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. ............
