Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr hab. inż. Ryszard Piramidowicz

 

Streszczenie
Celem wykładu jest wprowadzenie studentów w zagadnienia warstwy fizycznej nowoczesnych systemów telekomunikacji światłowodowej. Tak określony cel wymaga szczegółowego przedstawienia i przedyskutowania aktualnych rozwiązań w dziedzinie elementów i systemów fotoniki światłowodowej, jak również odniesienia się do aktualnie prowadzonych prac badawczo rozwojowych. Z tego powodu zaplanowany zakres przedmiotu obejmuje w szczególności podstawy fizyczne propagacji światła w jednomodowych i wielomodowych strukturach światłowodowych, omówienie podstawowych właściwości medium transmisyjnego (jak tłumienność, dyspersja, efekty nieliniowe), szczegółową charakteryzację podstawowych pasywnych i aktywnych elementów optyki światłowodowej (jak źródła światła, modulatory, multipleksery i demultipleksery, kompensatory dyspersji, wzmacniacze optyczne, przestrajalne filtry, detektory itp.).

Treść wykładu
  1. Wprowadzenie do systemów światłowodowej komunikacji optycznej: perspektywa historyczna, ewolucja rozwiązań, podstawowe komponenty układów komunikacji światłowodowej ? nadajniki, odbiorniki i media transmisyjne (2h)
  2. Światłowody: światłowody planarne i włóknowe do zastosowań w układach komunikacji optycznej, klasyfikacja włókien optycznych, włókna jednomodowe vs. włókna wielomodowe, aspekty materiałowe - włókna kwarcowe, wieloskładnikowe i polimerowe; podstawy teorii propagacji światła ? opis przy pomocy równań optyki geometrycznej i optyki falowej; efekt dyspersji w wielomodowych i jednomodowych włóknach światłowodowych, ograniczenia dyspersyjne transmisji, straty w światłowodach włóknowych; wybrane aspekty technologii wytwarzania włókien światłowodowych (6h)
  3. Nadajniki optyczne: wprowadzenie - emisja światła w strukturach półprzewodnikowych; diody LED i lasery półprzewodnikowe (LD); praca jednoczęstotliwościowa laserów półprzewodnikowych, charakterystyki spektralne źródeł LED i LD (krawędziowych, DFB, DBR, VSCEL), modulatory światła i izolatory optyczne; podstawy projektowania nadajników telekomunikacyjnych (4h)
  4. Odbiorniki optyczne: podstawowe rozwiązania i parametry odbiorników; porównanie parametrów diod p-n, p-i-n i diod lawinowych (APD) jako odbiorników do systemów telekomunikacji światłowodowej (2h)
  5. Analogowe łącza optyczne: struktura łącza analogowego, idea i opis łącza za pomocą mikrofalowej macierzy rozproszenia, wzmocnienie i transmitancja łącza analogowego, transmisja światłowodem sygnału zmodulowanego, łącza do transmisji sygnałów mikrofalowych. (2h)
  6. Wzmacniacze optyczne: wprowadzenie i podstawy działania; podstawowe parametry - pasmo, wzmocnienie, moc nasycenia, liczba szumowa, etc.; wzmacniacze półprzewodnikowe (SOA), wzmacniacze światłowodowe domieszkowane jonami ziem rzadkich (REDFA, REDWA) - EDFA, EDWA, PDFA, TDFA; wzmacniacze ramanowskie (FRA); zastosowania w systemach światłowodowych; (4h)
  7. Kontrola i zarządzanie dyspersją w systemach telekomunikacji światłowodowej: techniki kompensacji dyspersji chromatycznej, światłowody kompensujące dyspersję, siatki braggowskie; techniki kompensacji dyspersji polaryzacyjnej (PMD); problemy dyspersji modowej w systemach wykorzystujących światłowody wielodomowe. (2h)
  8. Systemy wielokanałowe: WDM, FDM, TDM, SCM, CDM; główne komponenty systemu (D)WDM: nadajniki i odbiorniki (D)WDM, multipleksery i demultipleksery, sprzęgacze, przełącznice optyczne (OXC), konwertery długości fali, wzmacniacze etc. ; wybrane układy fotoniki scalonej do zastosowań w systemach wielokanałowych (4h)
  9. Systemy FTTx: podstawowe zalety i ograniczenia; elementy nadawczo-odbiorcze do systemów FTTx, specyfika mediów transmisyjnych do zastosowań w systemach FTTx (2h)
  10. Systemy RoF: podstawowa struktura systemów radiowo-światłowodowych, techniki modulacji i transmisji danych, generacja nośnej w pasmach milimetrowych. Przykłady zastosowań, układy odwrócone, rozwiązania eksperymentalne. Złożone systemy radiowo-światłowodowe, zastosowanie technik multipleksacji, układy sieci z transmisją do wielu punktów. (2h)