МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Московский физико-технический институт (государственный университет)»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_____________ Ю.Н. Волков
«_____» ______________ 2011 г.
ПРОГРАММА ПО КУРСУ:
«Физические основы информационных оптических систем»
для специальности 010600 Прикладные математика и физика
факультет аэромеханики и летательной техники
кафедра специальных летательных аппаратов и авиационных
измерительных систем
курс 4
семестр ___7___
информационно-
Лекции _____66________ часа
Экзамен 7 семестр
Практические (семинарские) занятия 30 часов
Зачет (диф.) 8 семестр
Лабораторные занятия ___
Самостоятельная работа
_______ часов в неделю
______ часов
Всего 96 часов
Программу составил кандидат технических наук
Программа обсуждена на заседании кафедры
Заведующий кафедрой
_______________
Б.В. Авдеев
«____» ______________
______________________________
2011 года
В.В. Ливанов
Программа утверждена решением Ученого Совета ФАЛТ «____» _________2011 г.
Председатель Ученого Совета дтн, профессор
Москва
2011
В.В. Вышинский
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА.
Глобальная информационная революция, проникающая во все, без исключения, сферы
человеческой деятельности, происходит
благодаря освоению цифровых технологий в
области обработки информации, освоению околоземного пространства и широкому
использованию волоконно-оптических сетей связи, прирастающих ежегодно на более
сотни миллионов километров.
Современный студент любой технической специальности просто обязан знать о
потрясающих достижениях и перспективах в области оптической связи на основе
оптических волокон, как среды для передачи и обработки изображений и информации,
как основы новых информационно-измерительных систем.
Задачей курса является освоение физических основ, методов расчёта параметров и
характеристик оптических волокон, основ проектирования оптических кабелей и
оптических
сетей,
формирование
представлений
о
достижениях,
ограничениях,
направлениях и перспективах их развития.
СОДЕРЖАНИЕ.
Темы лекций
1.О роли волоконно-оптических систем связи в современной
информационной революции. Волоконно-оптические устройства
передачи изображения. Волоконно-оптические датчики и
информационно-измерительные системы.
2. История оптической связи, история создания оптического
световода, устройств генерации и детектирования оптического
излучения.
3.Волновые уравнения. Решения уравнений Максвелла. Длинные
электрические линии,
направляющие структуры, полые
волноводы, диэлектрические волноводы.
3. Концепция парциальных волн. Лучевая оптика. Полное
внутреннее отражение. Распространение световых лучей в
оптических планарных и круглых световодах. Апертура
оптического световода Многомодовые и одномодовые оптические
световоды и их характенистики.
4. Физические и оптические свойства кварцевого стекла, окна
прозрачности. Геометрические параметры кварцевых световодов.
Механические свойства кварцевых
световодов. Оптическое
волокно. Стойкость оптического волокна к внешним
воздействиям.
Технологии и оборудование
производства
преформ оптических волокон методом MCVD (внутреннее
осаждение), OVD (внешнее осаждение), VAD (осевое осаждение)
и др.
5. Оптические и передаточные характеристики оптического
волокна. Спектр и виды потерь в оптическом волноводе.
Распределение потерь. Модовое поле, длина волны отсечки.
Дисперсия и полоса пропускания
оптического волокна,
хроматическая дисперсия. Поляризационная модовая дисперсия.
Нелинейные эффекты в оптических волокнах.
Количество
часов
4
6
10
10
8
8
6.Современные
типы
оптических
волокон.
Предельные
характеристики оптического волокна (ведущих мировых
производителей).
Стандарты
на
оптические
волокна.
Спецификации.
7. Методы и приборы тестирования оптических волокон.
Оптические тестеры. Метод OTDR. Оптические рефлектометры.
Рефлектограммы оптических волокон, соединений ОВ.
8. Волоконно-оптические фильтры, изоляторы, усилители.
Применение одномодовых волокон в системах со спектральным
уплотнением.
9. Оптоэлектронные компоненты волоконно-оптических систем
передачи. Контроль, измерение и тестирование элементов
волоконной оптики, основные понятия и определения.
Темы практических занятий
1. 1. Оптические кабели (ОК) связи. Внешние воздействия на ОК в
процессе
изготовления,
транспортировки,
инсталляции,
эксплуатации. Классификация воздействий. Требования к ОК.
2.Классификация и систематизация типов и конструкций ОК.
Магистральные ОК, грунтовые и подводные, зоновые и линейные,
воздушные, самонесущие и подвесные, объектовые, монтажные,
бортовые, специальные.
3. Проектирование ОК. Конструкции оптических кабелей,
предназначенных для прокладки в грунт, в кабельную
канализацию (в т.ч. методом вдувки), самонесущие, OPGW, ОК
для подводной прокладки. ОК специальных применений,
бортовые ОК.
4.Виды и методы испытаний ОК. Методы и средства контроля
параметров воздействия и реакции объекта. Параметр-признак
соответствия. Интерпретация результатов испытаний.
5.Технология и оборудование для изготовления ОК.
6. Оптические сети связи. Моделирование и контроль оптических
линий связи. Активные и пассивные компоненты оптических
сетей. Аксессуары.
7. Генеральные направления развития и предельные параметры и
достижения современной оптической связи по быстродействию
до 40 и более Гбит/сет, по спектральному уплотнению и др.
8. Достижения в разработке специальных и бортовых оптических
кабелей связи и волоконно-оптических информационноизмерительных систем.
9. Направления и перспективы развития волоконной оптики
оптических волокон и систем на их основе.
6
6
4
4
4
4
4
4
2
2
4
4
2
Рекомендуемая литература.
1. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь,1988.
2. Х.-Г. Унгер Планарные и волоконные ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ, Издательство
«Мир», Москва 1980.
3. Иванов А.Б. Волоконная оптика, компоненты, системы передачи, измерения. SYRUS,
Москва, 1999.
4. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и перспективы. - 2-е изд.,
перераб. и доп. / Сб. статей под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. - М.: ООО
"Волоконно- оптическая техника", 2005.
5. А.В. Листвин, В.Н. Листвин Д.В. Швырков Оптические волокна для линий связи.
ВЭЛКОМ, Москва, 2003.
6. А.В. Листвин, В.Н. Листвин Рефлектометрия оптических волокон. ВЭЛКОМ, Москва,
2005.