Optički komunikacijski sustavi

Opis predmeta

Detaljno se obrađuju fenomeni vezani uz prijenos optičkog eletromagnetskog vala. Razrađuju se ograničenja koja unose pojedine komponente u komunikacijskom lancu (svjetlovodi, fotodetektori, optička pojačala, laserski izvori). Daju se primjeri projektiranja optičkih komunikacijski sustava.

Opće kompetencije

Naglasak predmeta je na razumjevanju fenomena odnosno ograničenja vezanih uz prijenos informacije optičkim signalom i uz opto-električnu pretvorbu. Studenti će biti sposobni primjeniti ovo znanje za razumjevanje rada optičkih komunikacijskih sustava. Također će biti osposobljeni projektirati optičke komunikacijske sustave te rješavati probleme vezane uz povećanje brzine prijenosa postojećih sustava.

Ishodi učenja

  1. opisati princip rada svjetlovoda kao i ograničenja u prijenosu informacije svjetlovodom
  2. opisati princip rada lasera, optičkog pojačala i fotodetektora
  3. odabrati komunikacijski prozor, vrstu lasera, svjetlovoda i detektora za izvedbu željene svjetlovodne veze
  4. odabrati metodu modulacije i multipleksiranja pogodnu za ostvarivanje željenog optičkog komunikacijskog sustava
  5. procijeniti ograničenja na duljinu svjetlodne veze, odrediti vrstu i broj optičkih pojačala i kompenzatora disperzije
  6. dizajnirati optičke komunikacijske sustave

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja se održavaju pomoću powerpoint prezentacija koje su objavljene na web stranicama predmeta.

Provjere znanja

Kontinuirana provjera: dvije domaće zadaće.

Auditorne vježbe

Rješavanje zadataka se odvija po potrebi (sukladno obrađenoj tematici). Auditorne vježbe održava asistent.

Laboratorijske vježbe

Laboratorijske vježbe se odvijaju u okviru predmeta laboratorij.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Domaće zadaće 0 % 10 % 0 % 0 %
Međuispit: Pismeni 0 % 25 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 25 %
Završni ispit: Usmeni 40 %
Ispit: Pismeni 0 % 50 %
Ispit: Usmeni 50 %
Napomena / komentar

Za izlazak na usmeni završni ispit student mora skupiti na međuispitu i završnom pismenom dijelu ispita barem 20% od ukupnog broja bodova na predmetu.

Tjedni plan nastave

  1. Pregled zahtjeva i ograničenja kod projektiranja optičkih komunikacijskih sustava
  2. Apsorpcija, spontana i stimulirana emisija, Einsteinovi koeficijenti, princip rada lasera, vrste laserskih dioda: Fabry-Perot laserske diode, jednomodni laseri (DFB i DBR), frekvencijski ugodivi laseri, lasei s vertikalnom rezonantnom šupljinom (VCSEL)
  3. Multipleksiranje u optičkim komunikacijskim sustavima, WDM sustavi, svojstva DWDM i CWDM sustava; vrste modulacija u optičkim sustavima, direktni i indirektni načini modulacije na poluvodičkim svjetlosnim izvorima
  4. Poluvodički fotodetektori, PIN i lavinska fotodioda
  5. Izvori šuma u fotodetektorima, određivanje greške bita (BER), određivanje osjetljivosti prijamnika, optički sustavi s prevladavajućim kvantnim šumom, optički sustavi s prevladavajućim termičkim šumom
  6. Optička pojačala, saturacija pojačanja, ASE šum kod optičkih pojačala, problem šuma kod kaskade optičkih pojačala, erbijem dopirano svjetlovodno pojačalo (EDFA), poluvodičko optičko pojačalo (SOA), Ramanovo pojačalo
  7. Princip rada svjetlovoda, vrste svjetlovda, metoda analize svjetlovoda geometrijskom optikom, modovi u višemodnom svjetlovodu, numerička apertura, međumodalna disperzija
  8. Planarni svjetlovodi, rigorozna metoda analize planarnih svjetlovoda, rigorozna metoda analize cilindričnog svjetlovoda, modovi u svjetlovodu, ovisnost konstante širenja o frekvenciji, ovisnost broja modova o frekvenciji
  9. Međuispit
  10. Gušenje u svjetlovodu, infracrvena apsorpcija, ultraljubičasta apsorpcija, Rayleighovo raspršenje, tehnološko gušenje, gušenje uslijed savijanja, svjetlovodi s periodičkom strukturom (PCF)
  11. Kromatska disperzija, određivanje parametra kromatske disperzije, materijalna disperzija, valovodna disperzija, polarizacijska disperzja, kompenzacija kromatske i polarizacijske disperzije
  12. Nelinearni efekti: miješanje četiri vala, vlastita modulacija faze, križna modulacija faze, stimulirano Ramanovo raspršenje, stimulirano Brillouinovo raspršenje
  13. Mjerenje parametara svjetlovoda, osnovni mjerni uređaji, nadzor optičkih mreža
  14. Projektiranje optičke veze - proračun snage i proračun vremena odziva, projektiranje optičke veze - metoda narušavanja snage
  15. Multipleksiranje optičkih signala - TDM, WDM i OTDM sustavi, TDM sustavi - PDH i SDH sustavi, WDM sustavi, komponente WDM sustava

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
Teorijski predmeti profila (1. semestar)
Elektronika (profil)
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)

Literatura

G. Keiser (2011.), Optical Fiber Communications, Mcgraw Hill
G.P. Agrawal (2005.), Lightwave technology - telecommunication systems, John Wiley
R. Ramaswami, K.N. Sivarajan (2010.), Optical Networks, Morgan Kaufmann Publishers

Auditorne vježbe

Izvedba

ID 86492
  Zimski semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
37 Predavanja
8 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

89 izvrstan
76 vrlo dobar
63 dobar
50 dovoljan