Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne PWT2004

www.pwt.et.put.poznan.pl
Jan Lamperski
Politechnika Poznańska
Instytut Elektroniki i Telekomunikacji
ul. Piotrpwo 3A, 60-965 Poznań
[email protected]
2004
Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne
Poznań 9 - 10 grudnia 2004
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 FermiDiraca 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.
PWT 2004, Poznań 9 - 10 grudnia 2004
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.
1