Основы построения оптических систем передачи. Источники оптического излучения для систем передачи. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона. Волоконно-оптические системы с солитонной передачей

Раздел 1.

Основы построения оптических систем передачи.

1. Какие диапазоны длин волн (частоты электромагнитных колебаний) применяются в системах передачи атмосферной и волоконно- оптической связи?

Диапазоны длин волн применяемые в системах передачи: а) атмосферной  810 – 860нм ( 375- 349ТГц) б) волоконно-оптической 0,8- 0,9 мкм (375- 333ТГц), 1,26- 1,36мкм (238- 221ТГц) и 1,43- 1,58мкм (210-190ТГц) связи.

2. Чем характеризуется распространение оптических электромагнитных волн в атмосфере?

Характеризуется следующими показателями и зависимостями:

1) показатель преломления среды n= √ε μ  , где ε и μ  - показатели диэлектрической и магнитной проницаемости среды;

2) зависимость показателя преломления от длины волны излучения (характеризует дисперсию фазовых скоростей распространения света);

3) зависимость показателя преломления от мощности оптического излучения.

3. Чем отличается распространение света в стекловолокне от распространения в атмосфере?

На распространение света в оптоволокне не влияют атмосферные осадки и состояние атмосферы, т.е. содержание водяных паров, углекислого газа и пыли.

4. По каким причинам происходит ослабление и искажение оптических сигналов в атмосфере и в волоконном световоде?

     Причинами искажений и ослабления оптических сигналов в атмосфере  яв-ся неоднородности  воздушных масс, содержание углекислого газа, пыли и водяных паров. Причинами  искажений и ослабление оптических сигналов в волоконном  световоде являются поглощение вызванное квантовыми переходами между различными молекулярными уровнями вещества, наличие примесей, рассеяния происходящие на малых неоднородностях материала сопоставимых с длиной волны в том числе и малые изгибы волновода. На достоверность передачи оптических сигналов передаваемых по оптоволокну влияет: апертура ввода излучений в световод, дисперсионные искажения импульсов и др.   

5. Какие материалы применяют для изготовления источников и приемников оптического излучения?

Материалы применяемые для изготовления источников и приемников оптического излучения следующие: GaAs, InAs, Ge, Si, AIP, GaP, AIAs и др.

6. Чем отличаются материалы для изготовления источников и приемников оптического излучения от материалов пассивных волноводов?

           Для изготовления источников излучения и приемников применяются материалы с шириной запретной зоны 0,85мкм, 1,31мкм, 1,55мкм и  высокой квантовой эффективностью. А для изготовления световодов применяются материалы с низкой квантовой эффективностью. При этом отдается предпочтение материалам пригодным для массового применения и безопасным при работе с ними.

7. Из каких укрупненных компонентов состоит структурная схема волоконно- оптической системы передачи (ВОСП)?

 Мультиплексер ст.А и ст.Б, оптический конвертор ст.А и ст.Б, оптический кабель, промежуточная станция.

8. Что представляет собой линейный тракт ВОСП?

Оптический передатчик, оптический кабель, промежуточные станции, оптический приемник, регенератор.

9. Какие виды мультиплексирования применяются в оптических системах передачи?

Технологии мультиплексирования: 1). PDH, 2). SDH, 3). ATM.

10. В чем заключается сущность цифрового и аналогового мультиплексирования?

Сущность мультиплексирования заключается в объединении нескольких независимых каналов на передаче и разделении на приеме.

11. Что такое WDM, DWDM и какое  различие между ними?

WDM- мультиплексирование  с разделением  по длине волны для числа каналов не более 16.

DWDM- плотное волновое мультиплексирование для числа каналов до 64.

Раздел 2.

 Источники оптического излучения для систем передачи.

1. Какие требования предъявляются к источнику оптического излучения?

К источнику оптического излучения предъявляются следующие требования: узкий спектр излучения, направленность излучения, быстродействие, совместимость с приемником излучения и физическими средами передачи, когерентность излучения, миниатюрность и жесткость исполнения, высокая технологичность, низкая стоимость, длительный срок службы и высокая устойчивость к различным перегрузкам.

2. Чем отличаются конструкции и характеристики торцового (суперлюминесцентного) и поверхностного светодиодов для оптической связи?  

В поверхностном светодиоде волоконный световод присоединяется к поверхности излучения через специальную выемку в полупроводниковой подложке. В торцовом светодиоде предусмотрен вывод излучения через один из торцов. При этом другой торец выполнен в виде зеркала. Ватт- Амперная характеристика торцового светодиода показывает, что величина излучаемой мощности примерно линейно зависит от величины протекаемого тока, а в поверхностном светодиоде мощность излучения с изменением тока на линейном участке изменяется мало. Спектральная характеристикака светодиодов показывает, что у торцовых светодиодов ширина спектра меньше,  около 10-30нм, чем у поверхностных светодиодов,  около 30-60нм, на уровне половинной от максимальной мощности излучения.

3. Какие конструкции лазеров применяются в технике оптической связи?

В технике оптической связи применяются многомодовый лазерный диод полосковой геометрии с резонатором Фабри-Перо и лазер с распределенной обратной связью одномодовый.