УЧЕБНА ПРОГРАМА ПО
“ОПТИЧНИ КОМУНИКАЦИОННИ МРЕЖИ”

Хорариум: 45 + 0 + 0 = 45 часа

Лектор: гл. ас. д-р Наско Горунски

Анотация: Лекционният курс по Оптични комуникационни мрежи представя основите на пренасянето на оптична информация, градивните елементи и режимите, в които се използват източниците и детекторите на светлина, техниките за модулиране на сигналите и цифровото кодиране на информацията, различните видове оптични влакна и влакнести усилватели, рутери и превключватели, както и използваното оборудване за тестване на оптични комуникационни системи. На основата на конкретни примери се обсъждат основните конфигурации на оптични мрежи. В края на лекционния курс се разглежда сегашното състояние на този вид комуникационни системи и направленията, в които се провеждат по-нататъшни изследвания. Лекторът предоставя пълен набор от записки по курса, както на български, така и на английски език. В края на всяка лекция се препоръчва допълнителна литература.
През времето на първата и на последната лекция студентите се запознават със следните критерии. Крайната оценка се определя след два теста, съдържащи около 70 въпроса. Оценка (3) се получава при най-малко 55% верни отговори, оценка (4) – при поне 65%, оценка (5) - при поне 75% верни отговори. Отлична оценка се получава при поне 85% верни отговори.

Предварителни изисквания: Базови познания по лазерна физика и оптика и оптоелектроника са предимство, но не са задължително условие за успешното прослушване на курса.

1. Увод. Оптични влакна. Принципи на действието. Модове на разпространението. Дисперсионно-отместени и дисперсионно-изгладени влакна и такива, запазващи състоянието на поляризацията. Нелинейни ефекти в оптични влакна (3 уч. часа)
2. Оптични източници: светодиоди, полупроводникови лазери. Модулиране на сигнала. Лазери с разпределена обратна връзка. Интегрирани абсорбционни модулатори. Q-модулация. Синхронизация на модовете и автопулсиращи лазери. Лазери с разпределени Брягови отражатели (DBR). Квантови ями. Пренастройваеми DBR-лазери. DBR-лазери с външни резонатори. Полупроводникови лазери с вертикални резонатори, излъчващи през повърхността (VCSELs). Влакнести лазери (3 уч. часа)
3. Детектори на оптично лъчение: фотопроводници, фотодиоди, PIN-диоди, Шотки-фотодиоди, лавинни фотодиоди (APDs), фотодетектори с бягащи вълни, фотодетектори с резонатори, фототранзистори (3 уч. часа)
4. Технология на оптичните елементи. Производство на планарни оптични устройства. Техники на дифузията и на йонния обмен. Директен запис с ултравиолетова светлина. Интегрално-оптични вериги в планарно изпълнение. Оптични усилватели. Ербиеви усилватели (EDFAs), празеодимови и неодимови влакнести усилватели. Полупроводникови оптични/лазерни усилватели (SOAs/SLAs). Раманови усилватели (3 уч. часа)
5. Разклонители и съединители. Резонансно прехвърляне на сигнал. Обичайни приложения на съединители, селективни по дължини на вълните. “Y”-разклонител. Разклонител от тип “звезда”. Изолатори. Циркулатори. Контрол на поляризацията. Лещи с гладиент на показателя на пречупване (GRIN-лещи). Планарни дифракционни решетки. Брягови решетки във влакна. Брягови решетки с чирп. Температурна стабилност на влакнести Брягови решетки. Приложения (3 уч. часа)
6. Вълноводни рутери (WGRs). Филтри. Филтър (еталон) на Фабри-Перо. Пренастройваем филтър на Фабри-Перо. Филтри на базата на Брягови решетки във влакна. Влакнести кръгови резонатори. Диелектрични филтри за демултиплексиране при WDM системи (3 уч. часа)
7. Модулатори и превключватели. Електрооптичен и магнитооптичен ефект. Акустични модулатори. Оптични превключващи елементи. Оптични кръстосани превключватели. Оптично-контролирани ключове. Пренастройваеми акустооптични филтри. Фазови модулатори. Модулиране с интерферометър на Мах-Зендер. Модулатори с клетка на Покелс. Модулатори, ползващи ефекта на Фарадей. Повторители (3 уч. часа)
8. Технологии за производство на оптични влакна. Изтегляне на влакна. Спояване на влакна. Загуби в спойките. Куплунзи. Кабели от оптични влакна. Основни конструкции на кабели (3 уч. часа)
9. Оптични комуникационни системи. Традиционна едноканална система. Едноканална система с усилватели. Общ преглед на WDM-системите. Кодиране “включено-изключено” (On-Off keying; OOK). Кодиране без връщане до нулата (NRZ coding). Кодиране с връщане до нулата (RZ coding). Кодиране в много състояния и двойно-вдоично кодиране. Корекции на грешките. Възстановяване на тайминга. Заемана честотна лента. Кодиране на символи. Ограничения и характеристики на линията. Бюджет на мощността на системата. Съотношение сигнал/шум (SNR). Избор на лазер. Дял на погрешните битове (BER) (3 уч. часа)
10. Контрол на дисперсията в линии, изградени от едномодови влакна. Балансиране на дисперсията в линията. Влакнеста оптика за различни обкръжаващи среди. Тестово оборудване и техники: оптичен рефрактометър във времевата област (OTDRs), спектрални анализатори, диаграма на окото (3 уч. часа)
11. Разпределен влакнест интерфейс за данни (FDDI). Действие на протокола за достъп. Принципи на Ethernet. Gigabit Ethernet (GbE). ESCON и Inter-System Coupling (ISC). OptiConnect (3 уч. часа)
12. Синхронна оптична мрежа (SONET) и SDH. Пръстени Sonet. Асинхронен режим на предаване (ATM). (2 уч. часа)
13. Мултиплексиране с разделяне по дължини на вълните (Wavelength Division Multiplexing). Уплътнени WDM линии. Елементи за WDM системи. Мултиплексиране/ демултиплексиране (комбиниране) на светлина. Мултиплексори с добавяне/изваждане. Преобразуватели на дължините на вълните. Стандарти за WDM. Системно проектиране във WDM среда. Контролиране на нелинейните ефекти. Контрол на дисперсията във WDM-системите (3 уч. часа)
14. Технологии в оптичните мрежи. Режими за предаване на данни. WDM за LANs (и за малки MANs). WDM с добавяне/изваждане на сигнал в градска среда, с многовълнов източник. IBM 9729 (2 уч. часа)
15. Архитектура на WDM от първо поколение за далекосъобщителна линия. Fibre-to-the-Curb/Street/Neighbourhood (FTTC/FTTS/FTTN). Мобилна базова телефонна станция. Мултиплексиране с оптично времеделение (оptical time division multiplexing, OTDM) Някои направления на бъдещи изследвания (2 уч. часа)

Формата на контрол е: текуща оценка

• Участие в тематични дискусии в часовете - 20%
• Текуща оценка на базата на два теста по време на семестъра - 80%

1. Harry J. R. Dutton, Understanding Optical Communications, International Technical Support Organization (http://www.redbooks.ibm.com) SG24-5230-00 (1998).
2. Рабов С., Л.Христов, "Оптични комуникации", София, Нови знания, 1999.
3. Гауэр Джон, "Оптические системы связи", М., Радио и связь, 1989.
4. "Съобщителни системи по оптически кабели", Под ред. Ч.Санндбенк, Техника, 1984.

1. Чео П., "Волоконная оптика. Приборы и системы", М., Радио и связь, 1987.
2. Sexton A., "Transmission Networking: SONET and SDH", Artech House, 1992.
3. Desurvire E., "Erbium Doped Fiber Amplifiers, John Wiley, 1994.
4. Gowar J., "Optical Communication Systems", 2-nd Ed. Prentice Hall, 1993.
5. Senior J., "Optical Fiber Communication", 2-nd Ed. Prentice Hall, 1992.
6. Cheo P., "Fiber Optics & Optoelectronics", Prince Hall, 1990.
7. Shimada S., H.Ishio, "Optical Amplifiers and Their Applications", John Wiley, 1994.
8. Дж.Э.Мидвинтер, "Волоконные световоды для передачи информации", М., Радио и связь, 1983.
9. Joseph C. Palais, "Fiber Optic Communications", NJ, Prentice-Hall, ISBN 0-13-314585-9.
10. "Оптически съобщителни системи", Под ред. М.Хоуз, Д.Морган, С., Техника, 1983.
11. Gunter Mahlke, Peter Gosing, "Fiber Optic Cabels", Berlin, Siemens Aktiengesellschaft, 1993.

06.03.2013 г.

Съставил: проф. А. Драйшу

2021-11-26