затухание
  
• 
  Усиливать сигнал
  

8. Укажите устройства, отражающие световой пучок под разными углами в плоскости падения.

• 
  Тонкопленочные фильтры
  
• 
  Волоконные брэгговские решетки
  
• 
  Дифракционные решетки
  
• 
  Устройства интегральной оптики
  

9. Укажите устройства, выделяющие/добавляющие в составной сигнал определенное число каналов, не преобразуя сигналы всех каналов в электрическую форму.

• 
  ADM
  
• 
  OADM
  
• 
  ROADM
  
• 
  OXC
  

10. Какая величина определяет эффективность использования рабочего спектра для передачи информации?

• 
  Спектральная плотность
  
• 
  Спектральная эффективность
  
• 
  Показатель эффективности
  
• 
  Спектральный показатель
  

Методические указания по выполнению заданий по различным видам занятий

Учебно-методический комплекс, лабораторные работы.
Учебное пособие