Optické komunikační systémy

Osnova témat

• A2B17OKS - Optické komunikační systémy
  

  A2B17OKS - Optické komunikační systémy

  Cílem předmětu je seznámit studenta s principy teorie optických systémů. Předmět zahrnuje jak teoretické základy optiky, tak praktické dovednosti při návrhu optických systémů s využitím profesionálních softwarů. Obsahem jsou elektronová optika, maticová optika, Gaussovské svazky, průchod optickými prvky, absorpce a disperze, optický vysílač a přijímač, detekce, základní technologie a měření vlnovodů.
  Výsledek studentské ankety předmětu je zde: A2B17OKS

  • Novinky Fórum
  • Zkouškové otázky - teoretická část Soubor
  • Bodové podmínky předmětu Stránka
• Přednášky
  

  Přednášky

  • 1. Základní prvky optických komunikačních systémů, základní mechanismy
    2. Šíření paprsku v nehomogenním prostředí, geometrické a maticová optika, přenosové matice prvků
    3. Základy vlnové optiky, Gaussovské svazky
    4. Lasery, zdroje záření
    5. Optické systémy ve volném prostoru - FSO
    6. Základní technologie optických vlnovodů a jejich řešení - vidová struktura
    7. Základní technologie optických vlnovodů a jejich řešení - vidová struktura
    8. Přenosové vlastnosti optických vláken, analýza šíření optického záření v optickém vlákně na základě geometrické opticky a řešení vlnové rovnice - vidová struktura
    9. Disperze, šíření pulsů v disperzním prostředí
    10. Nelineární vláknová optika
    11. Solitony, šumy v optických soustavách
    12. Trendy ve vláknové optice...
    13. Optický vysílač a přijímač, přímá a koherentní detekce,
    14. Speciální optická vlákna, vlákna pro optické senzory, optické senzorové systémy, profesionální software pro řešení optických systémů
  • OKS - 1. přednáška Soubor
  • OKS - 3. přednáška - Gaussovské svazky, průchod optickými prvky Soubor
  • OKS - 4. přednáška - LASERy Soubor
  • OKS - 5. přednáška FSO Soubor
  • OKS - 6. přednáška - planární vlnovody Soubor
  • OKS - 8. přednáška - úvod do optických vláken Soubor
  • OKS - 9. přednáška - disperze Soubor
  • OKS - 12.přednáška - koherentní systémy Soubor
  • OKS - 13. přednáška - vláknové senzory Soubor
  • OKS - 13. přednáška - VLC Soubor
• Cvičení
  

  Cvičení

  • 1. Cvičení - Rekapitulace základních znalostí z teorie pole

  • Vztah vlnová délka <-> frekvence, přepočet mW <-> dBm, výpočet útlumu, Snellův zákon lomu a totální odraz, odraz výkonu při kolmém dopadu.

  • 2. Cvičení - Maticová optika

  • Řešení optických soustav v paraxiálním přoblížení pomocí maticové optiky, matice jednoduchých prvků, matice soustavy prvků.

  • Ukázkový příklad - Maticová optika Soubor
  • 3. Cvičení - Gaussovy svazky
    

  • Definice parametrů svazku: šířka, poloměr křivosti, Rayleighova vzdálenost. Transformace parametrů svazků optickými prvky, zejména čočkou. Nalezení nejužšího místa svazku.

  • Program na simulaci Gaussových svazků Stránka
  • Ukázkový příklad - Gaussův svazek Soubor
  • 4.- 6. cvičení: 1. blok laboratorních měření
    

  • 1. lab. úloha: měření indexu lomu vzduchu (Michelsonův interferometr) Soubor
  • 2. lab. úloha: Využití Dopplerova posuvu Soubor
  • 3. lab. úloha: Gaussovy svazky Soubor
  • 7. Cvičení - Řešení planárních vlnodovů ve 2D
    

  • Hledání vidů ve dvourozměrných (tedy idealizovaných) planárních vlnovodech grafickopočetní metodou. Normovaná frekvence V. Normované příčné konstanty šíření u,v. Řešení pro vidy TE_x i TM_x. Efektivní index lomu. Řešení pro struktury symetrické i asymetrické.

  • Ukázkový příklad - planární vlnovod Soubor
  • Disperzní křivky planárního vlnovodu Soubor
  • 8. Cvičení - Aproximativní řešení reálného (3D) planárního vlnovodu
    

  • Dvoukroková analýza reálného kanálkového vlnovodu provedená grafickopočetní metodou, tzv. metodou efektivního indexzu lomu.

    Řešením jsou vidy HE_xy či HM_xy.

  • 9. Cvičení - Základní parametry optických vláken, návrh systému z hlediska útlumu a disperze
    

  • Výpočet základních parametrů vláken typu SI (step index)- numerické apertury, normovaného kmitočtu, mezní vlnové délky, pásma jednovidovosti.

    Výpočet útlumu a disperze a návrh systému z obou těchto hledisek.

  • Ukázkový příklad - optické vlákno (normovaná frekvence, pásmo jednovidovosti, numerická apertura) Soubor
  • Ukázkový příklad - doba náběhu Soubor
  • 10.- 12. cvičení: 2. blok laboratorních měření
    

  • Měření s optickým reflektometrem Soubor
  • Měření doby náběhu optického spoje Soubor
  • 13. Cvičení - Zápočty
    

• Úkoly
  

  Úkoly
• Wiki
  

  Wiki
• Doporučená literatura
  

  Doporučená literatura

  • [1]		Novotný K., Martan T., Šístek J.: Systémy pro optické komunikace. Vydavatelství ČVUT. Praha 2007
    [2]		Agrawal G. P.: Fiber-Optic Communications Systems, Third Edition., John Wiley & Sons, 2002.