ІІ. Волоконно-оптичні системи передавання.

35. Яке співвідношення інтенсивностей на виході інтегрально-оптичного поділювача тунельного типу, якщо довжина активних ділянок 3.14 мм, а коефіцієнт зв’язку між хвилеводами 1 мм^-1.

36. Розрахуйте допустиму похибку довжини активних ділянок інтегрально-оптичного поділювача тунельного типу, якщо співвідношення інтенсивностей на виході поділювача не повинно відрізнятися більше ніж на 5%.

37. Розрахуйте поглинання у кабелі довжиною 40 км на основі стандартного волокна для довжин хвиль 1.31 та 1.55 мкм

Коефіцієнт затухання для волокна типу SF на довжині хвилі 1.31 мкм – 0.3-0.4 дБ/км та на довжині хвилі 1.55 мкм – 0.2-0.25 дБ/км.

38. Поясніть, чому діаметр оболонки світловода повинен бути досить товстим на рівні величини 100-150 мкм.

39. Розрахуйте коефіцієнт модової дисперсії для хвилеводу з параметрами:

Коефіцієнт заломлення середовища хвилеводу – 1.45;

Кут до поверхні хвилеводу, під яким розповсюджується головна мода – 2⁰;

Кут до поверхні хвилеводу, під яким розповсюджується гранична мода – 6⁰.

Користуватися вказівками до задач 16,17.

40. Розрахуйте допустиму довжину волоконно-оптичної лінії зв’язку (з точки зору зберігання форми імпульсів при проходженні ВОЛЗ), якщо:

Коефіцієнт заломлення середовища хвилеводу – 1.45;

Кут до поверхні хвилеводу, під яким розповсюджується головна мода – 2⁰;

Кут до поверхні хвилеводу, під яким розповсюджується гранична мода – 6⁰;

Сигнал передається у коді типу NRZ, RZ на швидкості 1 Мбіт/с.

Передавання сигналу у коді типу RZ вимагає швидкості передавання удвічі більшої ніж передавання сигналу у коді NRZ. Користуватися також вказівками до задач 16,17.

41. Розрахуйте довжину пасивної ділянки ВОЛЗ (з точки зору зберігання форми імпульсів при проходженні ВОЛЗ), якщо волоконно-оптичний кабель побудований на основі волокна типу “True Wave”. Сигнал передається у коді типу RZ на швидкості 2 Мбіт/с та довжини хвилі, яка знаходиться в 3-му вікні (4-му вікні) прозорості.

Хроматична дисперсія дисперсія для такого волокна:

3-те вікно 1530-1565 нм від 2.6 до 6.0 пс/(нм км);

4-те вікно 1565-1620 нм від 4.0 до 8.6 пс/(нм км);

Нахил дисперсійної кривої 0.05 пс/(нм² км)

42. Розрахуйте відносну різницю показників заломлення ядра та оболонки стандартного оптичного волокна (SF), якщо показник заломлення серцевини 1.56 та оболонки 1.4.

Застосуйте співвідношення

43. Розрахуйте відносну різницю показників заломлення ядра та оболонки градієнтного параболічного оптичного волокна, якщо максимальний показник заломлення серцевини вздовж осі волокна 1.45 та оболонки 1.4.

Для градієнтних волокон замість береться деякій ефективний показник заломлення . Наприклад, для градієнтного волокна з параболічним профілем показника заломлення:

44. Розрахуйте числову апертуру стандартного оптичного волокна (SF), якщо показник заломлення серцевини 1.45 та оболонки 1.4.

Застосуйте співвідношення

45. Розрахуйте числову апертуру градієнтного параболічного оптичного волокна, якщо максимальний показник заломлення серцевини вздовж осі волокна 1.45 та оболонки 1.4.

Застосуйте співвідношення

46. Розрахуйте нормовану частоту стандартного оптичного волокна (SF), якщо показник заломлення серцевини 1.45 та оболонки 1.4, діаметр ядра 10 мкм, та довжини хвиль 1.3 та 1.5 мкм.

Застосуйте співвідношення

47. Яка кількість мод може розповсюджуватися в стандартному волокні (SF), якщо показник заломлення серцевини 1.45 та оболонки 1.3;1.442, діаметр ядра 10 мкм, а передавання може здійснюватися у другому та третьому вікнах прозорості.

Застосуйте співвідношення

48. Яка кількість мод може розповсюджуватися в градієнтному волокні, якщо показник заломлення серцевини на осі волокна 1.45 та оболонки 1.442, діаметр ядра 10 мкм, та довжина хвилі 1.3 мкм.

Застосуйте співвідношення

49. Яка кількість мод може розповсюджуватися в градієнтному волокні, якщо відомо, що в стандартному волокні з тією самою нормованою частотою може розповсюджуватися 10 мод.

50. Розрахуйте, яким може бути мінімальний коефіцієнт заломлення оболонки одномодового стандартного волокна діаметром 10 мкм, якщо передавання відбувається на довжині хвилі 1.5 мкм, а показник заломлення серцевини 1.45.

51. Який коефіцієнт передавання стику між стандартними оптичними волокнами, якщо показник заломлення серцевини 1.45.

Застосуйте співвідношення

52. Який коефіцієнт заломлення серцевини двох стандартних оптичних волокон, якщо відношення коефіцієнтів передавання при їх з’єднанні з імерсією та без імерсії відрізняються в 1.05 разів. Показник заломлення імерсії 1.35.

53. Виміряйте числову апертуру оптичного світловода для даної довжини хвилі за допомогою точкового джерела, діафрагми, об’єктиву, фотоприймача та пристроїв для виміру фотоструму і лінійних величин.

54. Запропонуйте оптичну схему та отримуйте формулу для обчислення числової апертури за допомогою точкового джерела, діафрагми, об’єктиву, фотоприймача та пристроїв для виміру фотоструму і лінійних величин.

55. Отримайте наближене значення коефіцієнта передачі (без врахування френелевих втрат) при поперечному зсуві серцевин однакових стандартних оптичних волокон на величину 0.3d. d – діаметр ядра волокна.

Застосуйте співвідношення

56. Отримайте наближене значення коефіцієнта передачі (без врахування френелевих втрат) при кутовому разузгодженні торців однакових стандартних оптичних волокон на величину 0.1 . - апертурний кут волокна.

Застосуйте співвідношення

57. Поясніть, чому при з’єднані багатомодових волокон втрати при повздовжному зсуві торців волокон менше ніж при з’єднані одномодових волокон, торці яких розсунуті на ту ж саму величину.

Врахувати дифракційну розбіжність пучків на вихідному торці волокон.

58. Розрахуйте приблизний рівень втрат у нероз’ємному механічному з’єднанні та в коннекторі.

Врахувати френелівськи втрати, зміщення волокон, та кутове раз узгодження.

59. Розрахуйте коефіцієнт передавання Y-розголужувача (у відносних одиницях та децибелах), якщо в перший канал на виході розголужувача спрямовується 0.45 вхідної потужності.

Застосуйте співвідношення , або дБ; ; та

, або дБ;

60. Розрахуйте коефіцієнт втрат Y-розголужувача (у відносних одиницях та децибелах), якщо в перший канал на виході розголужувача спрямовується 0.45 вхідної потужності, а в другий канал поступає 0.545 вхідної потужності.

Застосуйте співвідношення , або

61. Обчислити потужність випромінювача в децибел-міліватах, якщо потужність джерела складає величину 10 міліват. .

62. Визначити смугу пропускання, яку повинне мати оптичне волокно, якщо час наростання імпульсу джерела 1 нс.

Застосуйте співвідношення .

63. Яка частина імпульсу, що формує сигнал після випромінювача з часом наростання імпульсу залишається такою ж як у ідеального прямокутного імпульсу, якщо передавання іде в коді типу RZ на швидкості Мбіт/с.. Вважити, що наростання та спадання імпульсу відбувається за лінійним законом.

64. Наскільки знизяться вимоги до частоти інформаційного сигналу, якщо час передавання цього сигналу збільшити в 10 разів.

Об’єм каналу визначається співвідношенням:

- час, на протязі якого по каналу можливе передавання інформації, - динамічний діапазон каналу, якій визначається відношенням допустимої потужності сигналу, що передається до потужності завад, які неминуче присутні у сигналі. виражається в децибелах.

65. За який час можна передати інформаційний сигнал частотою 1 МГц по інформаційному каналу об’ємом 2х10⁴ дБ, якщо динамічний діапазон каналу дорівнює 20 дБ.

66. Розрахуйте ефективність волоконно-оптичного каналу передавання, якщо швидкість передавання даних по каналу складає величину 1.5 Мб/с, а пропускна спроможність каналу 2 Мб/с.

Застосуйте співвідношення

67. Розрахуйте ширину смуги частот, яку повинне пропускати оптичне волокно, якщо ширина смуги частот електричного сигналу 1 МГц.

68.Оцінити оптичну смугу (МГц/км) відрізків оптичних волокон при довжині оптичного кабелю 700 м та смугою пропускання кабелю 10 МГц.

Системи зв’язку зазвичай більш економічні при високих швидкостях передавання даних. Тому запас по ширині смуги дає можливість поліпшити пропускну спроможність системи. При послідовному з’єднанні кабелів із сумарною довжиною, яка перевищує 1 км необхідно точно оцінювати оптичну смугу (МГц/км) оптичних волокон, так як приблизне співвідношення між повною шириною смуги кабелю і шириною смуги відрізка волокна довжиною 1 км таке:

де - довжина кабелю в кілометрах, =1.0 для відрізків довжиною 1 км та менше, =0.75 для відрізків довжиною більше 1 км.

69. Оцінити оптичну смугу (МГц/км) відрізків оптичних волокон при довжині оптичного кабелю 20 км та смугою пропускання кабелю 10 МГц.

70. Розрахуйте довжину пасивної ділянки ВОЛЗ, по якій передається двохмегабітний потік на довжині хвилі 1.55 мкм. Кабель ВОЛЗ утворений на основі волокна типу SF. Потужність джерела 1 мВт. Мінімальна чутливість приймача ~ 0.1 мкВт.

Коефіцієнт затухання для волокна типу SF на довжині хвилі 1.55 мкм – 0.2-0.25 дБ/км. Коефіцієнт хроматичної дисперсії на довжині хвилі – 15 пс/(нм км)

Втрати:

Коннектори (на одному) – 0.5 дБ;

Будівельна довжина – 6 км;

Втрати на нероз’ємному з’єднані – 0.1 дБ

Втрати на інжектування – 3 дБ

Запас на модуляцію сигналу – 18 дБ

Резервний запас потужності 3-6 дБ

Дивись також додаток

71. Запропонуйте варіанти побудови волоконно-оптичної лінії передавання довжиною 400 км на основі довгих (L) та дуже довгих (V) ліній передавання.

- L (long) – довга лінія з пасивною ділянкою до 80 км і загальними втратами до 22 дБ. На основі таких ліній будуються лінії передавання довжиною до 640 км з кількістю проміжних оптичних підсилювачів до 7 штук;

- V (very) – дуже довга лінія з пасивною ділянкою до 120 км і загальними втратами до 33 дБ. На основі таких ліній будуються лінії передавання довжиною до 600 км з кількістю проміжних оптичних підсилювачів до 4 штук;