Влакнесто-оптични комуникационни системи

Влакнесто-оптични комуникационни системи 

Предварителна част. Основни понятия и определения

• Сигнал. Представяне на сигналите във времевата и в честотната област
• Аналогови, дискретни и цифрови сигнали, ИКС. Двоичен цифров код
• Единици за измерване на количество информация (bit, byte) и техните производни. Количество информация в ИКС. Скорост на предаване на информацията
• Логаритмични единици за измерване на усилвания, затихвания и мощности

Обща част. Оптични комуникационни системи (ОКС)

• Физична същност на светлината - главен носител на информация в оптичните комуникационни системи
  • Двуединна (непрекъсната и дискретна) природа на светлината
  • Фотонът - физична същност – маса, скорост на движение, честота, енергия
  • Процеси и звена в ОКС с доминираща дискретна (квантова, фотонна) природа на светлината
  • Процеси и звена в ОКС с доминираща непрекъсната (вълнова) природа на светлината
  • Вълнови обхвати на електромагнитните лъчения
• Кратки сведения за историята и за днешното състояние на оптичните комуникационни системи (ОКС)
• Видове оптични комуникационни системи (ОКС) и сравнения между тях. Обобщени схеми на видовете ОКС
  • Обща класификация на оптичните комуникационни системи
  • Влакнесто-оптични комуникационни системи (ВОКС)
  • Атмосферни и космични оптични комуникационни системи (АОКС и КОКС)
  • Сравнения на ВОКС, АОКС и КОКС
  • ОКС в широк смисъл
  • Обобщени схеми на видовете ОКС
• Източници на светлина в ОКС – инжекционни полупроводникови светодиоди (ИПСД) и инжекционни полупроводникови лазери (ИПЛ)
  • Изисквания към оптичните източници в ОКС
  • Принципи на действие на ИПСД и ИПЛ
• Параметри и характеристики на ИПСД и ИПЛ – числено изразяване
  • Излъчена оптична мощност. Модулиране на оптичната мощност с инжекционен ток
  • Централна дължина на вълната на оптичното излъчване
  • Модов състав на оптичното излъчване
  • Ширина на вълновата лента на излъчването
  • Максимална модулационна честота
  • Ъглов разтвор (ъглова полуширина) на диаграмата на насочено излъчване
  • Експлоатационен срок
• Приемници на светлина в оптичните комуникационни системи (p-n фотодиоди; p-i-n фотодиоди, лавинни фотодиоди) – изисквания, принципи на действие
  • Изисквания към оптичните приемници
  • Принципи на действие на p-n ФД, на p-i-n ФД и на ЛФД
  • Примерна структура на оптичен приемник
• Параметри и характеристики на оптичните приемници
  • Еквивалентна схема на оптичния приемник
  • Оптоелектронно преобразуване - чувствителност на фотодетектора (звено No 1 в еквивалентната схема)
  • Ограничаване на честотния спектър на сигнала – максимална модулационна честота (инертност на оптичния приемник – времеконстанта) (звено No 2 в еквивалентната схема)
  • Предусилване в оптичния приемник (звено No 3 в еквивалентната схема)
  • Шумове в оптичния приемник (звено No 4 в еквивалентната схема)
  • Отношение "сигнал-шум" и вероятност за еднобитова грешка

Специална част. Влакнесто-оптични комуникационни системи (ВОКС)

• Съпоставяне на влакнесто-оптичните преносни линии с металните преносни линии
  • Съпоставяне в областта на магистралните комуникационни линии
  • Съпоставяне в областта на локалните комуникационни мрежи
  • Изводи от съпоставянията
• Световодно разпространение на оптичното лъчение. Оптични влакна (световоди) и оптични кабели
  • Обща характеристика на оптичните влакна и на процесите в тях
  • Физичен механизъм на световодното разпространение
  • Световодни моди
  • Въвеждане на лъчението в оптичното влакно
• Пасивни оптични компоненти във ВОКС
  • Лещови фокусиращи системи
  • Оптични съединители
  • Оптични изолатори
  • Оптични превключватели
  • Оптични разклонителни и смесители
  • Оптични мултиплексори и демултиплексори за ВОКС с вълново уплътняване
  • Оптични филтри
• Енергийни загуби във ВОКС. Зависимости между мощностите и затихванията. Диаграма на енергийния бюджет на ВОКС
  • Структурни схеми на оптичния тракт
  • Приети означения в структурните схеми
  • Зависимости между мощностите, затихванията и усилванията във ВОКС
  • Затихване в оптичното влакно с дължина 1 km
  • Енергиен бюджет на ВОКС
  • Диаграми на енергийния бюджет на ВОКС
• Методи и средства за компенсиране на енергийните загуби във ВОКС. Оптични усилватели
  • Усилване на оптичния сигнал на електронно равнище
  • Усилване на оптичния сигнал на оптично равнище
• Дисперсия на кодовите импулси по световодната линия. Модова, хроматична (вълнова) и поляризационно-модова дисперсия във ВОКС
  • Определение, видове, ефекти
  • Модова (междумодова) дисперсия
  • Хроматична (вълнова) или вътрешно-модова дисперсия
  • Поляризационно-модова дисперсия
  • Отрицателно влияние на дисперсията на КИ "1" върху техническите показатели на импулсно-кодовия сигнал във ВОКС
• Методи и средства за ограничаване на модовата и на хроматичната дисперсия на кодовите импулси (КИ "1") във ВОКС. Видове оптични влакна
  • Ограничение (или отстраняване) на модовата дисперсия на КИ "1"
  • Ограничаване на хроматичната дисперсия на КИ "1"
• Уплътняване на преносната линия на ВОКС по времевата ос. Технологията TDM и нейното развитие
  • Общи сведения
  • Принципи на времевото уплътняване (на технологията на TDM) във ВОКС
  • Числено представяне на зависимостите между τ, V^TDM_Q1, N, (Δf)^TDM_N и (Δλ)^TDM_N при времево уплътняване на оптичната преносна линия с телефонни сигнали
  • Блокова схема на ВОКС с TDM
  • Статистическо уплътняване на преносната линия на ВОКС във времето
• Уплътняване на преносната линия на ВОКС по вълновата ос – технология WDM (CWDM, DWDM, HDWDM)
  • Общи сведения
  • Описание на вълновото уплътняване ( на технологията WDM) във ВОКС. Блокова схема
  • Характерни честотни (вълнови) интервали във ВОКС с TDM и WDM. Връзки между интервалите
• Алгоритъм за общо инжинерно проектиране на ВОКС
  • Встъпителни бележки
  • Модел на техническо задание
  • Ред на изчисленията. Подготовка за построяване на диаграмата на енергийния бюджет
• Примерно числено използване на алгоритъма за общо инжинерно проектиране на ВОКС при конкретно техническо задания
  • Техническо задание
  • Изчисления и построяване на диаграмите на енергийния бюджет за трите варианта на проектирането
  • Анализ на резултатите и изводи
• Библиография