Optické komunikace II

Garant předmětu: prof. RNDr. Vladimír Vašínek, CSc.

Vedoucí výuky: Ing. Jan Látal, Ing. Josef Svatuška, prof. RNDr. Vladimír Vašínek, CSc.

 

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.

 

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.

 

JoomShaper