Волоконно-оптичні системи передачі даних

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Задача 1

Визначити загасання (ослаблення), дисперсію, смугу пропускання і максимальну швидкість передачі двійкових імпульсів у волоконно-оптичної системи з довжиною секції L (км), кілометріческім (переслідування) загасанням (ослабленням) a (дБ / км) на довжині хвилі випромінювання передавача l 0 (мкм), ширині спектру випромінювання Dl 0,5 на рівні половини максимальної потужності випромінювання.

Довжина секції L = 113 км .= 113. 10 березня м.

Тип волокна - LEAF (одномодове оптичне волокно зі зміщеною ненульовий дисперсією).

Згасання α = 0,24 дБ / км .= 0,24. 10 -3 дБ / м.

Довжина хвилі λ про = 1,56 мкм .= 1,56. 10 -6 м.

Спектр Δ λ 0,5 = 0,15 нм .= 0,15. 10 -12 м.

Хроматична дисперсія D = 4,2 пс / (нм. Км)

Результуюче максимальне загасання секції знаходиться зі співвідношення:

α м = α. L + α с. nс дБ.

де:

α з - втрати потужності оптичного сигналу на стику волокон будівельних довжин кабелю з = 0,05 дБ)

Nс - кількість стиків, визначається:

Nс = Е [L / l С -1] = 113/2-1 = 55

де:

l С = 2 км.

α м = 0,24. 10 -3. 113. 3 жовтня +0,05. 55 = 29,87 дБ.

Результуюча сукупна дисперсія секції знаходиться:

с.

Смуга пропускання оптичної лінії визначається із співвідношення:

Гц.

Максимальна швидкість передачі двійкових оптичних імпульсів залежить від ΔF ов та його форми, яку прийнято вважати прямокутної або гауссовской:

У г = 1,34. ΔF ів = 1,34. 5,25. 10 6 = 7,03. 10 6 біт / с.

Задача 2

Визначити характеристики багатомодового лазера з резонатором Фабрі - Перо (FP) і одномодового лазера з розподіленим зворотним зв'язком (DFB).

Визначити число мод в лазері FP, для яких виконується умова збудження в смузі довжин хвиль Dl при довжині резонатора L і показнику заломлення активного шару n.

Визначити частотний інтервал між модами і добротність резонатора на центральній моді l О при коефіцієнті відображення R.

Зобразити конструкцію Полоскова лазера FP.

Зобразити Модовий спектр.

Визначити частоту і довжину хвилі генерується моди в одномодовом лазері DFB для відомих значень дифракційної решітки m і довжини лазера L.

Зобразити конструкцію лазера DFB.

Конструкція Полоскова лазера FP:

Модовий спектр:

Конструкція лазера DFB:



Параметри лазера FP:

Довжина лазера L = 300 мкм .= 300. 10 -6 м.

Dl = 45 нм .= 45. 10 -9 м.

n = 3,3.

l О = 0,4 мкм .= 0,4. 10 -6 м.

R = 0,39.

Частота моди визначається зі співвідношення:

де:

С - швидкість світла (3. 10 8 м / с),

m - номер моди,

L - довжина резонатора,

n - показник заломлення.

Відстань між модами визначається зі співвідношення:

м.

Добротність резонатора на центральній моді l 0 визначається із співвідношення:

Число мод в інтервалі Dl визначається відношенням:

M = Dl / Dl m = 45. 10 -9 / 0,8. 10 -10 = 556,9



Параметри лазера DFB:

Довжина лазера L = 250 мкм .= 250. 10 -6 м.

Порядок решітки m = 7.

Крок решітки d = 0,7 мкм .= 0,7. 10 -6 м.

Показник заломлення n е. = 3,68.

Для визначення довжини хвилі і частоти генерації одномодового лазера DFB необхідно скористатися співвідношеннями:

l 0. m = 2d. n е =>

м.

Гц.

Гц.

Задача 3

Побудувати залежність вихідної потужності джерела оптичного випромінювання від величини електричного струму, що протікає через нього.

Для заданих струму зміщення та амплітуди модулюють однополярних імпульсів визначити графічно зміна вихідний модуляційної потужності Р макс і Р мін та визначити глибину модуляції h. За побудованої характеристиці вказати вид джерела.

I, мА

0

5

10

15

18

20

22

24

26

28

P 1, мкВт

0

15

30

45

60

90

160

230

310

370

Струм зміщення I = 13 мА.

Амплітуда струму модуляції I m = 4 мА.

Рис. Ват - амперна характеристика.

P max = 46 мкВт.

P min = 33 мкВт.

Для визначення глибини модуляції використовуємо співвідношення:

(В разах).

Задача 4

Побудувати графік залежності чутливості фотодетектора від довжини хвилі оптичного випромінювання за даними.

Використовуючи графік і дані визначити величину фотоструму на виході pin фотодіода. За графіком визначити довгохвильову кордон чутливості фотодетектора. Визначити матеріал для виготовлення приладу.

Чутливість, А / Вт

0,3

0,45

0,53

0,58

0,62

0,67

0,7

0,73

0,65

0,1

Довжина хвилі, мкм.

0,85

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,78

Потужність випромінювання Pu = 2,0 мкВт.

Довжина хвилі l = 1150 нм .= 1,15 мкм.

При вирішенні задачі необхідно врахувати співвідношення:

де:

Є Ф - енергія фотона,

е - заряд електрона = 1,6. 10 -9 Кл,

η ВН - внутрішня квантова ефективність фотодіода = 0,5,

h - постійна Планка = 6,26. 10 -34 Дж. з,

С - швидкість світла = 3. 10 8 м / с.

За графіком визначаємо, що матеріал для виготовлення приладу - германій.

Енергія фотона:

еВ.

Струм фотодіода:

А.

Чутливість фотодіода:

А / Вт

Довгохвильова межа чутливості фотодетектора визначається співвідношенням:

де:

Е g для германієвих діодів = 0,66 В.

мкм

Задача 5

Визначити смугу пропускання і відношення сигнал / шум для фотоприймального устрою, що містить інтегруючий (ВП) або транс-імпедансний підсилювач (Тіу) і фотодетектор (ЛФД або pin).

Характеристики ФПУ:

Тип ФД: ЛФД.

Тип підсилювача: Тіу.

Rе = 90 кОм = 90. 10 3 Ом.

Се = 3,8 пФ .= 3,8. 10 -12 Ф.

η вн = 0,8 М = 15.

F ш (М) = 7.

Т = 310.

Д ш = 5.

До вус = 150.

Характеристики передачі:

P пер = 0 дБм.

L = 60 км.

α = 0,6 дБ / км.

l = 0,85 мкм.

Смуга частот посилення ФПУ з Тіу обмежена смугою пропускання підсилювача і знаходиться зі співвідношення:

Гц

Фотострум детектора створюється падаючої оптичної потужністю і залежить від типу фотодетектора. Величина фотоструму обчислюється із співвідношень:



Вт

А.

де:

h - постійна Планка;

е - заряд електрона;

η ВН - внутрішня квантова ефективність;

М - коефіцієнт множення ЛФД;

Р ПР - потужність сигналу на передачі;

Α - кілометріческое загасання кабелю;

L - довжина кабельної лінії.

Для обчислення основних шумів ФПУ, а це квантовий і теплової шуми, необхідно скористатися співвідношеннями:

Вт

Вт

де К-постійна Больцмана 1,38. 10 -23

Відношення сигнал / шум обчислюється із співвідношення:



Задача 6

Використовуючи програми для оптичних інтерфейсів апаратури SDH, визначених рекомендаціями МСЕ-Т G.957, розрахувати кількість проміжних регенераторів і відстань між ними.

Скласти схему розміщення кінцевих і проміжних станцій з зазначенням відстаней. Визначити рівень прийому Р ПР [дБ] на вході першого, рахуючи від кінцевої станції, регенератора, обчислити допустиму ймовірність помилки одного регенератора.

Тип оптичного інтерфейсу: S-4.1

Згасання оптичного кабелю α к = 0,5 дБ / км.

Дисперсія оптичного кабелю D = 3 пс / (нм. Км)

Довжина лінії L = 1247 км.

Будівельна довжина кабелю L з = 4,5 км.

Згасання на стику довжин α з = 0,09 дБ.

З таблиці до методичних вказівок:

P пер.макс = -4 дБ - випромінювана потужність.

P пр.мін = -32 дБ - мінімальний рівень оптичної потужності.

Відстань між регенераторами визначається зі співвідношення:

де:

А - енергетичний потенціал оптичного інтерфейсу:

A = P пер.макс.-Р пр.мін. =- 4 - (-32) = 28 дБ.

Е - енергетичний запас на старіння передавача і приймача та відновлення пошкоджених ліній, рекомендується:

Е = 3 дБ.

α до - загасання оптичного кабелю, дБ / км

α с - затухання на стику будівельних довжин, дБ

LС-будівельна довжина кабелю, км

км.

Число регенераторів визначається зі співвідношення:

Сукупна дисперсія регенераційної ділянки визначається співвідношенням:

σ = D. Δ λu. Lp

де:

Δ λu = 0,5. Δ λ 0,5

Δ λ 0,5 - середньоквадратична ширина спектру джерела випромінювання на рівні 0,5 від максимальної потужності, що відповідає позначенню -3 дБм від максимального рівня.

Для інтерфейсу S-4.1 наведено значення на рівні -3 дБм це 2,1 нм.



Δ λu = 0,5. Δ λ 0,5 = 0,5. 2,1 = 1,05 нм.

σ = D. Δ λu. Lp = 3. 1,05. 48,07 = 151,44 пс.

Необхідно перевірити сукупну дисперсію для регенераційної ділянки. Вона повинна бути менше наведеної в таблиці програми для інтерфейсу.

За даними таблиці максимальна хроматична дисперсія становить 90 пс / нм, тобто умова не виконується: 3. 48,07 = 144,21 пс / нм що більше 90 пс / нм.

Виробляємо перерахунок довжини регенераційної ділянки, щоб сукупна дисперсія не перевищувала максимальної хроматичної.

L P = 90 / 3 = 30

для того щоб забезпечити запас виберемо довжину регенераційної ділянки рівної 29 км.

Тоді:

3. 29 = 87 пс / нм що менше 90 пс / нм, тобто умова виконується.

Число регенераторів визначаємо із співвідношення:

Допустима імовірність помилки одного регенератора обчислюється з нормативу на помилки для магістрального ділянки мережі 10000 км:

Pош = 10 -7

Таким чином на 1 км лінії:

Pош = 10 -12

Імовірність помилки обчислюється із співвідношення:



Мінімальну довжину ділянки регенерації визначають за нижченаведеною формулою, зменшуючи в ній енергетичний потенціал А на величину D.

D-динамічний діапазон регенератора (D = 20-26 дБ), приймемо D = 23 дБ.

Рівень прийому P пр на вході регенератора:

P пр = Р пер-α к. Lp =- 4-0,5. 48,07 =- 28,04 дБ.

Схема розміщення кінцевих і проміжних станцій:

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Контрольна робота
63.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Волоконно-оптичні системи передачі
Моделі і методика побудови волоконно-оптичної системи передачі даних
Волоконно-оптичні кабелі
Волоконно-оптичні гіроскопи
Системи мережі передачі даних
Волоконно оптичні лінії зв`язку
Волоконно-оптичні лінії зв`язку
Волоконно оптичні сенсори контролю шкідливих хімічних компонентів
Волоконно-оптичні сенсори контролю шкідливих хімічних компонентів
© Усі права захищені
написати до нас