2004
Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne Poznań 9 - 10 grudnia 2004 Jan Lamperski
Politechnika Poznańska
Instytut Elektroniki i Telekomunikacji ul. Piotrpwo 3A, 60-965 Poznań jlamper@et.put.poznan.pl
PODSTAWY TECHNOLOGII ŚWIATŁOWODOWEJ: KURS MULTIMEDIALNY
Streszczenie: W komunikacie przedstawiono materiały dydaktyczne z zakresu technologii światłowodowej przeznaczone do zdalnego korzystania za pośrednictwem Internetu.
1. WSTĘP
Celem kursu jest zapoznanie z technologią światłowodową, a w szczególności z: właściwościami światłowodów ze szczególnym uwzględnieniem parametrów transmisyjnych, budową, działaniem i właściwościami pasywnych i aktywnych elementów optycznych, metodami zwielokrotnienia optycznego oraz współczesnymi systemami światłowodowymi.
W materiałach kursu duży nacisk położono na udostępnienie przez Internet rzeczywistych rezultatów pomiarowych oraz możliwie wierne oddanie projektów realizowanych w tradycyjnych laboratoriach dydaktycznych. Wirtualne projekty laboratoryjne mają zastąpić bezpośredni dostęp do unikatowej, bardzo kosztownej aparatury pomiarowej.
Kurs przeznaczony jest dla studentów kierunków telekomunikacja, fotonika, elektronika, na poziomie średniozaawansowanym. Materiały mogą być stosowane zarówno na studiach dziennych i zaocznych. Kurs dedykowany jest również dla inżynierów i techników, którzy pragną samodzielnie podnieść kwalifikacje zawodowe. Materiały dydaktyczne mogą być stosowane w systemie kształcenia ustawicznego.
Korzystający z kursu powinni posiadać wiadomości z teorii fal elektromagnetycznych, podstaw optyki, podstaw telekomunikacji.
2. SZCZEGÓŁY ZAWARTOŚCI KURSU NA PRZTKŁADZIE ROZDZIAŁU „WZMACNIACZE
OPTYCZNE”
Rozdział „Wzmacniacze optyczne” składa się z sześciu części oraz zawiera trzy projekty laboratoryjne.
Oddziaływanie fotonów z materią.
Statystyka Boltzmanna opisująca rozkład elektronów izolowanych atomów. Statystyka Fermi- Diraca ciał stałych. Zjawiska absorpcji, emisji spontanicznej i wymuszonej. Współczynniki Einsteina.
Pojęcie inwersji obsadzeń. Wzmocnienie optyczne.
Klasyfikacja wzmacniaczy optycznych
Kategorie wzmacniaczy. Podstawowe właściwości.
Budowa wzmacniaczy półprzewodnikowych i wzmacniaczy włóknistych z domieszkami pierwiastków ziem rzadkich.
Poziomy energetyczne erbu i równania gęstości stanów.
Poziomy energetyczne atomów erbu w szkle kwarcowym. Przejścia promieniste i niepromieniste, poziom metastabilny. Równania opisujące rozkład elektronów w stanie ustalonym. Efekt Starka i quasi pasma.
Współczynnik wzmocnienia.
Ewolucja sygnału propagującego się w aktywnym optycznym ośrodku wzmacniającym. Przekrój czynny emisji i absorpcji erbu. Charakterystyki spektralne wzmocnienia i wpływ inwersji obsadzeń. Wzmocnienie w obszarze długofalowym. Typowe charakterystyki wzmacniaczy EDFA.
Szum wzmacniaczy optycznych.
Szum optyczny, OSNR. Ekwiwalentny szum elektryczny: przyczyny powstawania, składowe szumu, SNR.
Stany przejściowe wzmacniaczy EDFA.
Równania stanów przejściowych. Przykłady rozwiązań analitycznych. Relaksacja wzmacniacza EDFA: wyniki pomiarowe.
Opisane w części wykładowej zjawiska są bogato ilustrowane interaktywnymi animacjami.
Projekt nr 1: Wzmacniacze EDFA – szum ASE w funkcji prądu lasera pompującego.
Badanie właściwości szumu ASE wzmacniacza EDFA. Możliwość realizacji wzmacniacza pracującego w paśmie L. Problemy ewolucji charakterystyki wzmocnienia w połączeniu kaskadowym. Analiza wyników pomiarowych.
Projekt nr 2: Wzmacniacze EDFA – konkurencja sygnału z szumem.
Badanie oddziaływania wzajemnego sygnału użytecznego oraz szumu ASE we wzmacniaczu EDFA.
Problem wyboru punktu pracy wzmacniacza optycznego.
Analiza wyników pomiarowych.
Projekt nr 3: Wzmacniacze EDFA – moc wyjściowa w funkcji wejściowej, metoda pomiaru współczynnika wzmocnienia.
Pomiar zależności optycznej mocy wyjściowej w funkcji mocy wejściowej. Metoda wyznaczenia współczynnika wzmocnienia przy pomocy analizatora widma optycznego. Wyznaczenie zależności sygnału wejściowego oraz współczynnika wzmocnienia w funkcji sygnału wejściowego.
Projekty odzwierciedlają wszystkie szczegóły rzeczywistych stanowisk pomiarowych.
Integralną częścią kursu są testy umożliwiające samodzielne określenie stopnia opanowania materiału.
www.pwt.et.put.poznan.pl
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004 1
