МІНІСТЕРСТВО ІНФРАСТРУКТУРИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ

Кафедра телекомунікаційних технологій та автоматики

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни:

«Когерентно-оптичні перетворювачі інформації»

Виконала: студентка групи 1-АТЗ-маг.

Гуп’як Ю.В.

Перевірив: доцент кафедри ТТА Бондаренко І.М.

КИЇВ 2011

ЗМІСТ

Вступ……………………………………………………..………………………….3

1. Структурна схема та основні компоненти ВОСП….…...………………..……5

2. Розрахунок бюджету ВОСП…………..………………………………………...7

2.1. Розрахункові допуски для лінії зв’язку ….………..…………………..8

2.2. Бюджет часу наростання………..……………………………………..12

2.3. Визначення рівнів оптичної потужності………..……………………13

Висновок…………………………………………………………………….….….18

Список використаної літератури…………………………………………………19

ВСТУП

В останні два десятиліття минулого та на початку нинішнього століття відбувається зміна епохи індустріально-технологічного розвитку передових країн епохою інформаційно-технологічною. Яскравим проявом цього процесу являється неймовірний за швидкістю та результатами прогрес в створенні нових методів та засобів телекомунікацій. Бурхливий розвиток технології виробництва систем та засобів зв’язку з практично необмеженими пропускною спроможністю та дальністю передачі і масове їх використання по суті призвели до інформаційно-технологічної революції та формування глобального інформаційного суспільства.

Створення елементної бази сучасних волоконно-оптичних систем передачі інформації ВОСП та технологій їх серійного виробництва здійснено на практичному застосуванні таких відкриттів в області фізики та таких розділів математики, на практичне застосування яких ще зовсім недавно не сподівались не лише широкий загал, а й самі автори цих відкриттів.

Історія розвитку волоконно-оптичних ліній зв’язку почалась в 1965-1967рр., коли з’явились дослідні волоконні лінії зв’язку для передачі широкополосної інформації. З 1970р. активно розгорнулись роботи по створенню світловодів і оптичних кабелів, що використовують видиме і інфрачервоне випромінювання. Важливим фактором в розвитку оптичних систем і кабелів зв’язку стала поява оптичного квантового генератора – лазера. Слово лазер складено з перших букв фрази Light Amplification by Emission of Radiation – підсилення світла за допомогою індукованого випромінювання. До початку 80-х років були розроблені і випробувані волоконно-оптичні системи зв’язку.

Направляючою системою для ВОЛЗ являються діелектричні хвилеводи, або волокна, як їх називають через малі поперечні розміри і метод отримання. В той час, коли був отриманий перший світловод, затухання складало близько 1000 дБ/км. Це пояснювалось втратами за рахунок різноманітних домішок, що присутні в волокні. В 1970р. були створені світловоди з затуханням 20 дБ/км. Осердя цього світловоду було виготовлене із кварцу з доданням титану для збільшення коефіцієнту заломлення, а оболонкою служив чистий кварц. В 1974р. затухання було знижено до 4 дБ/км., а в 1979р. – отримані світловоди з затуханням 0,2 дБ/км на довжині 1,55 мкм.

Волоконна оптика сьогодні отримала широкий розвиток і застосовується в різноманітних областях науки і виробництва. Таких як: зв'язок, радіоелектроніка, енергетика, термоядерний синтез, медицина, космос, машинобудування, літаючі об’єкти, обчислювальні комплекси. Темпи росту волоконної оптики і оптоелектроніки на світовому ринку випереджають всі інші галузі науки і складають 40% в рік. В ряді країн (Англія, Японія, Франція, Італія та ін.) уже зараз при будівництві споруд зв’язку використовують, в основному, оптичні кабелі. Про масштаби розвитку ВОЛЗ свідчать об’єми виробництва оптичних волокон. За останній час. лише в США, виготовлено близько 10 млн. км. волокна, така кількість дозволила б зробити 250 витків навколо всієї земної кулі.

1. Струкрурна схема та основні компоненти восп

Структурну схему ВОСП можна представити на рис. 1. Аналоговий сигнал, що генерується кінцевим обладнанням даних, надходить на вузол комутації, де аналогово-цифровий перетворювач оцифровує його в бітовий потік. Бітовий потік використовується де модуляції оптичного передатчика, котрий передає серію оптичних імпульсів в оптичне волокно. На прийомній стороні імпульси знову перетворюються в електричний сигнал за допомогою оптичного приймача. Декодерна частина комунікаційної системи перетворює бінарний електричний потік в аналоговий сигнал. Зазвичай кодери і декодери, а також оптичні приймачі та передатчики суміщаються в одному пристрої, так що утворюється двонаправлений канал зв’язку.

Рис. 1. Структурна схема ВОСП

Електронно-оптичний перетворювач ЕОП перетворює сигнал джерела інформації ДІ в оптичний код NRZ (код без повернення до нуля) та RZ (код з поверненням до нуля), а також встановлює рівень зсуву вихідних імпульсів.

Оптичний передавач забезпечує перетворення вхідного електричного (цифрового або аналогового) сигналу в вихідний світловий (цифровий або аналоговий) сигнал. При цифровій передачі оптичний випромінювач передатчика «вмикається» та «вимикається» в відповідності з бітовим потоком електричного сигналу, що надходить на нього. Для таких цілей використовуються інфрачервоні світловипромінюючі діоди LED або лазерні діоди ILD. Ці пристрої здатні підтримувати модуляцію випромінюваного світла з мегегерцовими і навіть гігагерцовими частотами.

Волокна у середині волоконно-оптичного кабелю ВОК можуть бути багатомодовими або ж одномодовими. ВОК постачається на котушках на одну кабельну секцію (будівельну довжину) завдовжки 1, 2, 5, 10 км.

Приймач (лічильник фотонів): PIN-діод або лавинний фотодіод ЛФД, яеий може забезпечити 10-20 дБ додаткового посилення. Поріг приймача обирається за заданим рівнем коефіцієнта помилок по бітах. Поріг приймача визначає рівень вхідної потужності, який не повинен бути надмірним. На коротких секціях вмикають атенюатор, щоб змістити рівень сигналу в бажаний діапазон.

Атенюатор – пристрій, що зменшує інтенсивність світлового сигналу, який проходить через нього. Атенюатори використовуються в якості ланки, що узгоджує вихідну потужність лазера з рівнем, якого вимагає слідуючий за ним елемент схеми, наприклад такаий як підсилювач EDFA.

Існує три оснив типи оптичних підсилювачів, які були розроблені для використання у ВОСП: підсилювачі на лазерних діодах, романівські підсилювачі та підсилювачі на легованому волокні. В наш час останні домінують на ринку. Для легування викоритсовується елемент ербій, а самі підсилювачі називаюся пісилювачі на воллокні, легованому ербієм EDFA.

2. Розрахунок бюджету восп

Обчислення бюджету ВОСП аналогічно обчисленню бюджету радіорелейних, тропосферних або супутникових ліній на випадок втрати сигналу. При цьому необхідно визначити такі параметри, як:

• вихідна потужність джерела світла;

• втрати у волокні;

• втрати у роз′ємах і з’єднаннях;

• посилення оптичних підсилювачів;

• втрати у фільтрах;

• пасивні втрати у мережах WDM;

• додаткові втрати;

• допуски.

Проектування ВОСП засноване на розрахунку бюджету. Відмінність бюджету ВОСП від інших систем полягає у наявності бюджету часу наростання, який визначається на кінцевому кроці. Тому послідовно слід розглянути: допуски на лінії зв’язку, бюджет часу наростання, рівні оптичної потужності.