Fotonika światłowodowa

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

FOS

1

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami dotyczącymi podstaw działania podstawowych elementów światłowodowych oraz systemów światłowodowych, zarówno w zastosowaniach telekomunikacyjnych jak i czujnikowych.

WYKŁADY:

1. Wprowadzenie do fotoniki światłowodowej: budowa i podstawowe parametry światłowodów falowodowych i włóknowych, mody światłowodowe, zjawiska ograniczające transmisję w światłowodzie, opis metodami optyki geometrycznej i falowej, równania Maxwella i równanie dyspersyjne światłowodu.
2. Modowość światłowodów: metody analizy teoretycznej rozkładu pola EM w światłowodach, teoretyczny model światłowodu jednomodowego i wielomodowego, modowa struktura pola EM prowadzonego falowodem, rozwiązanie równań Maxwella dla struktury wielomodowej i jednomodowej, planarnej i włóknowej, rozkład i aproksymacja natężenia pola modów.
3. Dwójłomność i polaryzacja: polaryzacyjne własności światłowodów, rodzaje dwójłomności wewnętrznej światłowodów, technologia wytwarzania światłowodów dwójłomnych, metody wymuszania dwójłomności.
4. Dyspersja: prędkość grupowa i fazowa, rodzaje i źródła dyspersji w światłowodach, ograniczenia wynikające z dyspersji.
5. Źródła strat w światłowodach: współczynnik tłumienności, absorpcja materiałowa, rozpraszanie, niedoskonałości technologiczne.
6. Zjawiska nieliniowe w światłowodach: zjawiska nieliniowe drugiego i trzeciego rzędu, wymuszone rozpraszanie Ramana, wymuszone rozpraszanie Brillouina, nieliniowa modulacja fazy (SPM, XPM), mieszanie czterofalowe.
7. Technologia wytwarzania światłowodów i kabli światłowodowych: materiały, metody wytwarzania. Metody łączenia światłowodów.
8. Elementy światłowodowe: podstawowe parametry i właściwości.
9. Czujniki światłowodowe: wiadomości podstawowe, klasyfikacja, wybrane aplikacje.
10. Światłowodowe siatki Bragga: rodzaje, technologie wytwarzania, właściwości, zastosowania.
11. Światłowody specjalne: światłowody aktywne, światłowody o kształtowanych charakterystykach dyspersyjnych i modowych, światłowody mikrostrukturalne, kilkumodowe etc.
12. Techniki pomiarów podstawowych parametrów światłowodów i elementów światłowodowych.
13. Elementy prostego toru telekomunikacyjnego – nadajnik, odbiornik (de)multiplekser, wprowadzenie do systemów TDM i WDM.
14. Wzmacniacze światłowodowe: SOA, REDFA, REDWA, RFA - podstawy działania i podstawowe parametry pracy.
15. Wprowadzenie do laserów światłowodowych - rodzaje, parametry i zastosowania.

LABORATORIA:

1. Światłowody pasywne. Badanie podstawowych parametrów pasywnych światłowodów telekomunikacyjnych (charakterystyka spektralna tłumienia, pomiar tłumienności metodą reflektometryczną OTDR, pomiar strat zgięciowych). (4h)
2. Światłowody aktywne - światłowodowy wzmacniacz optyczny EDFA. Badanie poszczególnych elementów wzmacniacza EDFA (charakterystyka tłumienności światłowodu aktywnego, charakterystyka prądowo-mocowa diody pompującej). Badanie charakterystyk wzmocnienia wzmacniacza. (4h)
3. Światłowodowe siatki Bragga. Badanie właściwości i podstawowych parametrów siatek Bragga (charakterystyka spektralna, długość fali Bragga, szerokość spektralna, wyznaczanie chirpu, amplitudy modulacji współczynnika załamania). Zastosowanie siatki Bragga jako zwierciadła laserowego / filtru optycznego. Wpływ czynników zewnętrznych na widmo siatki. (4h)
4. Dwójłomność i polaryzacyjne właściwości światłowodów. Badanie dwójłomności światłowodu utrzymującego polaryzację. Pomiar dyspersji polaryzacyjnej oraz dyspersji chromatycznej światłowodów. (4h)

• M. Szustakowski, Elementy techniki światłowodowej, WNT, 1992
• A. Majewski, Podstawy techniki światłowodowej, OWPW, 2000
• J. Hecht, Understanding Fiber Optics (5th Edition), Prentice Hall, 2005
• John Crisp and Barry Elliott, Introduction to Fiber Optics, Elsevier, 2005

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki