1. Analizați desenul de mai jos şi explicați relevanța sa pentru transmisia luminii prin ghidurile optice. dupa “Reflection and Refraction”, Comunication Research Lab, Hanyang University Graficul reprezentat in aceasta figura poate ilustra principiul propagarii unui fascicul de lumina printr-o portiune de fibra optica avand la baza principiul reflexiei totale interne. Fibrele optice sunt medii realizate din sticlă sau mase plastice în care se propagă radiaţiile luminoase, fenomenul de ghidare fiind determinat de profilul transversal al indicelui de refracţie. În general, fibrele optice sunt formate dintr-un miez dielectric transparent, caracterizat de un indice de refracţie , care ghidează radiaţia luminoasă şi un înveliş (cămaşă) ce are indicele de refracţie mai mic decât al miezului . Reflexia totală (numită uneori și reflexie internă totală) este fenomenul optic de reflexie a luminii pe suprafața de separare dintre două medii transparente, atunci cînd mediul din care vine lumina are un indice de refracție mai mare decît de partea cealaltă, iar unghiul de incidență este atît de mare încît refracția nu mai poate avea loc. În astfel de condiții, întregul fascicul incident este reflectat înapoi în mediul din care a venit. Reflexia totală este folosită într-o serie de aplicații practice, ca de exemplu transmisia prin fibră optică , elemente optice din unelebinocluri și aparate de fotografiat , dispozitive de citire a amprentelor digitale etc. Pentru a calcula unghiul critic se poate aplica formula lui Snell : n 1 sin i = n 2 sin r în care n 1 este indicele de refracție al mediului din care pornește raza, n 2 este indicele mediului opus, i este unghiul de incidență, iar r unghiul de refracție. Lui r i se dă valoarea π/2, sinusul corespunzător devine 1, iar unghiul critic este egal cu unghiul de incidență în aceste condiții: Astfel, unghiul critic depinde numai raportul indicilor de refracție ai celor două medii transparente. Pentru sticlă cu n = 1,5 și aer unghiul critic este de 41,8°, iar pentru apă cu n = 1,333 și aer unghiul critic este 48,6°.
Transcript
1. Analizați desenul de mai jos şi explicați relevanța sa pentru transmisia luminii prin ghidurile
optice.
dupa “Reflection and Refraction”, Comunication Research Lab, Hanyang University
Graficul reprezentat in aceasta figura poate ilustra principiul propagarii unui fascicul de lumina
printr-o portiune de fibra optica avand la baza principiul reflexiei totale interne. Fibrele optice
sunt medii realizate din sticlă sau mase plastice în care se propagă radiaţiile luminoase,
fenomenul de ghidare fiind determinat de profilul transversal al indicelui de refracţie. În general,
fibrele optice sunt formate dintr-un miez dielectric transparent, caracterizat de un indice de
refracţie , care ghidează radiaţia luminoasă şi un înveliş (cămaşă) ce are indicele de refracţie
mai mic decât al miezului .
Reflexia totală (numită uneori și reflexie internă totală) este fenomenul optic de reflexie a
luminii pe suprafața de separare dintre două medii transparente, atunci cînd mediul din care vine
lumina are un indice de refracție mai mare decît de partea cealaltă, iar unghiul de incidență este
atît de mare încît refracția nu mai poate avea loc. În astfel de condiții, întregul fascicul incident
este reflectat înapoi în mediul din care a venit.
Reflexia totală este folosită într-o serie de aplicații practice, ca de exemplu transmisia prin fibră
optică, elemente optice din unelebinocluri și aparate de fotografiat, dispozitive de citire a
amprentelor digitale etc.
Pentru a calcula unghiul critic se poate aplica formula lui Snell:
n1sin i = n2sin r
în care n1 este indicele de refracție al mediului din care pornește raza, n2 este indicele mediului
opus, i este unghiul de incidență, iar r unghiul de refracție. Lui r i se dă valoarea π/2, sinusul
corespunzător devine 1, iar unghiul critic este egal cu unghiul de incidență în aceste condiții:
Astfel, unghiul critic depinde numai raportul indicilor de refracție ai celor două medii
transparente. Pentru sticlă cu n = 1,5 și aer unghiul critic este de 41,8°, iar pentru apă cu n =
In aceasta figura se prezinta caile posibile de propagare ale luminii printr-o ffibra
optica cu indice treapta.
AA’=raza cu inghiul de incidenta 0 care se propaga de a lungul axei fibrei fara sa
sufere nici o refractie
BB’=raza cu unghiul de incidenta mai mic decat unghiul limita- -care se propaga
prin fibra prin multiple reflexii totale iterne
CC’= raza cu unghiul de incidenta - -(caz limita)care se propaga la suprafata de
separatie dintre miex si invelis
DD’=raza cu unghiul de incidenta mai mare decat unghiul limita – -care se
propaga prin invelis
Pentru a calcula alfa aplicam legea lui Snell:
N*sin N1*sin π=N1 sin (π/2 -θc)=N1*cos (θc)
N:indice refactie mediu inconjurator ( ptr aer=1)
N1* sin θc= N2 *sin π/2
Sin =[ ] ½
Alfa-unghiul de acceptanta sau semiunghiul conului de acceptanta si defineste
unghiul maxim de incidenta al razelor de lumina ptr care acestea se propaga de a
lungul fibrei.Conul de acceptanta se obtine prin rotirea unghiului de acceptanta in
jurul axei fibrei.Daca alfa creste ,cantitatea de limina incidenta care se transmite
creste.
2. Pentru un laser heterojonctiune clasic se da structura din figura :
S O Kasap, Optoelectronics, Sample Pictures
a. Identificati : cavitatea rezonanta, iesirea, anodul, catodul. Ce fel de laser este acesta ? b. Explicati functionarea, forma fascicolului de iesire, astigmatismul.
Heterojonctiunile simple sau duble sunt structuri de t ipul AlGaAs - GaAs, sau Al
Stefan Nilsson-Gistvik, Optical Fiber Theory, Ericsson, 2002
Pe cei doi cilindri purtatori de fibra ii vom numi ferule ( ferrules) pentru ca acest termen se foloseste in
practica.
Acest conector este folosit pt a lega 2 fibre optice prin jonctiune mecanica. pierderile de conexiune ale
unei jonctiuni mecanice sunt mai mari decat la jonctiunile prin fuziune şi pot varia între 0,1 şi 0,8 dB.
Fibrele optice trebuie sa fie perfect aliniate astfel incat sa nu se produca pierderi ale semnalului optic.
5. Desenul din figura reprezinta sectiunea axiala printr-un receptor de fibra clasic.
dupa Hewlett-Packard
a. identificati elementele, deduceti rolul lor, b. prezentati functionarea dispozitivului.
6. Se da schema de sesizare a curentului cu optocuplor ( aplicatie EA) din figura :
a. Cum merge ? Ce rol are grupul RF – RS ?
b. Care sunt avantajele barierei optice in acest caz ?
. In schema este utilizat un optocuplor cu fotodioda si LED, care se utilizeaza la
fecvente mici ( megahertzi). Ele inlocuiesc transformatoarele utilizate in aplicati de
joasa tensiune si curent mic. De asemenea, se pot utiliza in circuitele de reglare a
tensiunii si curentului cu nivele logice de joasa tensiune.
7. La o rețea de difracție folosită ca deflector(reflector cu un unghi diferit de 1800 ), se cere : a. figura
(setup-ul), explicația comportării b. este aceasta un WSC (wavelength selective coupler) ? Dați
caracteristica de transfer în frecvență (sau in λ).
. O retea de difractie este un dispozitiv care reflecta si refracteaza lumina in functie
de lungimea de unda. Dispozitivul utilizeaza Transformata Fourier si separare unei
forme de unda in domeniul timp intr-un numar de forma de unda in domeniul
frecventa. O retea de difractie folosita ca reflector, conta intr-un set de linii aflate
la distante foarte mici
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
cu legenda: • Muxes/Demuxes
wavelengths in the same window, •
Channel separation less than 1 nm.
a)schema retelei de difractie
Difracția constă în esența din ocolirea de către lumină a obstacolelor când dimensiunile
acestora sunt comparabile, ca ordin de mărime, cu lungimea de undă a radiațiilor
folosite.
Pe ecranul E2 se obține o imagine formată dintr-o succesiune de benzi (franje)
luminoase alternate cu benzi întunecoase dispuse paralel cu fanta.
Notații consacrate utilizate:
S - izvorul de lumină monocromatică
L1 - lentilă convergentă - transformă fasciculul convergent în fascicul paralel (undele
sferice devin unde plane)
MN - fantă din paravanul E1
L2 - lentilă ce focalizează lumina difractată
Datorita difractiei nu exista o frontiera neta între regiunea de umbra si regiunile
luminoase atunci când lumina este incidenta pe obstacole de dimensiuni mici, iar în
spatele obstacolului apar franje de difractie (distributia intensitatii luminii între valori
maxime si minime).
8. Senzori optici :
Desenul din figura ilustreaza principiul de masurare bazat pe tensionarea unei fibre optice cu retea de
difractie in miez. a. Formulati-l in fraze, pe baza figurii. b. la tractiunea fibrei ce se schimba ? Explicati.
. Reteaua de difractie din miezul fibrei poate fi facuta pentru forma reflectoare cu
banda foarte ingusta. Schimbarile in perioada de difractie permit ca masuraratori
ale tensiunii sa se faca de-a lungul fibrei continue ca un sistem distribuit de
detectare. Dispozitivele interferometrice pot fi facute ca senzori intrinseci unde
calea optica sau diferenta de faza in interferometru sunt dependente de un efect
fizic extern. Proprietatile optice ale fibrei, cum ar fi electul Faraday permit
sensibilitatea la campurile magnetice folosing rotatia polarizarii. Conservarea
polarizarii fibrei este utilizata pe scara larga in acordurile interferometrice pentru a
elimina efectele rotatiei campului si schimbarile de ce apar in fibra monomod. Din
punct de vedere electronic, senzorii optici si mecanici sunt adundenti, daca un
senzor de fibra optica este eficient din punct d vedere al costului, el trebuie sa aiba
un avantaj asupra tehnologiilor componente. Imunitatea la zgomot inalt in prezenta
unor campuri electrice puternice este un avantaj a fotonilor prezenti in ghidurile de
unda vs electronii din conductor. In termeni optici fibra monomod este
echivalentul unui unde perfect colimate.
9. În figură sunt reprezentate explicit două comutatoare spațiale larg folosite în practică :
Eseu stud. Precup, 2009
Descrieți-le, explicați funcționarea, comentați performanțele ( în mare), comparați-le.
a.) Tiny Mirrors in MEMS.
In comutatoarele optice MicroElectroMechanical(MEMS) se folosesc micro-oglinzi pentru a reflecta
fasciculul de lumina.Directia in care fasciculul de lumina e reflectat poate fi modificata prin rotirea oglinzii
la diferite unghiuri (se poate roti pe doua axe), permitand luminii de la intrare(INPUT) sa poata fi
directionata (conectata) la oricare port de iesire(OUTPUT).
AVANTAJE:
Poate comuta semnalele optice fara a le converti in semnale electrice
Pot fi implementate la orice scara . Comutarea se realizeaza in aprox 10-30 ms. Se implementeaza de obicei pentru a lucra cu trafic mare , ca switch intr-o larga retea urbana de comunicatii b.) PRISM in FTIR
FTIR- Frustrated Total Internal Reflection este un fenomen optic ce se refera la faptul ca o raza de
lumina care ajunge la marginea unui mediu este sau nu reflectata in functie de diferenta dintre unghiul
critic si unghiul de incidenta. Unghiul de incidenta este unghiul dintre faza de lumina care ajunge pe
marginea mediului si normala la suprafata aceea.
Unghiul critic este acel unghi de incidenta in care are loc reflexia interna totala si depinde exclusiv de
indicele de refractie a mediului din exterior.Unghiul critic = arcsin(n2/n1) unde n2- indicele de refractie a
mediului mai putin dens iar n1 a mediului mai dens.
Descrieți-le, explicați funcționarea, comentați performanțele ( în mare), comparați-le.
Comutatoarele optice folosesc tehnica cunoscuta sub numele de FTIR (Frustrated Total Internal
Reflection) si reprezinta o alta forma a comutarii optice-mecanice a componentei care se misca.
Comutatorul este format din doua prisme de sticla asezate ortogonal si cu fetele paralele. Acestea pot
intra in contact prin actiunea efectului piezoelectric. In figura de sus, unde exista aer intre cele doua
prisme, ne arata comutatorul in absenta actionarii. Aceasta este pozitia deschisa (starea OFF). In acest
caz, cele doua prisme nu se ating. Raza de intrare trece prin prima prisma si are un unghi de incidenta
mai mare decat unghiul critic si astfel se reflecta total in afara prismei. Cand se actioneaza comutatorul,
cele doua prisme se ating si determina pozitia inchisa(starea ON). In acest caz comutatorul devine
transparent si astfel pierderile optice sunt minimizate.
Comutatorul este simplu, compact, nu este sensibil la variatii de temperatura si usor de aliniat.
Viteza de comutatie depinde de motorul piezoelectric, de calitatea elementelor si de inertia prismelor
de sticla.
10. In schema din figura este prezentat un amplificator cu fibra dopata cu pamant rar.
Stefan Nilsson-Gistvik, Optical Fiber Theory, Ericsson, 2002
a. Identificati elementele de circuit si marcati-le pe figura b. Descrieti functionarea amplificatorului optic. c. Care sunt avantajele sale ? Ce anume explica proliferarea sa in ultimul deceniu ?
AMPLIFICATOARE CU FIBRĂ DOPATĂ CU ERBIU
Deoarece sistemele DWDM manipuleaza informatia optică şi nu cea electrică, este imperios necesar ca
aplicaţiile pe distanţe mari să nu sufere efectele dispersiei şi atenuarii. Amplificatoarele cu fibră
dopată cu erbiu (EDFA - Erbium-doped fiber amplifiers) rezolvă aceste probleme. EDFA sunt fibre
optice bazate pe siliciu şi care sunt dopate cu erbiu. Acest element rar întâlnit pe Pământ are nivelele
energetice în structura sa atomic de aşa natură încât poate amplifica lumina la 1500 nm. O „pompă” laser
pe 980 nm este folosită pentru a injecta energie în fibra dopată. Când un semnal slab la 1310 nm sau
1550nm intră în fibră, lumina stimulează atomii acestui element rar pentru a elibera energia lor stocată, ca
lumină adiţională de 1310 nm sau 1550 nm. Acest proces continuă cât timp semnalul traversează fibra,
devenind din ce în ce mai puternic. Figura V.35 ilustrează o fibră dopată cu erbiu.
Fotonii „pompei” amplifică semnalul de intrare în domeniul optic, evitând aproape toate componentele
active. Puterea de ieşire a unui EFDA este mare şi astfel este nevoie doar de câteva amplificatoare pentru
orice proiect de sistem. Procesul de amplificare este independent de debitul de date. Datorită acestui fapt,
upgrad-area unui sistem presupune doar schimbarea terminalelor de emisie/recepţie. Deoarece cererile
pentru o lăţime de bandă cât mai mare cresc, se apelează la amplificatoare optice cât mai eficiente şi
fiabile. Banda utilizabilă a unui EFDA este doar în jur de 30 nm (1530 nm-1560 nm), dar minimum de
atenuare este în gama 1500 - 1600 nm.
Amplificatorul de fibră optică dopată cu erbiu, care a redus costul sistemelor de comunicaţii prin
fibră optică pe distanţe mari prin reducerea şi, în multe cazuri, eliminarea totală a necesităţii
repetoarelor optic-electric-optic
Odată cu cererea pentru lungimi de transmisie cât mai mari, amplificatoarele optice devin o
componenta esenţială a sistemelor pe fibre optice de mari distanţe.
11. a. In ce constă Polarizarea radiatiei optice, cum poate fi realizată, la ce serveste (de ce este
folosita)? b. Clasificati tipurile de polarizare utilizate in practica si definiti-le.
• Starea de polarizare a unei unde plane de radiaţie optică se determină matematic, pornind de la
vectorii: intensitate câmp electric E, intensitate câmp magneticH şi deplasare electrică D.
Radiațiile optice total polarizate sunt de trei tipuri: liniar polarizate, eliptic polarizate, circular polarizate
Conform teoriei electromagnetice, lumina este o undă transversală, adică vectorii intensitatea câmpului
electric E şi intensitatea câmpului magnetic H vibrează pe direcţii perpendiculare între ele şi
perpendiculare pe direcţia de propagare a undei k (fig. 1).
Metode de obţinere a radiaţiei liniar polarizate
Radiaţia liniar polarizată se poate obţine prin:
- reflexieşi refracţie
-birefringenţă sau dublă refracţie.
12. a. Definiti responsivitatea fotodiodei si
Kasap, Optoelectronics
b. interpretati caracteristica din figura. Cateva cuvinte despre valorile λ.
Responsivitatea este o masura a sensibilitatii fototdiodei si este definita ca raportul dintre fotocurentul de
iesire si puterea radianta incidenta.
Cu alte cuvinte, responsivitatea exprimă curentul generat de fotodiodă pentru o excitaţie cu un flux
luminos cu puterea radiant de 1 W. Responsivitatea este o mărime spectrală, valori tipice ale ei fiind
prezentate în figura . Se observă că fotodiodele pin cu InGaAs sunt optime pentru infraroşu apropiat
(NIR) . (Cele cu siliciu sunt potrivite pentru spectrul vizibil, în timp ce variantele cu germanium
sunt optime pentru infraroşu apropiat (NIR)).
In cazul fotodiodelor sensibilitatea se exprima prin responsivitate R si se masoara in A/W. Responsivitatea exprima curentul generat de fotodioda pt excitatie cu un flux luminos cu puterea radianta de 1W.Este o marime spectrala .
Responsivity-masoara castigul intrare-iesire a unui sistem detector.
Pentru un sistem care raspunde liniar la intrarea sa ,exista o
responsativitate unica.Pentru un sistem neliniar responsativitatatea
este panta locala.
O expresie simplă pentru Responsivity (Rλ), utilizata în mod
obişnuit cu fotodetectori este data mai jos, în cazul în
care η este eficienţa cuantică (eficienţă de transformare
de la fotoni electroni) a detectorului pentru o lungime de
undă dată.
13. Schema din figura prezinta etajul de iesire al unui transceiver.
dupa Hewlett-Packard
În cele ce urmează, vom prezenta pe scurt un transceiver produs de către firma Hewlett-Packard,
şi anume HFBR-5207, prezentat în fig. nr. 4. Caracteristicile generale ale acestuia sunt lungime de undăde
emisie- recepţie de 1,3µm, distanţa de spaţiere recomandată este de 500 m,şi este utilizat pentru transmisia
pe o fibră multimod. Viteza cu care poate lucra acest transceiver este de 622.08 Mbps.
14.a. Care este directia fascicolului laser pentru dioda Fabry-Pérot din figură ? Definiƫi exact (indubitabil )
directia pentru pontarea raspunsului.
Fiber Optic Theory, N Gitsvik, Ericsson
c. Care sunt terminalele – anod /catod ?
Emisie de suprafaţă înseamnă, că fascicolul laser este emis perpendicular pe substrat.
15. Pentru componenta din figura :
a. indicati pigtailul clar pe desen si in fraze b. mai recunoasteti ceva ?
Pigtailing – ataşare f.o. la led
Lentila colectează şi focalizează lumina în f.o.
O lentilă sferică este legată de supraf. ledului cu o răşină care are un indice de refracţie specific
Metoda de culpare directă. Se montează f.o. a.î. să existe contact direct între led şi f.o. O
modalitate de legare este fixarea ledului într-un conector iar la celalalt capat este fibra.
Se fixează o lentilă sferică pe suprafaţa f.o
16. Ce funcţiuni caracteristice asigură un LD driver ? Explicaţi necesitatea şi modul de realizare a
stabilizării puterii de ieşire a laserului.
Dioda laser trebuie să fie conectata la terminalele LD anod respectiv LD catod.
Lungimea de cablare trebuie să fie cât mai mica posibil, în cazul în care o lărgime de bandă de
modulaţie mare este dorita.
Dioda laser este un laser în cazul în care mediul activ este un semiconductor similar cu cel găsit
într-o diodă emiţătoare de lumină.
Cel mai comun tip de dioda laser este format dintr-o joncţiune pn si alimentat de curent electric
injectat.
Prima heterojoncţiune dioda laser a fost single-heterojoncţiune lasere. Un adaos de aluminiu
înlocuieşte galiu în cristalul semiconductor şi a ridicat decalajul de banda a injectorului de tip p
peste cea a straturilor de tip n de desubt.
17. Definiti divizorul de fascicol si interferometrul Mach-Zehnder. Reprezentare grafica si functionarea
prezentate explicit.
Interferometrul Mach-Zender
consta dintro config stabile a un unui splitter si un combiner conectate prin intermediul a doua
ghiduri de unda. Converteste diferenta de faza create de cele 2 ghiduri de unda in dferenta de
amplitudine.Principiu de functionare: semn de intrare e impartit cu un splitter y in 2 directii,in
jumatate.(polarziarea nu e afectata).Daca nu e intarziere de fza,sem e recombinata in jonctiunea
y(cuplor) imediat dup ace lumina iese din dispozitivc.deoareca semn de fie care brat sunt
coerente unu cu celalalta pierderea de 3db nu are loc.cand e o intarziere de faza la cuplorul y,sem
vor fi defazare,iar la recombinare se va pierde putere.daca diferenta de faza e de 180 iesire este
0,daca este 0 semnalul e fara pierdere.diferenta de faza la destinatie poate fii cauzate de o
diferenta mare de lung de unde intre brate sau de o dif de lung optica. interferometrul e constr
dintr-un material lcare isi sch IR sunt infl c el. Schimbare IR-ului are ca efect sch in viteza de
propagara,adica de faza.Se foloseste astefel:pt scg mici de IR=>sch mari de amplit.Pt material se
foloseste LiNiO3.
18. Explicati rolul optocuplorului intr-un link UTP cu separare galvanica. Dati schema bloc sau circuitul.
Optocuplorul contine in capsula un led si un fototranzistor separate departate intre ele la cativa
mm. Cand se alimenteaza ledul, lumina emisa de acesta deschide jonctiunea colector-emitor a
fototranzistorului.Astfel, cu cat este mai mare curentul prin led, cu atat poate fi mai mare
curentul prin tranzistor. In functie de pozitia comutatorului variaza curentul prin led, respectiv
curentul prin fototranzistor. Cu alte cuvinte, curentul optim prin led este de 5mA, iar ca
rezistenta de sarcina in colectorul tranzistorului se pot folosi rezistente mai mari de 1K. Daca
curentul prin led si prin tranzistor este mai mare, exista posibilitatea sa nu mai lucreze bine la
frecvente mari
Viteza optocuploarelor se masoara indirect prin masurarea timpilor de comutatie, in schemele
recomandate de fabricanti
De asemenea cu ajutorul slew-rate-ului semnalului de iesire se poate masura viteza
optocuploarelor.Slew-rate-ul este manta maxima a frontului crescator sau descrescator
19. Care este rolul unui amplificator optic cu fibră, ce anume justifică dezvoltarea fără precedent a acestui
domeniu?
Figurile edfa1a si edfa1b prezinta doua
caracteristic speciale ale unui amplificator
pe fibra optică. O anumita lungime de fibră este puternic dopată cu ioni de erbium
(Er). Energia externă este furnizată acestor atomi in mod optic.
Pompajul este realizat cu o diodă laser care furnizează o lumină puternică la o
lungime de undă diferită de cea a semnalului purtător de informaţie. Concret,
semnalul purtător de informaţie este transmis undeva in vecinatatea lui 1550 nm, iar
laserii de pompaj radiază fie pe 980 nm, fie pe 1480 nm. Ambele radiaţii sunt puse
împreună pe aceeaşi fibră cu ajutorul unui cuplor. Ele se propagă împreună în
lungul fibrei dopate, radiaţia purtătoare de informaţie fiind amplificată în timp ce
radiaţia de pompaj pierde din putere.
Un semnal de pompaj poate să se propage in acelaşi sens (co-propagare)
împreună cu semnalul, ca în figura edfa1a, sau să se propage în sens invers (cotrapropagare),
ca în figura edfa1b. Un pompaj cu copropagare oferă un zgomot mai
mic şi o putere de ieşire mai mică, In timp ce un pompaj cu contra-propagare oferă
o putere de ieşire mai mare şi un zgomot mai mare. În amplificatoarele comerciale
se regăsesc adesea ambele pompaje.
Al doilea cuplor elimină lumina de pompaj reziduală din fibra de transmisie. Un
izolator asigură c alumina reflectată înapoi pe fibră să nu ajungă în amplificatorul
optic. Acest lucru ar determina o creştere a zgomotului amplificatorului, la fel ca şi in
dioda laser. Un filtru separă orice putere remanenta de pompaj din semnalul optic
purtător de informaţie.
20. Pentru un ghid plat ( plan si extins, subtire – ”slab”): definiti apertura si apertura numerica.
Unghiul critic determină unghiul de acceptanță al fibrei, adesea dat ca apertură numerică. O
apertură numerică mare permite luminii să se propage de-a lungul fibrei atât în raze apropiate de
ax, cât și în raze la diferite unghiuri. Această apertură numerică mare crește, însă, cantitatea de
dispersie, întrucât razele la unghiuri diferite au drumuri optice diferite și parcurg fibra în durate
de timp diferite. O apertură numerică mică ar fi, astfel, de dorit.
Apertura numerică (A.N.) a fibrei optice este
A.N.= n0 sin imax= (n1²-n2²)½
Apertura reprezinta o deschidere prin care poate trece lumina.
Apertura numerică.
Când lumina este injectată în deschiderea fibrei, ea este refractată faţă de normală, creând un unghi
maxim de incidenţă, unghiul de acceptanţă.
Sinusul unghiului de acceptanţă (αm) este definit ca apertura numerică (NA) şi este calculat prin
intermediul indicelor de refracţie a celor două materiale implicate.
unde Δn = (n1-n2) şi na=1/2(n1-n2).
Unghiul de acceptanţă ( m ) determină un con de acceptanţă pentru fibra optică. Razele de lumină
incidente, care se înscriu în interiorul acestui con, se vor propaga de-a lungul fibrei prin reflexii interne
totale, multiple. Cu cât valoarea lui m este mai mare, cu atât şi cantitatea de lumină incidentă care se
va transmite, va fi mai mică (eficienţa de cuplaj a sursei de lumină mai slabă).
Apertura numerică determină condiţiile de introducere a semnalelor optice şi procesele de propagare în
fibra optică şi se calculează pentru:
- fibrele optice cu profilul indicelui de refracţie în trepte;
- fibrele optice cu profilul indicelui de refracţie gradient.
În fibrele optice cu gradient se foloseşte noţiunea de apertură numerică locală. Valoarea ei este
maximală pe axa fibrei şi egală cu zero la graniţa de separare miez – înveliş.
21. Conceptul de coerenţă a unei radiaţii optice. Definiti-l corect, complet ! Exemplificare.
. Conceptul de coerenţă a unei radiaţii optice. Definiti-l corect, complet ! Exemplificare
212
2
2
1ma nn2nnsinnNA
COERENTA este proprietatea unui camp de unde, de a putea provoca intr-o anumita regiune a
spatiului benzi de interferenta.
Sursele de radiatii optice coerente sunt denumite uzual surse laser si au urmatoarele proprietati:
Sursa LASER=sursă de lumină coerentă= light amplification stimulated emission of radiation
-monocromaticitate mare,echivalenta cu latimea spectrala ingusta si o mare coerenta
temporala;
-divergenta mica;
-dimensiune mica a fascicolului;
-coerenta spatiala mare sau focalizare limitata de difractie; -putere mare:in unda continua(mW.....MW),impulsuri(GW.....EW); -gama mare de acord,existand surse laser pentru aproape tot spectul optic; Impulsuri laser cu latimi inguste.
22. Conectorul unei diode laser arata ca in figura :
Pentru ce motiv este prevazuta teșitura ? Explicati.
The 0.23 pitch lenses include an 8° angled facet to minimize back reflection and compensate for the
angular beam deviation from angled fiber ferrules.
23. Prezentati un driver de LED si explicati pe circuit functionarea. Acest subiect se ponteaza cu 1 daca
lipseste schema.
24. Schema din figura prezinta un detector cu fotodioda pin, asa cum apare in catalog ( Thorlabs,
2010).
a. Care e intrarea, care e iesirea detectorului ? b. Cum functioneaza ? c. Deduceti rolul tuturor
componetelor.
Each model comes complete with a fast PIN photodiode and an internal bias battery packaged in a
rugged aluminum housing. With a wide bandwidth DC-coupled output, these detectors are ideal for
monitoring fast pulsed lasers as well as DC optical sources. Each DET has a Bias-T circuit that
combines a high-frequency AC signal with a DC signal into a single output. The direct photodiode
anode current is provided on a side panel BNC. This output is easily converted to a positive voltage
using a terminating resistor. When looking at high-speed signals, Thorlabs recommends using a 50 Ω
load resistance. For lower bandwidth applications, our variable terminator is a great time saver.
25. Desenul din figura reprezinta cel mai popular laser – Fabry-Pérot – zis calul de povara in domeniul
surselor de radiatie.
Caracterizati laserul (explicati structura si dati / /comentati performantele). Care este directia fascicolului
radiat ? ( definiti-o clar).
Sunt realizate cu structura de tip heterojonctiune dubla. Stratul activ este incadrat intre doua straturi de
benzi interzise mai mari (pentru captivitate electrica) si indici de refractie mai mici(pentru cavitate optica).
Creste astfel eficienta putandu-se obtine functionarea in unda continua. Structura este crescuta pe GaAs
multistrat dopat.Factorii care determina eficienta emisiei radiatiatiei laser sunt banda interzisa, indicele de
refractie, constanta retelei cristaline, structura dispozitivului si calitatea materialelor.Lungimea de unda a
radiatiei laser depinde de grosimea benzii interzise a stratului activ . GaAs pur are energia benzii interzise
de 1,35eV la temperatura camerei , corespunzand unei lungimi de unda de 905nm. Adaugand AL in
structura GaAs creste energia benzii interzise mutand emisia laser spre lungimi mai mici de unda.
Schimbarea structurii nivelelor energetice reduce eficienta emisiei laser la lungimi de unda mai mici,
limitand durata de viata. Lungimile de coerenta ale diodelor laser multimod sunt de cativa mm.
a. explicati notiunea de ”flotant”, circuite flotante (unul in raport cu celalalt), ce rol are aceasta proprietate
in electronica industriala in general ? b. ce rol joaca fotodioda monitor in cazul laserelor cu semi-
conductor?
a) Sistemele izolate permit limitarea curenţilor prin conductorii deîmpământare datorită impedanţelor de ieşire de valori mari.
Practic se obţine o“rupere” a circuitelor determinând apariţia unui circuit flotant.Un circuit este flotant dacă este
separat de masa aparatului de măsurare de exemplu, printr-o impedanţă care asigură în curent continuu o rezistenţă
de izolaţie R.
b) Are rolul de a monitoriza nivelul de lumina produsa de laser si de a regal curentii de echilibru.
52. Desenul din figura reprezinta un modulator Mach-Zehnder integrat.
S O Kasap, Optoelectronics, Sample Pictures
a. Identificati elementele b. deduceti functionarea. c. aplicatii ?
a) folosteste un splitter si 2 ghiduri de unda identice pentru a creea o diferenta de faza intre semnale.
b)
- Semnalul intrat in dispozitiv este impartit in 2 directii de splitterul “Y”. Daca dispozitivul este echilibrat
cele 2 semnale vor fie gale.
- Daca ambele bratel ale interferometrului sunt egale atunci nu exista diferenta de faza intre cele 2 semnale
si se vor recombina perfect si totodata se consolideaza la iesirea interferometrului.
- Deasemena poate exista o diferenta de faza intre cele 2 semnale, iar prin recombinarea lor puterea optica
scade considerabil (semnalele interfera ) sau devine zero daca cele 2 semnale au o diferenta de faza de 180
de grade.
- Diferenta de faza poate fi cauzata de diferenta intre lungimea bratelor cuplorului sau de diferenta
lungimilor de unda.
Pe acest principiu se bazeaza si Modulatorul Mach-Zehnder
Bratele interferometrului se afla fiecare cuprinse intre 2 fasii metalice. Se creeaza un camp electric pentru a
modula faza unuia sau a ambelor semnale din bratele interferometrului. Campul electric nu/poate avea
aceeasi plarite pentru brate. Interferometrul este costruit dintr-un material care sisi schimba indexul de
refractie sub influenta unui camp electric. O schimbare a indexului de refractie implica o schimbare a
vitezei de propagare si prin urmare o schimabre in faza semnalului.
53. Cum functioneaza laserul acordabil din figura (aplicatie tipica de EA – stand optic de laborator) ?
Catalog Thorlabs, 2010
Au roluri diferite. Intr-un nod optic de retea laserul trebuie sa comute lungimea de unda cand un canal este
alocat pentru o conexiune particulara. Aceasta comutare se face acceptabil de rapid si cu o acuratetie foarte
buna a lungimii de unda dorita. Laserul emite un semnal ce contine mai multe lungimi de unda(4,8,16) care cu
ajutorul lenteliei acromatice este focalizata pe reteauade difractie care in functie de unghiul sub care cade
fasciculul este reflecat o lungime de unda care cu ajutorul lentilelor concave este focalizat spre iesire.
54. In schema din figura este prezentat un amplificator cu fibra dopata erbiu.
Optical Communications, H Dutton, IBM
a. Identificati elementele de circuit si marcati-le pe figura; la fel lungimile de unda b. Descrieti functionarea amplificatorului optic. c. Care sunt avantajele sale ? Ce anume explica proliferarea sa in
ultimul deceniu ?
O raza de lumina de putere relativ mare este combinata cu semnalul de intrare folosind un cuplor selectiv
de in lungimi de unda.Semnalul de intrare si lumina de excitatie trebuie sa fie la lungimi de unda
semnificativ de diferite.Lumina mixata este ghidata spre fibra , a carui miez e dopata cu ioni de erbium iar
aceasta lumina de mare putere excita ionii pana la starea de inalta-energie.Cand atomii de erbium
excitati intalnesc fotonii semnalului ,acestia emit o parte din energia lor semnalului de intrare si revin la
starea low-energy.Energia emisa e sub forma de fotoni de aceeasi faza si directie cu cei a semnalului de
intrare.Acest proces are loc doar pentru anumite lungimi de unda , descrise la punctul a.
c. Care sunt avantajele sale ?
Aceste amplificatoare sunt foarte folosite pentru cablare a fibrei pe distante lungi cum ar fi cabluri
transoceanice eliminand astfel necesitatea utilizarii repetoarelor de-a lungul cablurilor.
55. Splice-uri si conectoare :
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
Definiti pierderile prin reflexie in jonctiune/imbinare. In marimi absolute si dB. Ordine de marime ?
Principalele pierderi introduse de conectoare sunt pierderi Fresnel (reflexie) inerente în cazul separării
sau tăierii suprafeţelor de fibră optică.
La trecerea unei raze de lumină prin suprafaţa de separare dintre două medii omogene cu indici de
refracţie diferiţi, pe lângă fenomenul de refracţie propriu-zis discutat anterior, mai are loc şi o reflexie a
unui anumit procent din fluxul incident iniţial, fenomen cunoscut ca şi reflexie (pierdere) Fresnel. Acest
fenomen poate fi observat şi în viaţa de zi cu zi, privind printr-un geam obişnuit şi observând ca acesta
reflectă o pare din lumina incidentă.
Legea formulată de Fresnel spune că din fluxul total Φ al unei raze incidente OR1, o cantitate Φ*T suferă
o refracţie trecând în celalalt mediu (raza R1D’), iar o alta cantitate Φ*R se reflectă înapoi în mediul din
care a provenit (raza R1R2), unde valorile lui R şi T sunt date de ecuaţiile 6 si 7:
2
12
12
nn
nnR (6)
(7)
Fig.4 Ilustrarea propagării reflexiilor (pierderilor) Fresnel prin fibra optică
În punctul R2 se va produce acelaşi fenomen, care se va repeta mai departe de-a lungul fibrei, rezultând
o cale O-R1-R2-R3- … de propagare a luminii prin pierderi Fresnel. Însă pentru valorile tipice ale indicilor
de refracţie n1 şi n2 ale fibrelor optice, valoare lui R este foarte mică, şi cantitatea de lumină care se
transmite de-a lungul traiectoriilor de tipul O-R1-R2-R3- … scade în progresie geometrică la fiecare
reflexie în punctele R1, R2, R3 …, devenind după o scurtă distanţă neglijabilă.
La consultatii a dat si urmatoarea formula: Pr/Pi=R [%] ; R=10 logR.
56. Cuploarele prin fuziune pot functiona ca in figura si
R1T
n1>n2
na=1
D
D’
n1
n2
na
O
Φ
R1
R2
D’’
R3
Φ * T
Φ * R
Φ * R2
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
a. in alte moduri. Dati mai multe exemple. b. Pe ce se bazeaza aceste cuploare ? Care este
ideea procedeului de cuplaj ? c. Caracterizati cuploarele prin
fuziune. Descrieti modul de realizare, la cate fibre se aplica (min/max) definiti coeficientul de divizare,
discutati efectele tensiunilor mecanice, costul.
Acestea reprezinta niste cuploare in stea .Primul exemplu este un cuplor stea directional care realizeaza
un mixaj intre toate intrarile si apoi le distribuie pe toate iesirile.Aceste cuploare sunt bidirectionale
deoarece pot distribui in orice directie.Acest cuplor se obtine prin fuziunea mai multor fibre prin rasucire
si apoi incalzire , timp in care se va aplica o tensiune la cele doua capete.Fibrele se topesc si se unesc
devenind astfel mai subtiri pe masura ce se aplica tensiunea la capete.
Al doilea exemplu este o stea reflectoare , obtinuta tot prin acelasi proces de rasucire si topire.diferenta
fata de primul este ca e non-directional.Un semnal aplicat la oricare intrare se va reflecta spre toate
porturile de iesire.Practic are la capat o oglinda formata prin indoirea fibrelor si rasucirea lor.
Avantajele lor. Folosite pentru retele cu mai mult de 3-4 terminale.Acestea au nevoie doar de un sg
conector de intrare si sufera doar un singur excess-loss.Cu cat sunt mai multe terminale cu atat
avantajele dpdv al pierderilor sunt mai bune
59. În figură este prezentată schema de principiu a modulatorului electro-optic.
Sursa: Wikipedia, name : nea0404TF6fig
Cum funcţionează modulatorul ? Pentru nota 1 : O caracteristica de transfer clară, cu efectul tensiunii de
comandă.
Nu citiţi schema ! Adica nu scrieţi in raspuns ce conţine schema – Se vede !
Aceste dispozitive sunt folosite pentru modularea unui fascicul de lumina.Semnalul de intrare il reprezinta
modulatoarea iar cei doi electrozi de radiofrecventa sunt stimulati pentru a creea un semnal purtator.Prin
interferente vom avea la iesire un semnal axat pe frecventa purtatoare RF cu doua benzi laterale ce
contin defapt semnalul de intrare.Acest dispozitiv este folosit pentru transportul informatiei de intrare(utila)
prin radiofrecventa.
60. Routere integrate cu reţele de difractie AWG – Array of Wave-Guides. Ideea/functionarea si modul de
realizare.
Waveguide Grating Routers
Poate avea o intrare multi-canal pe un singur port şi poate separa canalele pe diferite porturi de
ieşire. Poate combina mai multe intrări, cu lamda diferite, de la diferite porturi de intrare în
acelaşi port de ieşire. Poate opera bidirecţional. Se poate conecta ca şi multiplexor optic add-
drop.
Este bilateral simetric şi oricare dintre părţi poate fi in sau out. Etajele de in sau out sunt formate
din cuploare stea numite free space couplers . Regiunea de difracţie este un set de ghiduri de
undă paralele de diferite lungimi. Aceste ghiduri de undă sunt depărtate destul unul de altul a.î.
câmpul evanescent al unui ghid sa nu se extinda spre alte ghiduri. Astfel nu se face o cuplare de
putere între ghidurile din regiunea de difracţie. La intrare, o intrare monomod poate fi cuplată la
un nr mare de moduri în regiunea free space. Aceste moduri vor fi cuplate apoi la ghidurile de
undă din regiunea de difracţie deoarece există atât de multe moduri implicate, incat puterea
cuplată de la orice intrare la fiecare ghid de undă în regiunea de difracţie este egală. Totuşi
distanţa de la oricare port de intrare la fiecare ghid de undă al reţelei este diferită. Asta înseamnă
că la intrarea în regiunea de difracţie există diferenţă de fază între modurile originale, pentru
acelaţi port de intrare. Regiunea centrală a cuplorului funcţionează ca o grilă deşi nu este o grilă
ci doar funcţionează ca una. Ghidurile de undă din regiunea grilei sunt suficient de depărtate a.î.
puterea nu se poate cupla de la un ghid la altul. Lungimea fiecărui ghid diferă de la un vecin la
altul cu un delta fix. Acest fapt duce la o diferenţă de fază între semnale când ajung la cuplorul
stea destinaţie.
61. Pentru un sistem de comunicaţii multi-λ, a. definiti functia Add and Drop ( extracţie si inserţie de λ) si b. dati o schema care rezolva acest deziderat.
For a multi-λ communication system a. define the common Add and Drop function, and b. present a specific schematic to perform that.
An add-drop multiplexor adds and/or removes a single channel from a combined WDM signal without interfering with the other channels on the fibre. This function is illustrated in Figure 319. There are several devices which may perform this function such as: 1. Array waveguide gratings 2. Circulators with FBGs 3. A Cascade of MZIs
62. Circuitul din figura reprezinta schema bloc a unui transceiver recent.
dupa Stratos, UK.
a. Identificati partile importante. b. Explicati rolul lor.
b. a) Partile componente sunt : preamplificator , postamplificator , etaje diferentiale . Emitator ,
receptor , controller .
c. b) Amplificatoarele realizeaza o amplificare a semnalelor pentru a le adduce la nivelul optim .
Etajele diferentiale sunt folosite pentru ajustarea vitezei de transmisie / receptive . Un
transceiver e o component care cuprinde atat un transmitator cat si un receptor , aceste doua
entitati folosind aceleasi componente(au componente commune). Daca nu am avea parti
commune , atunci dispozitivul s-ar numi transmitator-receptor .
63. In imaginea din figura este reprodusa variatia puterii optice de semnal in lungul fibrei optice, asa cum
a fost ea determinata cu OTDRul.
SIUC - photocourtesy of Tektronix, Inc.
a. Descrieti evenimentele ce va sunt cunoscute. b. Deduceti atenuarea specifica a fibrei.
64. Schema-bloc din figura reprezinta un emitator de fibra clasic. Explicati rolul componentelor si
functionarea.
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
Input Buffer -> logica de viteza Modulatorul -> ataca catodul, in punctual catodului avem suprapunere de efecte ,face ca lumina sa fie in ritmul datelor de la intrare Catod-laser -> are loc suprapunerea de efecte Bias current generator -> primeste comanda de modificare a curentului,pentru a se marii stralucirea laserului,modulatorul ciupeste cand e “0” si adauga cand e “1” Dioda monitor -> genereaza un current de fotodioda Signal Conditioner -> ofera informatii despre punctual static Duty Cycle -> factor de umplere se comnda automat a.i puterea medie optica sa fie constanta
65. Pentru receptorul de fibra din figura urmatoare a. explicate functionarea; b. explicate rolul fiecarei componente.
C-COR – Data sheets, catalog
RF Out : 46 – 870 MHz, RF Mon : – 20 dB. c. Cum semnalul este in mod evident slab, cum de
prevede proiectantul un atenuator pe calea directa? Nu e impropriu ? d. Cat reprezinta minus 20dB ?
Testarea receptorului
La intrare se aplică un flux optic modulat în amplitudine OOK – on-off-keying
Noduri optice pentru HFC standard cu dublă cale
Aceste dispozitive recepţionează semnalul optic de pe o fibră şi îl convertesc în semnal
RF, folosind un singur receptor. Apoi modulul amplificator de RF măreşte nivelul semnalului de
pe calea directă. Semnalele RF de întoarcere de pe cablul coaxial intră în modulul amplificator
prin porturile de intrare/ieşire. După ce semnalele sunt combinate, transmiţătorul de întoarcere
(de cale inversă) converteşte semnalul de RF în semnal optic şi îl trimite înapoi în headend la un
receptor de cale inversă.
Fig. I.9. N.O. pentru HFC dublă cale
Urmeaza IDP (Integrated Detector/Preamplifier) este un detector ce conţine o fotodiodă
PIN şi un amplificator transimpedanţă; acesta din urmă se foloseşte imediat după fotodetector
din considerente de zgomot redus şi bandă largă.
Receptorul – realizează conversia semnalelor optice în semnale electrice. Acesta estecompus
dintr-un cuplor de fibră , un detector de lumină (fotodiode, fototranzistoare) şi un circuit de interfată
optoelectronică
66. Diagrama din figura prezinta trei dintre cele mai utilizate tipuri de fibre optice.
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
a. Caracterizati-le. Prin ce difera ? Interpretati figura. b. Cum sunt realizate ? c. Definiti fibra cu
caracteristică de dispersie cu maxim plat si desenati vizibil (si clar), direct pe figura, aceasta
caracteristica.
R:Diagrama din figura prezinta 3 dintre cele mai utilizate tipuri de fibra optica
Z=directia de propagare lumina
Indicele trebuie sa aiba dubla treapta
O caracteristică importantă a unei reţele de amplificatoare cu fibră optică este planitatea câştigului care
este determinată de excursia câştigului între canalele multiplexorului (WDM) şi respectiv de lărgimea
spectrală a câştigului.
Excursia câştigului între canalele multiplexorului este daterminată de variaţia câştigului cu lungimea de
undă într-o anumită bandă dată care în general este situată în jurul câştigului maxim. Prin minimizarea
excursiei câştigului amplificatorul funcţionează în regim de câştig plat.
68. La o reţea de difracţie folosită ca deflector (reflector cu un unghi diferit de 1800 ), se cere : a.
figura (setup-ul), explicaţia comportării b. este aceasta un WSC (wavelength selective coupler) ? Daţi
caracteristica de transfer în frecvenţă (sau in λ).
Southern Illinois University, Carbondale, EST 302 Lectures
cu legenda: • Muxes/Demuxes wavelengths in the same
window, • Channel separation less than 1 nm.
a. Definiti multiplexarea in domeniul lungimilor de unda ( si grafic). Ce fel de WDM e acesta ? b.
Denumiti aplicatia, deduceti functionarea, explicati importanta sa intr-un sistem modern de comunicatii. c.
Reprezentati separat functia reciproca celei din figura ( denumiti-o). d.
sugerati un dispozitiv care se comporta ca Filtrul Dielectric din figura.
a)schema retelei de difractie
Difracția constă în esența din ocolirea de către lumină a obstacolelor când dimensiunile
acestora sunt comparabile, ca ordin de mărime, cu lungimea de undă a radiațiilor
folosite.
Pe ecranul E2 se obține o imagine formată dintr-o succesiune de benzi (franje)
luminoase alternate cu benzi întunecoase dispuse paralel cu fanta.
Notații consacrate utilizate:
S - izvorul de lumină monocromatică
L1 - lentilă convergentă - transformă fasciculul convergent în fascicul paralel (undele
sferice devin unde plane)
MN - fantă din paravanul E1
L2 - lentilă ce focalizează lumina difractată
Datorita difractiei nu exista o frontiera neta între regiunea de umbra si regiunile
luminoase atunci când lumina este incidenta pe obstacole de dimensiuni mici, iar în
spatele obstacolului apar franje de difractie (distributia intensitatii luminii între valori
maxime si minime).
a. Definiti multiplexarea in domeniul lungimilor de unda ( si grafic). Ce fel
de WDM e acesta ? b. Denumiti aplicatia, deduceti functionarea,
explicati importanta sa intr-un sistem modern de comunicatii. c.
Reprezentati separat functia reciproca celei din figura ( denumiti-o).
d. sugerati un dispozitiv care se comporta ca Filtrul Dielectric din figura
a) Multiplexarea in lungime de unda sau WDM (Wavelength Division Multiplexing)
consta in faptul ca se transmit concomitent pe o fibra optica cateva canale de
informatie la diferite lungimi de unda, permitand astfel o utilizare maxima a fibrei
optice.
In cazul WDM se utilizeaza la un capat al retelei un multiplexor, iar la celalalt un demultiplexor,
comunicatia facandu-se pe o singura pereche de fibre.
In WDM transmitatoarele optice contin lasere reglate pe lungimi de unda specifice cu filtre
optice la iesire, permitandu-se astfel o multiplexare pasiva a semnalelor optice intr-o singura
fibra.
Daca se modifica unghiul cu care raza incidenta cade pe reteaua de difractie, se modifica si unhiurile
undelor deflectate intr-un mod controlat.
Da, este un WSC deoarce poate combina/desparti lumina la diferite lungimi de unda.
69. a. Reprezentati un link optic punct la punct si definiti toate evenimentele care contribuie la bugetul de flux. b. Dati ecuatia bugetului de flux si c. sugerati valori tipice pentru toti termenii ecuatiei.
b) Cea mai importanta ecuatie folosita in proiectarea unui sistem de transmisie prin fibra optica se
numeste buget de flux:
10lgPT/SR=ATC+N ACC+ACR+A0 L+AA+AM
unde:
PT= puterea optica furnizata de sursa de radiatie a emitatorului;
PR= puterea optica care ajunge la fotodetectorul receptorului;
SR= pragul de sensibilitate al fotodetectorului;
ATC= atenuarea de la cuplajul emitator-fibra;
ACR= atenuarea de la cuplajul fibra-receptor;
ACC= atenuarea unei imbinari dintre doua tronsoane de fibra;
N= numarul de imbinari (N= nr. tronsoane de fibra-1; L tronson= L/(N+1));
A0= atenuarea pe unitatea de lungime a fibrei [dB/km];
L= lungimea totala a fibrei;
AA= atenuari aditionale (degradare+conectica+proiectare+margine de intretinere);
AM= marginea de flux.
AM=10logPR/SR
La proiectarea unui sistem dat, in care lungimea L este fixa, se aleg celelalte marimi care depind de tipul
sursei de radiatie folosit, fotoreceptorului, fibrei, conectorilor folositi etc. astfel incat sa obtinem o
margine de flux AM pozitiva pentru ca transmisia sa poata fi posibila. Cu alte cuvinte este necesar ca
fluxul optic PR care ajunge la fotodetector sa depaseasca pragul de sensibilitate SR al acestuia. Exista si o
limita superioara pentru care raspunsul fotodetectorului sa fie liniar. Cu cat aceasta margine de flux este
mai mare, cu atat probabilitatea de aparitie a erorilor in transmisie este mai mica. Pin= puterea optica la
intrarea in fibra si Pout= puterea optica la iesirea din fibra difera de PT, respectiv PT datorita atenuarilor
de cuplaj ATC, respectiv ACR:
ATC=10logPT/Pin
ACR=10logPout/PR
70. For a photonic source define the directivity characteristic and the radiation angle. How is
that taken into account for a Burrus diode coupled to an optical fiber ?
Caracteristica de directivitate a LED-ului indicå, variatia intensitåtii de emisie aradiatiei în functie de
devierea unghiularå de la axa opticå, adicå graficul dependentei strålucirii B în functie de unghiul θb fatå
de axul optic al LED-ului, figura 5.4.
Fig. 5.4 Dependenta strålucirii de unghiul θ
Unghiul de radiatie al LED-ului se defineste ca fiind unghiul la care
strålucirea scade la jumåtate din valoarea maximå (scade cu 3 dB).
71. Explain the way light is passing from one waveguide to other waveguide/waveguides inside
a coupler.
Am luat exemplul cu cuplor selective.
Light of two different wavelengths on different input fibres can be merged (combined) onto the same
output fibre.
As mentioned in previous sections the coupling length is wavelength dependent. Thus the shifting of
power between the two parallel waveguides will take place at different places along the coupler for
different wavelengths. All we need to do is choose the coupling length carefully and we can arrange for
loss free wavelength combining or splitting.
72. The image shows an optical switch.
Explain its operation. Comment performances.
73. What do you think ‘leaky’– or evanescent-modes are ? Do they play any role in the light
propagation through the guide ? Good or detrimental ? Is the numerical aperture affected
(altered) by the leaky-modes ? Try to introduce this way the ‘stabilizing length’.
Când lumina suferă fenomenul de reflexie internă totală, o perturbaţie
electromagnetică (undă evanescentă) nu pătrunde prin interfaţa
reflectătoare. Amplitudinea câmpurilor evanescente scade exponenţial cu
distanţa de la interfaţă şi în mod normal acestea nu se pot propaga în
mediul cu indice de refracţie mai mic. Ca urmare, o parte din puterea
undelor se pierde determinând o atenuare mai mare.
74. Take the typical optical transport system in the Figure :
John Strand, Kaminow 2001
a. Try to explain as much as possible about the schematic. Give names to all blocks. Please
don’t ’read’ the schematic. Explain its function / operation.
b. Justify the presence of OAs.
c. Typical magnitudes of various parameters are required : distances, gains, levels.
Esenţa tehnologiei WDM constă în faptul , că pe o fibră optică concomitent se
transmit cîteva canale de informaţie la diferite lugimi de undă , ce permite de a
utliza maxim efectiv fibra optică . Tehnologia WDM permite de a mări de multe
ori capacitatea de transmisiune a fibrelor optice fără a instala cabluri noi şi fără
instalarea dispozitivelor noi .
Fiecare emiţător laser în sistemul WDM emite semnal pe o singură frecvenţă
data . Toate aceste semnale sînt necesare de multiplexat într-un semnal de bază .
Dispozitivul care îndeplineşte această funcţie se numeşte multiplexor optic MUX .
Dispozitivul analogic de la alt capăt al liniei de legătură divizează semnalul de bază
în canale aparte şi se numeşte demultiplexor DEMUX . Perechea multiplexor /
demultiplexor este de bază pentru sistema WDM .
Amplificatoarele EDFA asigură amplificarea nemijlocită a semnalelor optice ,
fără transformarea lor în semnale electrice şi invers , deţin un nivel de zgomot mic
, iar diapazonul de lucru a lungimilor de undă practic corespund cu ferestrele de
transparenţă a fibrelor
c.
The first is an optical fiber with very low loss in the wavelength range of 1530 to 1570 nm. A second key product is an erbium doped fiber amplifier (EDFA) which amplifies each of up to 100 wavelength channels identically every 100 kilometers in order to overcome the transmission loss in the optical fiber. Optical amplifiers operate based on the stimulated emission process. Each signal photon stimulates the emission of 10 to 100 or more identical photons from erbium atoms with electrons excited to a high-
energy state through the absorption of photons at wavelengths of either 980 nm or 1480 nm. Due to stimulated emission, the amplified output signal matches both the wavelength and pulse shape of the input signal. A third key product is the signal generating transmission laser. Each signal laser emits light at a single precisely defined wavelength. Each wavelength channel requires a separate signal-generating transmission laser. These are generally spaced on 100 GHz or 200 GHz spacings across the 1530 to 1570 nm gain bandwidth of the EDFAs. Up to approximately 100 wavelength channels provided by 100 distributed feedback semiconductor lasers can be used. A fourth key product is a wavelength multiplexer. This allows the insertion of all the separate wavelength laser signals to be combined into a single fiber. Narrow band dielectric stack filters are generally used to combine the separate wavelength signals into one fiber. At the opposite end of the system from a transmission laser, a wavelength demultiplexer (which is a mirror image of the multiplexer) separates the signals into separate wavelengths of light. Each wavelength then impinges on a fifth key product, the light receiver. Generally, the receiver (which converts each wavelength channel back into electricity) consists of a PIN photodiode or avalanche photodiode and associated high-speed electronics to interface the signal into the computer or electronic network.
75. By using the drawing in the Figure, explain opical cable behavior with temperature :
Stephan Gistvik, Optical Fiber Theory, 2002
Some technical data are of interest (name of the mechanical parts, the role they play, what is
the position of the tubes in length, Tmax, Tmin).
76. Define the following optical components by explaining clearly their operation :
a. polarizers, b. isolators, c. optical modulators.
Un polarizator este un filtru optic care trece lumina de o
polarizare specifica şi blocheaza unde de alta polarizare
Poate converti un fascicul de lumina de
polarizare nedefinita sau amestecata într-un fascicul cu
polarizare bine-definita ..
Tipuri commune
de polarizatoare sunt polarizatoare liniare si polarizatoare circulare.
Utilizate in aplicatii cu fotografie si LCD displays tehnology.
Un izolator optic(sau diode optica), este o
componentă optica, care permite transmiterea de
lumină într-o singură direcţie. Acesta este de obicei folosit
apentru a preveni feedback-ul nedorit, într-
un oscilator optic, cum ar fi cavity laser .
Funcţionarea dispozitivului depinde de efectul
Faraday (care, la rândul său,este produs
prin efect magneto-optic), care este folosit în componenta
principală, rotatorul Faraday.
Modulatorul optic este dispozitivul ce permite
manipularea proprietăţilor luminii, de obicei a razei de
lumină(de exemplu a razei LASER).În dependenţă de ce
proprietate a semnalului dorim să controlăm, întîlnim
modulatoare ce răspund de modificarea intensităţii, fazei
şi a polarizării. Nivelul de performanţă a modulatoarelor optice depind în
mare măsură de diapazonul lungimilor de undă, rata de date, pierderile la intrare,
diapazonul frecvenţei modulate, timpul de acţiune ş.a.
79. Take the drawing in the picture illustrating fiber propagaton :
David Large, James Farmer, Broadband Cable Access Networks, 2009
a. Put the right words where they are missing. b. Explain this behavior / trajectories.
80. The circuit in the picture shows a recent transceiver block schematic.
dupa Stratos, UK.
a. Identify the main parts. b. Explain their role.
81. a. Define fiber optic attenuation. Give some typical values and the spectral characteristic.
Also plot the water-peak fiber on it. b. How much is : 3dB, 6dB, 10dB, and 20dB of attenuation
? (formula, computation).
82. a. Define PMD – Polarization Mode Dispersion. An explicit drawing required. b. What
is its significance with modern optical communications ?
Diferenţa în timpul de sosire a două moduri de polarizare se numeşte polarizare a modul de dispersie, PMD, şi se măsoară în unităţi de picosecunde (ps).
b. What is its significance with modern optical communications ?
Modul de dispersie polarizare (PMD) devine din ce în ce mai mult o limitare serioasă a ratei de
transmisie. Problema nu este atât de acută pentru fibre noi, care au acum specificatii clare
pentru valori scăzute ale PMD, ci mai degrabă pentru sisteme, care au fost instalate în urmă
cu mai multi ani. În aceste sisteme, PMD pe o legatura optica poate atinge valori foarte
mari (mai multe măsurători de zeci de picosecunde pentru link-uri de mai multi kilometri, au fost
raportate). Într-un astfel de caz, este imposibil să facem upgrade la rata de
transmisie pe această legătură într-un PMD fără un sistem de compensare. În prezent însă, nu
exista nici compensator disponibil comercial de PMD, deşi sunt multe grupuri de lucru pentru a
le dezvolta. Prin urmare, atunci când un operator se confruntă cu o legătură cu PMD mare,
operatorul de telecomunicatii are doar două posibilităţi: fie nu foloseşte această
fibră ,sau inlocuieste tot cablul de fibre optice. Nicisoluţie este cu adevărat satisfăcătoare, cu
atât mai mult, deoarece, în general, PMD ridicat este cauzat doar de una sau câteva
secţiuni problematice.
83. Take the optical node in the Figure :
Semiconductor Optoelectronics, 2009, Rajeev J. Ram, MIT
The two horizontal thick lines belong to a double ring structure.
a. Explain as much as possible about the schematic. Please don’t ’read’ the schematic. Explain
its function / operation. b. Justify the presence of OAs. c. What
about redundancy ? d. What is the name of the provided function (taking out
and puting in signals). Be concise, pls.
84. The drawing in the next Figure shows some tube buffers in a fiber cable. a. What is the main
role of the tube ? b. What would be the allowed elongation with/without a tube ? c. what do they
fill the buffer with ? What for ?
Stephan Gistvik, Optical Fiber Theory, 2002
85. Optical Time-Domain Reflectometry – OTDR: the principle.
OTDR- Optical Time-Domain Reflectometry- este o tehnica de masurare utilizata
pentru a determina caracteristicile electrice ale liniei prin observarea formelor de
unda reflectate. Analiza incepe cu propagarea unui impuls de energie intr-un
sistem (energia se injecteaza in fibra optica) si prin observarea ulterioara a energiei
reflectate de sistem. Prin analizarea marimii, duratei si formei formei de unda
reflectata, natura variatiei impedantei in sistemul de transmisie pot fi determinate.
Sunt folosite pentru marea majoritate a măsurătorilor şi este mai mult sau mai puţin
instrumentul universal de măsurare a f.o. este folosit pentru controlul calităţii
cablurilor, pe tambururi şi după montare, determinarea pierderilor lipiturilor,
verificarea unei instalări, şi detectarea erorilor.
Funcţionează pe baza propagării luminii în f.o. pe durata unui interval de timp.
Într-un generator de impulsuri, impulsurile electrice scurte cu intervale de timp
specifice sunt generate. Impulsurile electrice sunt transformate în impulsuri
luminoase în dioda laser. Un impuls de lumină trece printr-un cuplor direcţional
înainte de a fi trimis pe fibră. Deoarece fibra nu este complet transparentă o
anumită cantitate de lumină va fi returnată în instrument datorită rayleight
scattering sau reflexiilor. Lumina returnată este detectată de o fotodiodă cu
avalanşă. Semnalul de la APD este amplificat de un amplificator şi procesat de
microprocesor. Semnalul optic este slab şi procesul este deci repetat de mai multe
ori pt a furniza o bază pentru o valoare medie
86. Define the following optical components by explaining clearly their operation :
a. AWG routers ( AWG = array of waveguides) b. circulators c. transceivers.
a. AWG routers ( AWG = array of waveguides) -este unul dintre cele mai
importante dispozitive disponibile pentru sistemele WDM. Principiul de
fucntionare este ilustrat in urmatoarea figura:
De obicei sunt demultiplexoare (avem la intrare o singura lungime de unda si la
iesire avem mai multe). Se fac mai multe arce, diferite intre ele, fara a exista 2 la
fel si fara nici o alta masura speciala ne rezulta N lungimi de unda.
b. circulatoare - sunt cu 3, 4 sau 5 porturi. Pe componenta e marcat un sens
preferential.
In exemplul acesta, fiecare lungime de unda este separat de fluxul multiplexat. La
intrare intra mai multe lungimi de unda in primul circulator . El reflecta lungimea
de unda selectata inapoi in circulator, dar permite celorlalte lungimi de unda sa
treaca. Cu mai multe tipuri de circulatoare, operatia poate implica o atenuare de 1
dB sau mai putin. Lungimile de unda selectate, trec catre iesire. Toate celelalte
lungimi de unda merg catre urmatorul circulator. Lungimile de unda individuale
sunt demultiplexate la fel ca prima.
c. transceivers- este un bloc care contine si emitator si receptor care sunt
combinate pentru a imparti circuite comune sau o singura carcasa. Atunci cand nici
un circuit nu este comun intre functiile transmitatorului si a receptorului,
dispozitivul este un transmitator-receptor. Un comutator eletronic permit
transmitatorului si receptorului sa fie conectate la aceeasi antena si sa previna
iesirea transmitatorului sa produca daune receptorului. Cu un transciever de tipul
acesta, este imposibil sa se primeasca semnal cand se transmite. Acest mod este
numit half-duplex. Transmisia si receptia,
87. Using the following picture [1] a. explain the total internal reflexion. Why is the evanescent wave represented by an interrupted line? b. Now, derive the complementary
situation, when n2 > n1. 2. The drawing in the
picture shows the principle of the Fresnel lens [1]. Explain the image considering that :
a. this is a cross-section through a 3D-lens. Show a schematic 3D representation. b. The operation. What are the advantages of the Fresnel lenses ? c. What is different
for a Fresnel lens integrated in a slab waveguide ? What are the main applications ?
88. The follwing Figure presents an optical system based on a Thorlabs Lens Tube [3] plus some fiber
optics. By using the setup one might collimate a larger laser beam into the fiber core.
a. Explain the picture. Demonstrate the beam shape/ /trajectory (colored in red → grey).
b. What is a GRIN lens ? c. How does the iris act upon the beam ? d. Imagine another application for this setup.
89. The following picture presents a 2 x 2 coupler using strip-waveguides.
Explain its operation in both cases. What is the significance (the role) of the portion noted L0, and L0/2
respectively?
Y-couplers are very difficult to build in fibre technology but very easy in planar waveguide technology. A planar Y-coupler is shown in Figure 142. These are extremely efficient at splitting light. Light entering at port 1 will be split equally between ports 2 and 3 with almost no loss. However light entering at port 2 will lose half its strength (3 dB) before leaving at port 1. This is perhaps surprising, but it is necessary from theory and in practice real devices operate this way (see 5. .1.1, “The Principle of Reciprocity” on page 189). Y-couplers are very seldom built as separate planar devices. Connecting the device to fibre is costly and a lot of light is lost in the connections. However, y-couplers of this kind are used extensively as part of more complex planar devices.
91. a. Define WDM multiplexing and demultiplexing. b. Draw a passive setup able to work as WDM or
WDD, and explain its functionality.
a. Define WDM multiplexing and demultiplexing. b. Draw a passive setup able to work as WDM or WDD, and explain its functionality.
wavelength-division multiplexing (WDM) is a technology which multiplexes a number of optical carrier signals onto a single optical fiber by using different wavelengths (i.e colours) of laser light. This technique enables bidirectional communications over one strand of fiber, as well as multiplication of capacity.
Demultiplexing the Light There are three generic approaches to demultiplexing: 1. Split the mixed light up into many mixed outputs (one per required output port) and then filter each port individually. 2. Split off a single channel at a time. 3. Demultiplex the whole bundle of optical channels in one operation.
92. The integrated optical circuit in the picture is an electro-absorption modulator. a. how does it operate? b. what are the 3 cables/connectors providing ? (what signals are they carrying ?)
a) Una dintre problemele mari ale modulatoarelor este viteza maxima de modulatie . Efectul capacitive si alte efecte limiteaza viteza de modulatie . Un modulator ,,electro absorbtion” este format dintr-un laser DFB si un modulator integrat , puse pe acelasi cip integrat . Laserul este pornit mereu , si modulatia este facuta prin variatia proprietatii de absorbtie. Regiunea de absorbtie permite sa treaca numai o mica cantitate de current , si este mult mai rapida decat daca am face o comutatie a curentului de conductie catre regiunea activa sau nu .
b) Cei 3 conectori ne dau : ,,drive current” , ,,modulation current” , si iesirea care constituie raza de lumina.
93. a. Draw a typical point-to-point optical link, and define on it all ’events’ contributing to the flux budget. b. Give the complete flux budget equation, and c. Suggest typical values for all terms in the equation.
a)
b) flux budget equation = system insertion losses + flux margin
95. WGR – Waveguide Grating Routers or AWG –
Arrays of Waveguides Routers
. WGR – Waveguide Grating Routers
Se mai numesc si AWG – Array waveguide Gratings . Reprezinta una dintre cele mai importante inovatii
in domeniul WDM (wavelength division multiplexing) . El realizeaza urmatoarele functii :
- Preia de la intrare un semnal cu mai multe lungimi de unda intr-un singur port si separa
canalele la iesire , fiecare pe cate un port diferit
- Multiplexeaza mai multe lungimi de unda pe un singur port
- Poate opera bidirectional
- Poate fi conectat ca si un multiplexor add-drop
Etajul de intrare si cel de iesire constau in cuploare de tip stea numite FSC . Regiunea de conductie este
formata dintr-un set de ghiduri de unda paralele , la lungimi de unda diferite .
96. The photos in the Figure represent cylindrical lenses [1].
a. Explain their operation. Be explicit, even by directly drawing on the Figure. Clarity please ! b. What kind of lens is provided at the output of a laser diode ? Why is it necessary ? Which lens in the picture is of that kind ?
97 What is a prism coupler used with planar guides, how is it made, how is it working ? Use a drawing to
explain it clearly.
Cuplor de prisma a fost primul dispozitiv folosit
pentru insera o parte considerabila a puterii
conţinute de raza laser intr-un film subţire fără a fi
nevoie de slefuire de precizie de la marginea
filmului, si fara aliniere a fasciculului. Folosind un
cuplaj prismă, fasciculul cuplat intr-un film subtire
poate avea un diametru de sute de ori grosimea
peliculei. Inventia de cuplare a contribuit
lainiţierea de un domeniu de studio cunoscut sub
numele de Optica integrata. Conceptele care stau
la bazafuncţionării fizice a cuplare sunt descrise
mai jos. Raza intră în partea de fata a prismei şi loveşte stratul de tunelare la o distanta cu ceva mai mult
de jumătate de lăţimea fascicului departe de pe faţa opusă faţă de intrare prismei. Clasamentul de indici
de refracţie din cele patru regiuni de cuplare combinate, precum şi structura ghid de undă trebuie să fie,
după cum urmează: indicele de refracţie a sticlei cea mai mica, urmatorul este ghidul si cea mai mare
indicile ale prismei. Functionarea se bazeaza pe teorema reciprocitatii.
98. The photo [2] in the Figure shows the coupling of a laser beam into a planar guide, and light-
transmission to the guide end facet.
a. How is the propagation mode influenced by the laser position ? b. Why is the trajectory brightness progressively fading ?
b. The photo [2] in the Figure shows the coupling of a laser beam into a planar guide, and light-
transmission to the guide end facet.
a. How is the propagation mode influenced by the laser position ?
b. Why is the trajectory brightness progressively fading ?
a.) Cand lumina este inserata in fibra, ea este refractata. Valuare sinusoidala a unghiului de
acceptanta se numeste aperture numarica si se defineste ca: sin β =
. Totusi, unghiul
prin care poate sa intre lumina este tridimensionala, deci ughiul este unghiul unui con, numit
conul de acceptanta. Deoarece indicele de refracţie al unei fibre, cu un profil
de index gradat variază în funcţie de
distanta din centrul fibra n (r), unghiul de acceptare, de asemenea, variază în funcţie de lumina
care intra fibre. Unghiul de acceptare este, prin urmare, o funcţie de r cum se arată în
următoarea formulă:
Acest lucru înseamnă că unghiul de acceptare este cel mai mare in apropierea centrului fibrei, cu
o reducere gradual a valorii faţă de axa. Pentru o fibra standard cu indicele gradate, apertura
numerica este: 0.206. Accest lucru duce la un ungi de 12 grade.
b.) Datorita dispersiei.
99. a. What is birefringence ? Give the definition. What is birefringence good for ? b. Present an integrated device using birefringence to separate polarities.
Birefringenţa, sau refracţie dublu, este de a descompune o raza de lumina în două raze atunci
când treceprin anumite materiale anizotrope, cum ar fi cristale de calcit sau nitrura de bor.
Birefringenţa este utilizat pe scară largă în dispozitive optice, cum ar fi ecrane cu cristale
lichide,modulatoare lumina, filtre de culoare, plăci de unde etc, de asemenea, joacă un rol
important in generarea armonicii a
doua şi multe alte procese neliniare.
Utilizare la un microscop optic,
unde efectul este folosit cu ajutorul
unui cristal.
100. a. What is an intensity-modulator ?
How can it be done by using a Mach-
Zehnder interferometer ?
b. Explain the operation / modulation on
that drawing. c. Why is the modulator
currently integrated with the laser it
modulates on the same chip ?
Interferometrul Mach-Zender
consta dintro config stabile a un unui splitter si un combiner conectate prin intermediul a doua ghiduri de
unda. Converteste diferenta de faza create de cele 2 ghiduri de unda in dferenta de amplitudine.Principiu
de functionare: semn de intrare e impartit cu un splitter y in 2 directii,in jumatate.(polarziarea nu e
afectata).Daca nu e intarziere de fza,sem e recombinata in jonctiunea y(cuplor) imediat dup ace lumina
iese din dispozitivc.deoareca semn de fie care brat sunt coerente unu cu celalalta pierderea de 3db nu
are loc.cand e o intarziere de faza la cuplorul y,sem vor fi defazare,iar la recombinare se va pierde
putere.daca diferenta de faza e de 180 iesire este 0,daca este 0 semnalul e fara pierdere.diferenta de
faza la destinatie poate fii cauzate de o diferenta mare de lung de unde intre brate sau de o dif de lung
optica. interferometrul e constr dintr-un material lcare isi sch IR sunt infl c el. Schimbare IR-ului are ca
efect sch in viteza de propagara,adica de faza.Se foloseste astefel:pt scg mici de IR=>sch mari de
amplit.Pt material se foloseste LiNiO3.
100. a. What is an intensity-modulator ? How can it be done by using a Mach-Zehnder interferometer ? b. Explain the operation / modulation on that drawing. c. Why is the modulator currently integrated with the laser it modulates on the same chip ?
101. For the next optical fiber receiver [3] a. explain the operation; b. explain the role of every and each block.
RF Out : 46 – 870 MHz, RF Mon : – 20 dB. c. As the signal obviously is very weak how can the
designer indulge in providing an attenuator on the forward path ? Isn’t that bad ? d. How much is minus
20dB ?
101. For the next optical fiber receiver [3]
a. explain the operation;
b. explain the role of every and each block.
RF Out : 46 – 870 MHz, RF Mon : – 20 dB. c. As the signal obviously is very weak how can
the designer indulge in providing an attenuator on the forward path ? Isn’t that bad ? d. How much
is minus 20dB ?
OPT in – fibra optica cu semnal optic
Photodiode – photodioda care converteste semnalul optic in semnal electric.
Pre Amplificator – amplificator care pregateste semnalul prelucrarii
PIN Atenuator – Atenuator care foloste pe baza dioda pin. Prin utilizarea unui curent se poate modifica
rezistanta diodei astefel se modifica amplitudinea semnalului.
Semicerc in Y – splitter.
Gain Control feedback- calea de control si de monitorizare a puterii semnalului
Microcontrelerul comanda atenuatorul PIN in functie de semnalul de control.
102. The optical integrated circuit [4] in the Figure is a fiber transceiver. This is a hybrid one : the
transmitter, the receiver and the monolithical IOC are different / separate blocks.
a. Explain its functionality fully. Explain the role of each part. b. Is the modulator just a switch ? How is that ? How is it performing modulation ?
- Transceiverul foloseste module de radio frecventa pentru rate mari de transmisie . Cicuitele electronice
din componenta functioneaza la rate de 100ghz . Procesoarele digitale din componenta transceiverului
permit conversia din semnale analogice in digitale si invers .
103. In-fiber gratings. Filters using FBG. Diffraction gratings on 2D/3D waveguides.
104. Define / Explain PMD – Polarization Mode Despersion, and comment on its importance these days,
when WDM is almost ubiquitous.
105. The drawing in the Figure presents the structure of a classical VCSEL laser and its spectral output
[5].
a. Identify the key-elements and derive the laser operation b. Comment on the output wavelength, and on the output bandwidth respectively c. in a tunable VCSEL how is the output wavelength controlled ? By what means, what is changing there ?
VCSEL se bazeaza in principiu pe 2 oglinzi dielectrice, intre ele aflanduse o zona active in care
fotonii emisi spontan oscileaza. Oglinda dielectrica funcioneaza astfel :
VCSEL emite intr-o banda larga de lungimi de unda, insa cele mai seminificative cele cu castigul
cel mai mare) se afla intre 880 si 1080 nm. In acest interval de banda util castigul este
aproximativ constant deci avem o sursa de lumina precisa cu o caracteristica de iesire foarte
buna.
Acordarea laserului se face prin schimbarea indicelui de refractie a unui strat cu ajutorul unei
retele de difractie (sau prisma) care functioneaza ca o oglinda longitudinala. Lungimea de unda a
retelei se schimba prin rotirea acesteia si deci se modifica lungimea de unda a laserului.
106. Denumiti tranzitile din figura. Treceti termenii potriviti direct in legenda figurii (a, b, c).
107. În legatură cu fotodetectoarele,
pn Junction Si solar cells at work :
Honda‘s two seated Dream car is powered by photovoltaics. The Honda Dream was first to finish 3, 1
km in four days in the World Solar Challenge. SOURCE: S O Kasap → Courtesy of Centre for Photovoltaic Engineering, University of New South
Wales, Sydney, Australia.
Intrebarea : a. explicati clar efectul pozitiei / orientarii celulelor asupra puterii utile. Referiti-va in raspuns
la caracteristica de directivitate. b. e mai avantajos panoul solar plan ?
Pentru a obtine maximul de energie, celulele solare trebuie directionate spre directia in care acestea
primesc cea mai multe lumina (spre Soare). Deci, cu cat cantitea de lumina creste, cu atat energia
produsa creste (cele 2 marimi fiind direct proportionale). In cazul aceste masini, un panou solar plan nu
este mai avatajos. Masina in momentul in care circula isi schimba aproape in permanenta pozitia fata de
soare si deci daca panoul ar fi plan, acesta ar trebuii sa fie rotit aproape non-stop. Aceasta solutie
probabil nu a fost fiabilia. Panourile plane sunt de obicei fixe (pozitia lor nu se modifica).
111. Se da laserul cu He-Ne din figura :
Marcati raspunsul corect :
a. Oglinda sferica focalizeaza.
b. Oglinda plana colimeaza.
c. Oglinda sferica colimeaza.
Care e raportul dintre puterea optica generata si puterea optica din cavitate ?
