Introduktion til fiberoptisk kommunikation
Overordnede kursusmål
At give de studerende et indblik i de grundlæggende principper for punkt-til-punkt fiberoptiske kommunikationssystemer, ryggraden i internettet. Den studerende vil blive fortrolig med: a) optisk hardware såsom sendere (lasere og modulatorer), modtagere, optiske fibre, optiske filtre, optiske forstærkere, b) simuleringsværktøjer til at evaluere disse systemer samt c) simpel digital signalbehandling til kohærent kommunikationssystemer.
See course description in English
Læringsmål
- Beskrive den basale udbredelsesligning i en optisk fiber inklusive kromatisk dispersion og dæmpning
- Evaluere indflydelsen af dispersion og beskrive hvorledes dispersion kan blive kompenseret ved brug af dispersionskompenserende fibre
- Beskrive hvorledes en optisk sender (TX) og modtager (RX) fungerer og hvorledes man kan karakterisere ydelsen ved hjælp af bit fejl (BER); benyt datablade for TX og RX til at beregne hvorledes de indvirker på den samlede system ydelse
- Argumentere hvorledes en Erbium doteret fiberforstærker (EDFA) introducer forstærkning og forklare hvorledes forstærket spontan emission (ASE) er inkluderet i støjtallet
- Beskrive bølgelængde adskilte systemer (WDM) samt deres nøglekomponenter; udregn krydstale for forskellige filter parametre samt signal adskillelse; beskrive indflydelsen af komponenters, såsom EDFA, RX og TX, bølgelængde afhængighed på systemets samlede ydelse
- Argumentere hvorledes kvadratur amplitude modulation (QAM) adskiller sig fra simpel tænd-sluk modulation; beskrive forskellene i sender og modtager udstyr
- Sammenligne BER ydelsen for et tænd-sluk system med et QAM system og diskutere fordele og ulemper ved de forskellige modulationsformater
- Forklare hvorledes digital signalbehandling (DSB) bliver benyttet til at kompensere for dispersion og fasestøj; sammenfatte hvorledes algoritmerne fungerer
Kursusindhold
Optisk fiber: struktur, princip ved styret lysudbredelse, dæmpning, materiale og bølgeleder dispersion, grundlæggende puls udbredelsesligning.
Laser: Halvleder fysik, pn-overgange, laser virkemåde, overgangsligninger, direkte modulation.
Modulator: amplitude og fase modulatorer, sammenkoblede modulatorer.
Fotodetektorer: detektering af optiske signaler, støjbidrag.
Optisk forstærker: EDFA opbygning og virkemåde, forstærknings karakteristika, ASE, støjtal.
WDM princip: ITU-net, filter implementeringer, krydstale, indflydelse af bølgelængde afhængige komponenter.
Kohærent modulation: TX og RX implementering, QAM modulation, BER ydelse.
Digital signalbehandling: dispersion og fasestøjs kompensation, algoritme struktur og implementering
Anbefalede forudsætninger
Undervisningsform
Lektioner, simuleringsøvelser, en skriftlig karakterbedømt rapport med mundtlig forsvar til eksamen, selv tests.