Урядов В.Н., Бунас В.Ю. Физико-математические основы оптической связи - файл pr_och.htm

Урядов В.Н., Бунас В.Ю. Физико-математические основы оптической связи
скачать (6623.6 kb.)
Доступные файлы (33):
n1.htm6kb.22.05.2011 13:12скачать
test.htm.mno
n4.htm17kb.22.05.2011 14:35скачать
n5.htm4kb.24.05.2011 09:59скачать
1_B.JPG15kb.22.05.2011 15:09скачать
1_U.JPG35kb.24.05.2011 09:58скачать
n8.css
n9.jpg6kb.15.10.2009 16:34скачать
n10.jpg6kb.15.10.2009 16:34скачать
n11.jpg3kb.15.10.2009 16:35скачать
n12.jpg19kb.12.01.2010 18:12скачать
n13.png49kb.13.01.2010 13:58скачать
n14.png44kb.13.01.2010 14:08скачать
logo_left.png23kb.06.01.2010 14:42скачать
n16.jpg31kb.14.01.2010 18:07скачать
practice_gray.jpg28kb.14.01.2010 18:10скачать
n18.jpg19kb.14.01.2010 18:41скачать
program_gray.jpg16kb.14.01.2010 18:42скачать
n20.jpg21kb.12.01.2010 17:23скачать
question_gray.jpg19kb.12.01.2010 17:35скачать
n22.jpg2kb.23.03.2008 23:19скачать
n23.jpg61kb.12.01.2010 17:18скачать
theory_gray.jpg44kb.12.01.2010 17:35скачать
n25.jpg109kb.06.01.2010 13:23скачать
n26.jpg68kb.06.01.2010 13:28скачать
n27.jpg31kb.06.01.2010 13:31скачать
n28.jpg118kb.06.01.2010 13:18скачать
n29.htm431kb.22.05.2011 15:00скачать
n30.htm14kb.22.05.2011 14:59скачать
pr_och.htm159kb.22.05.2011 11:35скачать
n32.htm3kb.22.05.2011 14:35скачать
n33.htm1264kb.22.05.2011 13:56скачать
n34.htm49kb.22.05.2011 14:31скачать

pr_och.htm


Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики и радиоэлектроники

Учреждение образования «Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

 

 

 



 

 

 

Физико-математические основы оптической связи

 

Рабочая учебная программа для специальности

1-45 01 02 Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

 

 

Факультет телекоммуникаций

 

Кафедра систем телекоммуникаций

 

Курс  3

 

Семестр  6

 

Лекции  18

 

Практические

занятия  16

 

Всего аудиторных часов                                  Зачет  6  (семестр)

по дисциплине  34

 

Всего часов                                                        Форма получения высшего

по дисциплине  50                                             образования дневная

 

 

 

Минск 2009

Составил Урядов В.Н., к.т.н., доцент

Рабочая учебная программа составлена на основе учебной программы «Физико-математические основы излучения и распространения радиоволн», утвержденной ректором БГУИР 25 мая 2009, регистрационный № УД – 45-104/уч., учебного плана специальности 1-45 01 02 Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

 

 

 

Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры

систем телекоммуникаций



                                               протокол № ___ от ___ ___ 2009

 

         Заведующий кафедрой                                        Тарченко Н.В.

 

 

 

Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»



                                               протокол № ___ от ___ ___ 2009

 

         Председатель                                              Чернухо О.Д.

 

 

 

 



 

СОГЛАСОВАНО

Начальник ОМОУП                                          Ц.С. Шикова

 

 

 

 

 

 



 


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Цель преподавания дисциплины. Дисциплина «Физико-математические основы оптической связи» (ФМООС) дает базовые знания по генерации, распространению и приему электромагнитных волн оптического диапазона, который интенсивно осваивается различными системами телекоммуникаций.

Основной целью изучения  дисциплины является освоение студентами и курсантами физических принципов работы оптических волокон, источников и фотодетекторов оптического излучения, пассивных и активных компонентов оптических систем, физических принципов работы модуляторов оптического излучения и оптических коммутаторов, оптических усилителей, изучение нелинейных явлений в световодах и их использования в оптических системах.

Задачи изучения дисциплины. В результате освоения дисциплины «Физико-математические основы оптической связи» обучаемый должен:

         знать:

-       физические и статистические основы оптической связи;

-       теорию распространения в атмосферных и световодных линиях оптической связи;

-       теорию модуляции и демодуляции оптических сигналов;

-       физические принципы работы источников, усилителей и приемников оптического излучения;

         уметь:

-       рассчитывать основные параметры различных линий оптической связи;

-       определять характеристики основных компонентов оптических систем;

-       разрабатывать математические модели и оптимально проектировать оптические системы.

приобрести навыки:

– практического использования полученных знаний при конструировании и проектировании волоконно-оптических  телекоммуникационных систем и устройств.

 

Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины.

Для изучения дисциплины «Физико-математические основы оптической связи» необходимо усвоение следующих дисциплин и разделов (тем) из них:

 

 

 

 



п/п

Название

дисциплины

Раздел, тема

1.

Электромагнитные поля и волны

Весь курс

2.

Теория вероятности и математическая статистика

Математическая статистика: элементы регрессионного и корреляционного анализа

3.

Физика

Электродинамика, оптика

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Всего предусмотрено для дневной формы обучения 18 часов лекций и 16 часов практических занятий.

 

 

1.     НАЗВАНИЕ ТЕМ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ,

ИХ СОДЕРЖАНИЕ, ОБЪЕМ В ЧАСАХ

 



пп

Название темы

Содержание

Объем в часах

Шестой семестр

1.

Введение в содержание дисциплины



Предмет и содержание дисциплины. Оптические волны. Волновое уравнение. Плоская волна как частное решение волнового уравнения Понятие о поляризации. Свойства оптического излучения: монохроматичность, временная и пространственная когерентность. Интерференция. Принцип Гюстинса-Френеля. Дифракция света.

2

Раздел 1. Основы теории оптических каналов систем связи                                            10

2.

Физические явления в ненаправленных оптических каналах

Понятие ненаправленного оптического канала. Типы таких каналов. Распространения видимого и инфракрасного излучения в атмосфере. Атмосферное затухание. Турбулентность атмосферы. Модель турбулентной атмосферы.

 

2

3.

Математическая модель оптических каналов со ступенчатой структурой

Отражение и преломление на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля. Угол Брюстера. Числовая апертура. Уравнение собственных волн ступенчатых оптических волноводов, его решение.

 

2

4

Математическая модель  оптических каналов с градиентной структурой

Уравнение траектории луча в градиентной среде. Решение уравнения траектории луча для среды с параболическим профилем показателя преломления. Градиентные линзы и оптические волокна.

2

5

Затухание в волоконно-оптических трактах систем передачи

Собственные потери в оптических волокнах. Математическая модель релеевского затухания. Потери при соединении оптических волокон. Понятие фазового объема волокна. Гауссова волна, ее распространение и возбуждение другой гауссовой волны. Соединение одномодовых и многомодовых волноводных структур.

 

2

6

Пропускная способность оптических каналов систем связи

Процессы на выходе фотодетектора. Пуассоновский процесс дробового шума. Среднее значение, дисперсия, корреляционная функция, спектральная плотность пуассоновских дробовых шумов. Другие шумы, влияющие на прием оптического излучения. Пропускная способность волоконно-опти-ческого канала без учета шума и с учетом шумов.

2

Раздел 2. Основы теории взаимодействия света с веществом и

 электромагнитным полем                                                                                                     6

7.

Теория взаимодействия света с веществом

Излучение электромагнитных волн совокупностью когерентных источников. Спонтанное, стимулированное излучение. Поглощение света в веществе. Воздействие волны на возбужденный атом. Физика нелинейных явлений в веществе и оптическом волокне.

2

8

Взаимодействие света с электрическим полем

Оптические свойства анизотропных сред. Модель одноосных и двуосных кристаллов. Линейный и квадратичный электрооптический эффект..

 

2

9.

Взаимодействие света с магнитным и акустическим полями

Магнитооптический эффект. Основы акустооптики. Эффект Фарадея и его использование в оптических приборах

2

Всего за 6 семестр                                                                                                                18

 

 

2. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ,

ИХ СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ В ЧАСАХ

 



пп

Название темы

Содержание

Объем в часах

1

Расчет атмосферного канала оптической системы передачи.

Определение потерь в атмосферном канале, расходимость луча и уровня сигнала на входе оптической антенны и на диоде фотодетектора

2

2

Расчет параметров волоконно-оптического канала связи

Расчет собственного затухания волоконно-оптического канала связи; затухания  релеевского рассеяния, поглощения, излучения, расчет дисперсии в волоконных световодах

2

3

Расчет потерь при соединении волоконного световода и источника излучения.

 

Расчет потерь при соединении светодиодов и волоконных световодов, расчет пространственной характеристики полупроводниковых лазеров и потерь при их соединении с волокнами

2

4

Определение затухания при соединении многомодовых оптических волноводов

Расчет потерь, возникающих при соединении многомодовых волокон со ступенчатым и градиентным профилем показателя преломления

2

5

Определение затухания при согласовании одномодовых волоконных световодов

Определение затухания при соединении одномодовых волоконных световодов за счет углового, поперечного, продольного смещения, несогласования их оптических параметров

2

6

Моделирование полупроводникового источника излучения. Определение его параметров

Расчет параметров полупроводниковых лазеров и оптимизация их характеристик

2

7

Оценка шумов оптического канала связи

Определение шумов оптических каналов связи, изучение распределения шумов их статистических параметров, математических моделей. Расчет отношения сигнал/шум на выходе оптического тракта.

2

8

Моделирование оптических модуляторов и изоляторов

Расчет параметров и характеристик оптических модуляторов и изоляторов.

2

 

 

3. ЛИТЕРАТУРА


 

3.1. Основная

 

3.1.1. Алишев, Я. В. Многоканальные системы передачи оптического диапазона / Я. В. Алишев. – Мн: Выш. шк., 1986. – 278 с.

         3.1.2. Алишев, Я. В. Оптические  системы  передачи. В 2 ч. / Я. В. Алишев,  В. Н. Урядов. – Мн : БГУИР, 1996 ; 1998. – 142 с. ; 96 с.

         3.1.3. Волоконно-оптические системы передачи /М. М. Бутусов [ и др.] ; под ред. В. Н. Гомзина. – М. : Радио и связь, 1992. – 416 с.

         3.1.4. Основы оптоэлектроники ; пер с яп. – М. : Мир, 1988. – 288 с.

         3.1.5. Звелто, О. Принципы лазеров / О. Звелто ; пер. с англ. – 3-е изд. перераб. и доп. – М. : Мир, 1990. – 560 с.

         3.1.6. Иванов, А. Б. Волоконная оптика : компоненты, системы передачи, измерения / А. Б. Иванов. – М. : Компания «Сайрус Системс», 1999. – 671 с.

         3.1.7. Скляров, О. К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратуры и элементы / О. К. Скляров. – М. : Солон-Р, 2001. – 237 с.

         3.1.8. Слепов,  Н. Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи / Н. Н. Слепов. – М. : Радио и связь, 2000. – 467 с.

            3.1.9. Фриман, Р. Волоконно-оптические системы связи / Р. Фриман. – М. : Техносфера, 2004. – 496 с.

            3.1.10. В.Г. Дмитриев. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта. М.:ФИЗМАТЛИТ,  2003. – 480 с.

         3.1.11. Янг М. Оптика и лазеры, включая волоконную оптику и оптические волноводы/ М. Янг, пер. с англ. под ред. В.В.Михайлина – М.: Мир, 2005.– 541 с.

         3.1.12. А. М. Гончаренко, В. А. Карпенко. Основы теории оптических волноводов. –Мн.: Едиториал УРСС,– 2004. – 300 с.

         3.1.13. И. П. Мазанько, Ю. И. Швец.  Принципы преобразования и детектирования оптических сигналов  М.: МФТИ,– 2001.– 267 с.

 

 

3.2. Дополнительная

 

         3.2.1. Шевцов, З.А., Белкин. М.Е. Фотоприемные устройства волоконно-оптических систем передачи. – М. : Радио и связь, 1992. – 224 с.

         3.2.2. Техника оптической связи : фотоприемники / под. ред. У. Тсанга ; пер. с англ. – М. : Мир, 1988. – 526 с.

         3.2.3. Гауэр,  Дж. Оптические системы связи / Дж. Гауэр ; пер. с англ. – М. : Радио и связь, 1989. – 504 с.

         3.2.4. Козанне,  А. Оптика  и  связь / А. Козанне, М. Г. Флереж., М. М. Руссо. – Мир, 1984. – 504 с.

         3.2.5. Статьи  из  журналов  «Электросвязь», «Вестник связи», «Lightwave» и др.

         3.2.6. Убайдуллаев, Р. Р. Волоконно-оптические сети / Р. Р. Убайдуллаев. – М. : Эко-трендз, 1998. – 267с.

         3.2.7. Унгер, Г. Г. Оптическая связь / Г. Г. Унгер ; под ред. Н. А. Семенова ; пер. с нем. – М. : Связь, 1979. – 264 с.

         3.2.8. Алишев, Я. В. Перспективные информационные технологии в волоконно-оптических сетях телекоммуникаций / Я. В. Алишев, В. Н. Урядов. – Минск : Бестпринт, 2003. – 192 с.

 

 

4. ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ,

 НАГЛЯДНЫХ И ДРУГИХ ПОСОБИЙ, МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ И МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

 

4.1. Видеопроектор с документкамерой.

4.2. Плакаты по разделам изучаемой дисциплины.

4.3. Компьютерная программа по расчету распространения оптических волн.


 

4. Учебно-методическая карта дисциплины «ФМОСС»


 

Номер неде-ли

Номер темы

(по

п. 1)

Название вопросов, которые изучаются  на лекциях

Практи-ческие

занятия

 

Литература (номера)

(по п.3)

Наглядные и методические пособия

(номера)

Самостоятельная работа студентов

(часы)

Форма контроля знаний студентов

1

2

3

4

5

6

7

8

1

1

Предмет и содержание дисциплины. Оптические волны. Волновое уравнение. Плоская волна как частное решение вол-нового уравнения Понятие о поляризации. Свойства оптического излучения: моно-хроматичность, временная и простран-ственная когерентность. Интерференция. Принцип Гюстинса-Френеля. Дифракция света.

 

ЭУМК

3.1.1., 3.1.2, 3.1.6, 3.1.7

Используются наглядные посо-бия, имеющиеся в лабораториях кафедры СТК и на военном факультете

4.1

 

2

Краткий

опрос

2

2

Понятие ненаправленного оптического канала. Типы таких каналов. Распространения видимого и инфракрас-ного излучения в атмосфере. Атмосферное затухание. Турбулентность атмосферы. Модель турбулентной атмосферы.

1

ЭУМК

3.1.1., 3.1.2, 3.1.4, 3.1.6

 

4.1, 4.3

 

2

Краткий

опрос

3

3

Отражение и преломление на границе двух диэлектриков. Формулы Френеля. Угол Брюстера. Числовая апертура. Уравнение собственных волн ступенчатых оптических волноводов, его решение.

2

ЭУМК

3.1.2., 3.1.5, 3.1.6, 3.1.7, 3.1.9

 

4.1, 4.2

3

Краткий

опрос

4

4

Уравнение траектории луча в градиент-ной среде. Решение уравнения траекто-рии луча для среды с параболическим профилем показателя преломления. Градиентные линзы и оптические волокна.

 

 

3

ЭУМК

3.1.2., 3.1.5, 3.1.6, 3.1.7, 3.1.9

4.1

3

Краткий

опрос

1

2

3

4

5

6

7

8

5

5

Собственные потери в оптических воло-кнах. Математическая модель релеевского затухания. Потери при соединении опти-еских волокон. Понятие фазового объема волокна. Гауссова волна, ее распростра-нение и возбуждение другой гауссовой волны. Соединение одномо-довых и многомодовых волноводных структур.

4

ЭУМК

3.1.6., 3.1.9, 3.1.11,  3.1.12

4.2

3

Краткий

опрос

6

6

Процессы на выходе фотодетектора. Пуассоновский процесс дробового шума. Среднее значение, дисперсия, корреля-ционная функция, спектральная плот-ность пуассоновских дробовых шумов. Другие шумы, влияющие на прием оптического излучения. Пропускная способность волоконно-опти-ческого канала без учета шума и с учетом шумов.

5

ЭУМК

3.1.6., 3.1.7, 3.1.8, 3.1.9, 3.1.12

4.1., 4.3

3

Краткий

опрос

7

7

Излучение электромагнитных волн сово-купностью когерентных источников. Спонтанное, стимулированное излучение. Поглощение света в веществе. Воздей-ствие волны на возбужденный атом. Фи-зика нелинейных явлений в веществе и оптическом волокне.

6

ЭУМК

3.1.6., 3.1.7, 3.1.11, 3.1.12, 3.1.13

4.1

3

Краткий

опрос

8

8

Оптические свойства анизотропных сред. Модель одноосных и двуосных кристал-лов. Линейный и квадратичный электрооптический эффект..

7

ЭУМК

3.1.6., 3.1.7, 3.1.11, 3.1.12, 3.1.13

4.1

2

Краткий

опрос

9

9

Магнитооптический эффект. Основы акустооптики. Эффект Фарадея и его использование в оптических приборах

8

ЭУМК

3.1.6., 3.1.7, 3.1.11, 3.1.12, 3.1.13

4.3

3

Краткий

опрос

 


ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

ПО ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЕ С ДРУГИМИ

ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

 

Название дисциплины, с которой требуется согласование

Кафедра, обеспечивающая изучение этой дисциплины

Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой дисциплине

Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола)

1

2

3

4

1. Оптические системы передачи

СТК

Изменения внесены сотрудниками кафедры в рабочем порядке

Протокол №

от                  2009

 

 



 

Зав. кафедрой СТК                                                             Н.В. Тарченко





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации