Optičke komunikacije

1.Debljina jezgra planarnog dielektričnog talasovoda iznosi 15,5 μm, a indeks prelamanja 1,5. U talasovodu su pobuđeni osnovni i prvi viši TE mod talasa. Uz zanemarivanje Goos-Hänchenovog pomeraja, podužna razlika kašnjenja zraka koji odgovaraju ovim talasima iznosi 2,78 ps/m. Odrediti talasnu dužinu zračenja. (15 poena)

2. Pojačanje lavinske fotodiode koja radi kao prijemnik analognih signala odabrano je tako da se zadati odnos signal-šum na prijemu ostvari uz minimalnu snagu upadnog zračenja. Kolika je zahtevana promena lavinskog pojačanja, da bi se ostvarilo povećanje odnosa signal-šum za 3 dB? Smatrati da su dominantni uticaji kvantnog i termičkog šuma. (20 poena)

3. Pedeset analognih televizijskih signala u jednom HFC sistemu kablovske televizije prenosi se optičkim linkom „tačka-tačka”. Svaki TV signal zauzima opseg širine 5 MHz. Signali obrazuju multipleks na bazi frekvencijske raspodele, pri čemu se između kanala nalazi zaštitno rastojanje od 100 kHz. Poseban kanal, širine 1 MHz, koristi se za prenos kontrolnih informacija. Najniža frekvencija u spektru multipleksnog signala je 0 Hz. Upotrebljeno monomodno optičko vlakno ima podužno slabljenje 0,75 dB/km. Segmenti vlakna, dužine po 1 km, međusobno su spojeni permanentnim spojevima, slabljenja po 0,1 dB. Veza vlakna sa izvorom i prijemnikom ostvaruje se konektorima, čije je slabljenje po 0,5 dB. Slabljenja sprege na strani izvora i prijemnika ukupno iznose 4 dB. Snaga izvora je 2 mW, a osetljivost prijemnika –30 dBm. Izvor emituje signal na talasnoj dužini 1520 nm, pri čemu je širina njegove spektralne linije 1,5 nm. Odrediti maksimalnu dužinu ovoga linka, tako da sistem ispravno radi. Kolika je tada rezerva snage u sistemu? Disperzija materijala data je aproksimativnim izrazom dmat = 180(λ [μm] – 1,30) [ps/(nm·km)]. Efekat talasovodne disperzije može se zanemariti. (15 poena)

4. a) Skicirati zavisnost odnosa optičke snage u jezgru prema ukupnoj snazi koja se prostire optičkim planarnim talasovodom u funkciji od debljine jezgra talasovoda za nekoliko prvih modova. (4 poena)
b) Definisati parametar grupnog kašnjenja τg i disperzije u optičkom vlaknu i izvesti izraze koji ih određuju. ( 8 poena)
c) Skicirati dijagram zavisnosti komponenti i ukupne disperzije u funkciji talasne dužine za jedno standardno monomodno vlakno. (3 poena)