440-4115/02 – Optické komunikace II (OK II)
| Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | Ing. Jan Látal, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2022/2023 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Rozumět návrhu optických přenosových tras.
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
Anotace
Předmět navazuje na Optické komunikace I, představuje výrazně hlubší náhled do problematiky optických vláken, jejich funkce, vlastnosti. Posluchač se seznámí s novými typy optických vláken, zvládne technologické základy výroby a zejména montáže a instalace optických kabelů, jejich spojování a měření. Po absolvování tohoto kurzu spolu s předmětem Optické komunikace I, by měl absolvent být schopen pracovat jako projektant optických komunikačních systémů, být schopen rozhodovat o klíčových aspektech terénních realizací, kompenzace disperze, měl by být schopen řešit problematiku spojů s vysokými přenosovými rychlostmi.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
[1] Filka,M.: Optoelektronika pro telekomunikace a informatiku. ProfiberNetworking CZ,s.r.o., ISBN 987-80-86785-14-1
[2] Vašinek, V., Pápeš, M., Jaroš, J., Optické komunikace II, Studijní podklady, Ostrava, 2014, 114 str., ESF
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Podmínky udělení zápočtu:
Absolvování testu č.1 a testu č.2
Odevzdání všech protokolů z měření
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. Pokročilejší popis vlastností optických vláken 1 - Maxwellovy rovnice, interpretace Maxwellových rovnic, vlnová rovnice pro vakuum, řešení vlnové rovnice, rovinné vlny, šíření EM vln, vlnové rovnice pro harmonické EM pole, rozložení elektrické a magnetické složky v prostoru, šíření rovinných vln ve ztrátovém prostředí, fázová a skupinová(grupová) rychlost vln, skupinový(grupový) index lomu,
2. Pokročilejší popis vlastností optických vláken 2 - EM vlny v ohraničeném prostředí, pravoúhlý vlnovod, módy vlnovodu, mezní frekvence a vlnové délky vlnovodu, pokročilý popis úplného vnitřního odrazu, jevy na rozhraní dvou bezztrátových dielektrik, fázový posuv při úplném odrazu a evanescentní pole, odrazivost, a propustnost na rozhraní dielektrik, vlastnosti evanescentních vln, Goos-Haenchenův posuv
3. Pokročilejší popis vlastností optických vláken 3 - Cylindrická vlákna, módy cylindrických vláken, LP módy, výběrová pravidla pro stavy EM vln ve vlákně, vlny a paprsky optického vlákna, meridionální a kosé paprsky, vedené, zářivé a vytékající módy, světelný výkon nesený optickým vláknem, distribuce výkonu mezi jádro a plášť, počet módů a měření útlumu
4. Pokročilejší popis vlastností optických vláken 4 - Mezní vlnová délka a mezní normalizovaná frekvence optického vlákna, souvislost mezní normalizované frekvence a úplného vnitřního odrazu, souvislost mezi rozložením výkonu po průřezu optického vlákna a mezní normalizované frekvence, efektivní index lomu, útlum optických vláken, obecný přístup k pojmu útlum, intrinzitní absorpce, Rayleigho rozptyl, SiO2 vlákna, výběr pracovních vlnových délek,
5. Pokročilejší popis vlastností optických vláken 5 - Další materiály pro výrobu optických vláken, fluoridová vlákna, chalkogenní vlákna extrinzitní absorpce, ztráty ohybem, mikroohyby a makroohyby, vliv módové struktury na útlum vlákna, útlum a útlumová konstanta, disperze v multimódových vláknech, celková disperze a šířka pulsu, elektrická a optická šířka pásma, módová disperze a její mechanismus rozšíření pulsu Chromatická disperze, odvození základní relace pro materiálovou disperzi, výpočty chromatické disperze podle katalogových parametrů, Sellmeierovy relace, vliv šířky spektrální čáry zdroje, vlnovodová diperze, popis přenosové rychlosti a šířky pásma multimódových vláken, výběr pracovní vlnové délky v závislosti na disperzi vlákna, vliv disperze na velikost útlumu
6. Jednomódová vlákna – pokročilý popis 1 - Módové pole, Gaussův model a skutečné rozložení módového pole, mezní vlnová délka a normalizovaná frekvence vlákna, efektivní mezní vlnová délka, podrobnější popis útlumu v SM vláknech, ohybové ztráty SM vlákna se skokovým profilem indexu lomu, sofistikovanější profily indexu lomu SM vláken, řešení problematiky chromatické disperze v SM vláknech, řešení disperze pro vlákna pro WDM
7. Jednomódová vlákna – pokročilý popis 2 kompenzace chromatické disperze kompenzačními vlákny, návrh komunikačních systémů s kompenzačními vlákny, kompenzace disperze vlákny s Braggovou mřížkou (FGB vlákna), výroba FGB vláken, polarizační módová disperze (PMD), popis polarizace v SM vlákně, charakteristiky PMD, vlákna zachovávající polarizační stav, kompenzace PMD, nelineární jevy v optických vláknech, vliv nelineárních změn indexu lomu, vlastní fázová modulace optické vlny (SPM), solitony optického vlákna, přeslechová fázová modulace (XPM), čtyřvlné směšování (FWM) v SM vlákně, stimulované rozptylové jevy, trendy v návrhu optických vláken
8. Výroba optických vláken a kabelů 1 - Požadavky na technologie, příprava čistých sklovin, tavné technologie, tažení vláken, tažení dlouhých vláken-metoda dvojitého kelímku, depozitní technologie, OVPO, VAD, MCVD, PCVD technologie, pláště optických vláken, primární a těsná sekundární ochrana, optické kabely pro telekomunikace a datové komunikace, základní struktura kabelu
9. Výroba optických vláken a kabelů 2 - Mechanické parametry optických kabelů, ochrana a odolnost proti vlhkosti, gely optických kabelů, ochrana optických kabelů proti biologickým vlivům, materiály plášťů optických kabelů, PVC, polyuretan, HDPE, nylon, teflon, LSZH materiály, příklady katalogových parametrů optických kabelů
10. Instalační metody a postupy s optickými kabely - Instalační metody, instalace ve stupačkách, pokládka kabelů do trubek, ochrana před bleskem, samonosné kabely, kabely pro chemické prostředí, prostředí s vysokou teplotou, zafouknutá vlákna, nové pokládkové technologie optických kabelů, struktura telekomunikačních optických tras, výstavba strukturovaných celooptických sítí, vystrojování optických rozváděčů, návrh optických tras, útlumový rozpočet, disperzní rozpočet
11. Spojování optických vláken a kabelů 1 - Rozebíratelné a nerozebíratelné spoje, vnitřní a vnější ztráty ve spojích, reflexní ztráty spoje, vložný útlum, optomechanické spoje, svařované spoje, svářečky optických vláken, ochrana spojů po svařování, optické konektory, základní části optických konektorů, vložný útlum konektoru, útlum zpětného odrazu
12. Spojování optických vláken a kabelů 2 - Křivka četnosti vložného útlumu, opakovatelnost spojení, montážní hustota konektorů a jejich slučitelnost s přístroji a optickými kabely, typy a materiály ferulí optických konektorů, typy optických konektorů-SMA, FC, ST, SC, FDDI, ESCON, E2000, nové typy konektorů-MTRJ, MTP, MU, MINIMAC, nejnovější trendy ve spojování optickými konektory
13. Měření optických vláken a kabelů - 1 Průběh křivky zpětného rozptylu, kabelový faktor, tvar poruch na křivce zpětného rozptylu, chromatická disperze, popis metod, diferenciální fázový posun, časové zpoždění impulsů, měření chybovosti trasy BERT, měření vložného útlumu konektorů a ostatních pasivních prvků optické trasy, měření útlumu zpětného odrazu
14. Měření optických vláken a kabelů – 2. Měření profilu indexu lomu, interferometrická metoda, metoda měření indexu lomu v blízkém poli, refrakční metoda měření indexu lomu, měření mezní vlnové délky optického vlákna a kabelu, měření numerické apertury, měření příčných rozměrů jádra a pláště optického vlákna, měření MFD jednomódových vláken.
Průběh laboratorních měření:
Cvičení 1 - seznámení s úlohami a přístroji
Cvičení 2
1. Cejchování útlumu proměnného atenuátoru pro MM vlákna
2. Měření útlumu útlumových článků pro MM vlákna
3. Měření útlumu útlumových článků pro SM vlákna
Cvičení 3
1. Měření závislosti útlumu MM vlákna pro vlnové délky 850 a 1300nm při různých poloměrech zakřivení
2. Měření závislosti útlumu MM vlákna pro vlnové délky 850 a 1300 nm při různých poloměrech zakřivení a pro proměnný počet závitů vlákna
3. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550nm při různých poloměrech zakřivení
4. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550 nm při různých poloměrech zakřivení a pro proměnný počet závitů vlákna
Cvičení 4
1. Měření závislosti útlumu MM vlákna pro vlnové délky 850 a 1300nm při různých poloměrech zakřivení
2. Měření závislosti útlumu MM vlákna pro vlnové délky 850 a 1300 nm při různých poloměrech zakřivení a pro proměnný počet závitů vlákna
3. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550nm při různých poloměrech zakřivení
4. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550 nm při různých poloměrech zakřivení a pro proměnný počet závitů vlákna
Cvičení 5
1. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro MM vlákna
2. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro SM vlákna
Cvičení 6 – Test č.1
Cvičení 7
1. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro MM vlákna
2. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro SM vlákna
Cvičení 8
1. Vytváření optomechanické spojky Fiber-lock a měření jejího útlumu
2. Vytváření optomechanické spojky AGA a měření jejího útlumu
Cvičení 9
1. Vytváření optomechanické spojky Fiber-lock a měření jejího útlumu
2. Vytváření optomechanické spojky AGA a měření jejího útlumu
Cvičení 10
1. Měření VA charakteristik LD a LED a určení šířky pásma zakázaných energií
Cvičení 11 – Test č.2
Cvičení 12
1. Měření P/I charakteristiky LED a LD a její teplotní závislosti
Cvičení 13
1. Měření polarizačního stavu světla LD a LED
Cvičení 14 – Náhradní měření + zápočty
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.