440-4114/01 – Optické komunikace I (OK I)

Garantující katedraKatedra telekomunikační technikyKredity6
Garant předmětuprof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.Garant verze předmětuprof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2012/2013Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
LAT04 Ing. Jan Látal, Ph.D.
SAR0045 Ing. Filip Šarlej
VAS40 prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 4+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 6+6

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Rozumět funkci optoelektronických prvků používaných v optických sítích. Učební výstupy jsou stanoveny tak, aby studenti byli schopni identifikovat, aplikovat a řešit úlohy z oblasti optoelektroniky.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět představuje základní přehled o problematice optických komunikací. Je úvodním přehledovým předmětem, díky kterému se posluchači rychle zorientují v problematice mnohovidových a jednovidových vláken, laserů, LED, fotodetektorů a základů složitějších sítí. Takto sestavený předmět dovolí se orientovat v optických komunikacích také studentům bez předchozích znalostí optoelektroniky. Posluchači, kteří mají zájem o podrobnější a hlubší znalost složitějších vláknově optických sítí, sítí WDM, měření, simulace chování a pochopení klíčových problémů rychlých sítí zde naleznou potřebné základy, které jsou dále prohlubovány v navazujících kurzech.

Povinná literatura:

Ghatak,A.K., Thyagarajan,K.: Introduction to fiber optics. Cambridge University Press, 1.vydání, 1998, ISBN 0-521-577853 Agrawal,G.P.. Fiber optic communication systems. J.Wiley and Sons, 1.vydání, 1992, ISBN 0-471-54286-5 Hoss,R.J., Lacy,E.A.: Fiber Optics. Prentice Hall Inter.Inc. 2.vydání, 1993, ISBN 0-13-181389-7

Doporučená literatura:

Studijní opora pro Optoelektronika I Filka,M.: Optoelektronika pro telekomunikace a informatiku. ProfiberNetworking CZ,s.r.o., ISBN 987-80-86785-14-1 Šiška,P. a kol.: Optoelektronika. Skripta byla podpořena projektem č. CZ.1.07/2.3.00/20.0217 Vašinek, V., Fajkus, M., Líner, A., Optické komunikace I, Studijní podklady, Ostrava, 2014, 127 str., ESF

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Absolvování dvou testů ve cvičeních, odevzd¨ání protokolů z laboratorních cvičení

E-learning

Další požadavky na studenta

Podmínkou udělení zápočtu je odevzdání všech protokolů v laboratorním cvičení a úspěšné zvládnutí dvou testů ve cvičení.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Úvod do telekomunikací a optických vláken - Telekomunikace, základní představy, spojení bod-bod, sítě, informační kapacita přenosové trasy, přechod od analogových k digitálním přenosovým systémům, místo a role optických komunikačních systémů, historie a vývoj přenosových vlastností a parametrů optických vláken, vláknově optické komunikační systémy, základní blokový diagram optického přenosu informace, stávající stav v optických systémech, budoucí vývojové trendy 2. Základy optických vláken 1 - Vedení světla v optických vláknech, vlákno se skokovou změnou indexu lomu jako základní optická komunikační struktura, úplný odraz na rozhraní jádra a pláště, indexy lomu jádra a pláště, mezní úhel na rozhraní jádro-plášť a mezní úhel šíření, zavedení světla do optického vlákna, příjmový kužel, numerická apertura, útlum optických vláken, ohybové ztráty, mikroohybové ztráty, rozptyl světla, absorpce světla, okna propustnosti optických vláken na SiO2, výpočet celkového útlumu optické trasy, přímá metoda měření útlumu optické trasy 3. Základy optických vláken 2 - Módová a chromatická disperze, pojem módu optického vlákna, počet vedených módů, fyzikální význam módů, módová disperze, mechanismus rozšíření světla ve vlákně módovou disperzí, výpočet rozšíření pulsu módovou disperzí, souvislost mezi módovou disperzí a přenosovou rychlostí optické trasy, první způsob řešení módové disperze – gradientní vlákna, základní struktura gradientních vláken, redukce módové disperze gradientními vlákny, druhé a principiální řešení módové disperze – jednomódová vlákna, struktura jednomódového vlákna, srovnání módové disperze jednotlivých typů optických vláken 4. Základy optických vláken 3 - Chromatická disperze, mechanismus vzniku chromatické disperze, výpočet rozšíření pulsu chromatickou disperzí, definice přenosové rychlosti a šířky pásma, souvislost přenosové rychlosti a šířky pásma, elektrická a optická šířka pásma, celková disperze a přenosová rychlost, výpočet přenosové rychlosti, specifikace přenosové rychlosti a šířky pásma výrobci optických vláken 5. Základy optických vláken 4 - Katalogové parametry optických vláken, všeobecné parametry, optické charakteristiky, geometrické charakteristiky optických vláken, specifikace pracovních podmínek optických vláken, mechanické charakteristiky, ostatní charakteristiky 6. Základy jednomódových vláken (SM vláken) 1 - Princip činnosti jednomódového vlákna, Gaussovský svazek, vliv jádra a pláště na průměr módového pole MFD, mezní vlnová délka SM vlákna, útlum SM vláken, makroohybové ztráty, mikroohybové ztráty, absorpce a rozptyl světla v SM vláknech, disperze a šířka pásma SM vláken 7. Základy jednomódových vláken (SM vláken) 2 - Chromatická disperze, materiálová disperze, vlnovodová disperze, konvenční vlákna, vlákna s posunutou disperzní charakteristikou, vlákna s plochou disperzní charakteristikou, polarizační módová disperze (PMD), šířka pásma a přenosová rychlost SM vlákna, katalogové parametry SM vláken, všeobecné charakteristiky, přenosové charakteristiky, MFD a mezní vlnová délka, geometrické charakteristiky, mechanické vlastnosti SM vláken 8. Základy zdrojů pro optické komunikace – lasery 1 Základní vlastnosti laserů, samovolná a stimulovaná emise, inverze populace, kladná zpětná vazba, ztráty v materiálu, laserová činnost a převodní charakteristika laseru, charakteristiky a vlastnosti laserového světla, 9. Základy zdrojů pro optické komunikace – lasery 2 Lasery na PN přechodech, základní struktury laserových diod, DH, BH, páskové lasery, QW lasery, VCSEL, optické rezonátory, omezení šířky spektrální čáry, DFB a DBR lasery, laserové diody s a bez aktivního chladiče, katalogové parametry laserových diod 10. Základy zdrojů pro optické komunikace - LED Výhody a nevýhody LED ve srovnání s laserovými diodami, vznik fotonů v polovodičích, vznik světla na PN přechodu, základní popis a charakteristiky LED, homogenní přechody LED, LED na heterostrukturách, povrchově emitující LED (SLED), hranově emitující LED (ELED), vazba světla LED-optické vlákno, technologie ke zlepšení vazby, katalogové parametry LED, modulační šířka pásma LED 11. Detektory a přijímače pro optické komunikace – základy. Základní požadavky na optické detektory, základní principy a uspořádání fotodetektorů, fotodioda na PN přechodu, odporový a fotovoltaický režim, citlivost fotodiody, spektrální chování fotodiody, dlouhovlnná mez fotodetektoru, rozlišovací schopnost fotodetektoru, šířka pásma fotodetektoru, náhradní schéma fotodiody, omezení a řízení rychlosti odezvy fotodiody, PIN fotodioda, lavinová fotodioda(APD), MSM detektory 12. Měření optických vláken a kabelů – základy. Druhy měření, měření na SM a MM vláknech a kabelech, měření útlumu, podmínky měření útlumu, metoda dvou délek, přímá metoda, OTDR-metr, základní části přístroje, mrtvé zóny měření, průběh křivky zpětného rozptylu, kabelový faktor, tvar poruch na křivce zpětného rozptylu 13. Úvod do vláknově optických sítí – Základní koncepce vláknově optických sítí, terminologie vláknově optických sítí, uzly optických sítí, WDM sítě a jejich varianty, management vláknově optických sítí 14. Rezerva Cvičení 1. Bezpečnost práce v laboratoři s laserovým zářením, vlastnosti laserového světla 2. Výpočet útlumu optických tras 3. Výpočet výkonových úrovní optických tras 4. Výpočet módové disperze 5. Výpočet módové disperze gradientních vláken 6. Výpočet materiálové disperze 7. Test č.1 8. Měření útlumu optických vláken a kabelů 9. Měření útlumu optomechanických spojek a konektorů 10. Měření VA charakteristik LED a LD 11. Měření PI charakteristik LED a LD 12. Měření útlumu otických vláken a kabelů OTDR-metrem 13. Měření vlivu ohybů na útlum MM vláken 14. Test č.2

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr, platnost do: 2012/2013 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100  51
        Zápočet Zápočet  
        Zkouška Zkouška  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2019/2020 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - mgr. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok