454-0321/02 – Optoelektronika II (OPT II)
| Garantující katedra | Katedra telekomunikační techniky | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Vladimír Vašinek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2005/2006 | Rok zrušení | 2009/2010 |
| 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
Obsahem předmětu jsou přenosové vlastnosti optických vláken, jejich spojování
a měření, konstrukce optických vláken a kabelů, technologie výroby a pokládky
optických kabelů.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
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
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
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
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
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
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
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
Měření optických vláken a kabelů - 1 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
Měření optických vláken a kabelů - 2 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
Základy zdrojů pro optické komunikace - lasery 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, 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
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
Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 1 - Pásový diagram intrinzitních polovodičů, Fermiho hladina, hustoty nosičů náboje, efektivní hmotnost elektronů a děr, příměsové polovodiče, materiály pro optické komunikace, PN přechod bez napětí, hustota elektronů a děr, PN přechod v propustném směru, přímé a nepřímé přechody, zákon zachování energie a hybnosti, E-k pásový diagram, Einsteinovy bilanční relace, dvojhladinové systémy, rovnovážné záření dvojhladinového systému, realce mezi samovolnou a stimulovanou emisí, emise a absorpce záření, absorpční koeficient a lineární koeficient zesílení prostředí
Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 2 - Podmínky pro zesílení světla, inverze populace-popis, inverze populace a metody jejího dosažení, tříhladinové a čtyřhladinové systémy, optická zpětná vazba, děje v optickém rezonátoru, prahová podmínka pro zesílení v aktivním prostředí laseru, ztráty laserového rezonátoru, celkové zesílení a inverze populace, koeficient zesílení malých signálů
Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 3 - Účinnosti laserových diod-vnitřní, vnější, diferenciální, výkonová, rezonátoru, prahové zesílení a šířka spektrální čáry, zářivé a nezářivé rekombinace a jejich vliv na účinnosti LD, podmínky vysoké účinnosti laserových diod(LD) na PN přechodu, funkce heterostruktur, popis účinnosti LD v E-k diagramu, charakteristiky laserových diod, prahový proud LD, spektrální vlastnosti LD, tvar zářivé stopy LD, příčné a podélné módy laserového záření, modulace LD
Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 4 - Teoretická modulační rychlost LD, analogová a digitální modulace LD, rychlostní (modulační) rovnice LD, relaxační oscilace LD, odezva LD na jednotkový proudový skok, intenzitní modulace LD, chirp LD, šum laserových diod, RIN a jeho popis, moduly optických vysílačů, blokové schéma vysílače, řídicí obvody LD, vliv linkových kódů na přenosovou rychlost LD, obvodové řešení koncových stupňů optických vysílačů s LD a LED
Zdroje pro optické komunikace - pokročilý popis 5 - Stabilizace pracovního proudu, stabilizace optického výkonu, vazba světla LED-optické vlákno, vazba světla LD-optické vlákno, ochrana LD před zpětným světlem, integrální charakteristika optického vysílače-eye diagram, chyby konstrukce optických vysílačů a jejich projev v eye-diagramu, interní a externí modulátory signálu, Mach-Zehnderův modulátor, elektroabsorpční (Franz-Keldyšův) modulátor
Laboratorní cvičení:
Cvičení 1 - seznámení s úlohami a přístroji
Cvičení 2
1. Měření závislosti útlumu MM optické trasy na vlnové délce 850 a 1300 nm
2. Měření závislosti útlumu SM optické trasy na vlnové délce 1310 a 1550 nm
Cvičení 3
1. Měření útlumu spoje MM vláken 50/125 a 62,5/125
2. Cejchování útlumu proměnného atenuátoru pro MM vlákna
Cvičení 4
1. Měření útlumu útlumových článků pro MM vlákna
2. Měření útlumu útlumových článků pro SM vlákna
Cvičení 5
1. Měření útlumu útlumových článků pro MM vlákna
2. Měření útlumu útlumových článků pro SM vlákna
Cvičení 6 – Test č.1
Cvičení 7
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
Cvičení 8
1. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550nm při různých poloměrech zakřivení
2. Měření závislosti útlumu SM vlákna pro vlnové délky 1310 a 1550 nm při různých poloměrech zakřivení a pro proměnný počet závitů vlákna
Cvičení 9
1. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro MM vlákna
Cvičení 10
1. Vytváření montážních konektorů a měření jejich útlumů pro SM vlákna
Cvičení 11 – Test č.2
Cvičení 12
1. Vytváření optomechanické spojky Fiber-lock a měření jejího útlumu
Cvičení 13
1. Vytváření optomechanické spojky AGA a měření jejího útlumu
Cvičení 14 – Náhradní měření + zápočty
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky