Curs 5

2015/2016

2C/1L Optoelectronică, structuri şi tehnologii, OSTC Minim 7 prezente (C+L) Curs - sl. Radu Damian

◦ an IV μE◦ Luni 18-20, P5◦ E – 66% din nota◦ probleme + (? 1 subiect teorie) + (2p prez. curs)◦ toate materialele permise

Laborator – sl. Daniel Matasaru◦ an IV μE, an IV Tc Luni 16-18 impar

Marti 18-20

Joi 8-12 impar

◦ L – 17% din nota◦ T – 17% din nota

Curs 4

0 dBm = 1 mW

3 dBm = 2 mW5 dBm = 3 mW10 dBm = 10 mW20 dBm = 100 mW

-3 dBm = 0.5 mW-10 dBm = 100 W-30 dBm = 1 W-60 dBm = 1 nW

0 dB = 1

+ 0.1 dB = 1.023 (+2.3%)+ 3 dB = 2+ 5 dB = 3+ 10 dB = 10

-3 dB = 0.5-10 dB = 0.1-20 dB = 0.01-30 dB = 0.001

dB = 10 • log10 (P2 / P1) dBm = 10 • log10 (P / 1 mW)

[dBm] + [dB] = [dBm]

[dBm/Hz] + [dB] = [dBm/Hz]

[x] + [dB] = [x]

Capitolul 2

3770

00

smc 8

00

0 1099790,21

f

c00

2

fT

12

n

cc 0

rn n

0

nfn

c 00

fT

12

1n

ITU G.692"the allowed channel frequencies are based on a 50 GHz grid with the reference frequency at 193.10 THz"SI"a source that emits monochromatic radiation of frequency 540·1012 Hz"

indep.

f

n

Capitolul 4

Pentru radiatii monocromatice

Pentru radiatii complexe:

De cele mai multe ori, sursele sunt discrete, i

][][683 lmVWW

lmev

][683683

830

3900

lmdVd

d

W

lmdV

d

d

W

lmnm

nm

eev

][683 lmVW

lm

i

iiev

][1700 lmVW

lm

i

iiev

][17001700

830

3900

lmdVd

d

W

lmdV

d

d

W

lmnm

nm

eev

Intensitatea◦ raportul dintre fluxul care părăseşte sursa şi se

propagă într-un element de unghi solid ce conţine direcţia de propagare şi elementul de unghi solid.

◦ o masura a puterii emise de o sursa intr-un element de unghi solid

Intensitatea

Fotometrie Radiometrie

SI: cd SI: W/sr

d

dI v

v

d

dI e

e

Panoul unui dispozitiv conţine două LED-uri de semnalizare, unul de culoare verde şi unul roşu standard. Doriţi ca ambele să ofere aceeaşi luminozitate relativă şi cât mai mare posibilă. Dacă ambele LED-uri acceptă un curent maxim de 50 mA, calculaţi curentul prin cele două LED-uri.

Rezolvari: http://rf-opto.etti.tuiasi.ro

Capitolul 5

un ghid de undadielectric ◦ miez

◦ teaca

Optical fibers

Tube

Strain relief(e.g., Kevlar)

Innerjacket

Sheath

Outerjacket

Unghi de acceptanta

Aperturanumerica

cACC nn sinsin 20

2

1

2

22

2

2

1

2

22 nn

n

nnnNA

ACCnNA sin0

n2 – miezn1 – teacan2 > n1 !!

Monomod

Multimod◦ cu salt de indice

◦ cu indice gradat

solutii proportionale cu functii Bessel

Moduri in ghid rectangular

Moduri linear polarizate in fibra

“Sparkle” pattern

Frecventa normalizata

Numar de moduri

NAakNAa

V

2

22

2

g

gVN

L

mL

a - raza miezului

2k

Fibre monomod

NAa

NAV

a

C

C405.2

22

Exemplu:2a = 8.5μm

NA = 0.11

nm121011.0405.2

5.8C

405.2 CVV

exista un singur mod (solutiifc. Bessel)

b – coeficient de propagaremodal relativ

Cat de departe pot transmite semnalul luminos pe fibra◦ atenuare

Cat de rapid pot transmite informația◦ dispersie

Macrocurburi◦ utilizator, localizat, dB

Microcurburi◦ tehnologie, dB/km

Imprastiere◦ tehnologie, dB/km

Absorbtie◦ material, dB/km

111

ztjzy eeCtzE

2~, EPW

222

ztjzy eeCtzE

12

1

22

22

22

1

2 zz

z

z

eeCt

eCt

P

PA

12210

1

210 log10log10][

zze

P

PdBA

121012 686.8log20][ zzezzdBA

0686.8]/[/ kmdBLA

Atenuarea se exprima de obicei in dB/km

de obicei valori pozitive

semnul = implicit

Multimod

Monomod v cresten scade

v scaden creste

2,1 nnRR extC

Absorbtie◦ 950nm

◦ 1244nm

◦ 1383nm

Apa!

in

out

P

PPierderi

in

out

P

P10log10dBPierderi

]lungime[km

B]Pierderi[ddB/kmAtenuare

dBmdBmdBPierderi inout PP

√

Stimulated Brillouin Scattering, SBC◦ difractia luminii inspre emitator datorita undelor

mecano-acustice generate in fibra◦ 6-10 dBm

Stimulated Raman Scattering, SRS◦ interactiunea luminii cu vibratiile moleculare◦ 27 dBm (~1W)

Self Phase Modulation, SPM◦ Frontiera impulsului implica indice de refractie variabil in

timp moduland faza impulsului◦ 5 dBm◦ Cross Phase Modulation, CPM

Four-Wave Mixing, FWM◦ 0 dBm

23

2

1NNNL

N = 2, NL = 4

N = 3, NL = 9

N = 16, NL = 1920

Propagarea cu viteze diferite a radiatiilor cu lungimi de unda diferite◦ intermodala (modala – depinde de prezenta

modurilor)

◦ intramodala (cromatica – depinde de lungimea de unda)

de material

de ghid

v

Lt 0

C

Cv

Lt

cos

2n

cv NAC cos

2

1220

n

nn

c

nLttt CSI

c

nLttt CSI

20

11

12

n

nn 2

2

02

NAnc

Lttt CSI

salt de indice

indice gradat

2

2

2

12

1

2

2

2 nc

NAL

n

nn

nc

nLdt

intarzierea intre

moduri cand1

1

12

n

nn

2

2

mod23

1

dt

2

2

2mod

3432 nc

NAL

c

nL

3

2

42

2

82 nc

NAL

c

nLdt

c

nL

34

2

2mod

12.01.0 NAn2 – miezn1 – teacan2 > n1 !!

d

dnnngr

2

2

d

nd

c

Lmat

SiO2

Neglijabila in fibrele multimod fata de dispersia modala

2

2

dV

VbdV

c

Lngh

b – constanta de propagarenormalizata

405.2 CVV

D(λ) ≈ 100 + 0.4 (850 - λ) [ps/nm/km] pentru 800 < λ < 900 nm

D(λ) ≤ 3,5 ps/nm/km pentru 1285 < λ < 1330 nm

D(λ) ≤ 17 ps/nm/km pentru 1525 < λ < 1575 nm

LDcr

3

400 -

4

S=)D(

3

400 -

4

S=)D(

S0 panta dispersiei –ps/nm2/km

0=)D( 0

nm002.0

Laboratorul de microunde si optoelectronica

http://rf-opto.etti.tuiasi.ro

rdamian@etti.tuiasi.ro