440-4114/03 – Optické komunikace I (OK I)
| Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Jan Nedoma, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Jan Nedoma, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu A |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2021/2022 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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:
Doporučená literatura:
[1] Studijní opora pro Optoelektronika I
[2] Filka,M.: Optoelektronika pro telekomunikace a informatiku. ProfiberNetworking CZ,s.r.o., ISBN 987-80-86785-14-1
[3] Šiška,P. a kol.: Optoelektronika. Skripta byla podpořena projektem č. CZ.1.07/2.3.00/20.0217
[3] 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, odevzdání protokolů z laboratorních cvičení
• Zkouška písemná i ústní
E-learning
Další požadavky na studenta
Podmínkou udělení zápočtu je odevzdání všech protokolů v laboratorním cvičení a úspěšné zvládnutí dvou testů ve cvičení.
• Zkouška písemná i ústní
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Úvod do telekomunikací a optických vláken - 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 I - vedení světla v optických vláknech, 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
3.Základy optických vláken II - módová a chromatická disperze, řešení módové disperze – gradientní vlákna, jednomódová vlákna
4. Základy optických vláken III - chromatická disperze, mechanismus vzniku chromatické disperze, výpočet rozšíření pulsu chromatickou disperzí, definice přenosové rychlosti a šířky pásma, souvislost přenosové rychlosti a šířky pásma
5. Základy optických vláken IV - 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 I - 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 II - 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 (laser) – 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 (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
10. Základy přijímačů pro optické komunikace – 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 11. Základy přijímačů pro optické komunikace – PIN fotodioda, lavinová fotodioda(APD), MSM detektory
12. Úvod do měření optických vláken a kabelů – 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
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky