Ενδεικτικές Ερωτήσεις

Transcript

1 Ενδεικτικές Ερωτήσεις Ενισχυτές Πηγές Laser έκτες (Αρχείο FiltersAmplifsLasers2016.pdf) Φίλτρα Fabry-Perot και φίλτρα φραγµάτων Bragg Αρχή λειτουργίας, σχηµατική απεικόνιση, εξίσωση που συσχετίζει τα µήκη κύµατος συντονισµού µε το µήκος της κοιλότητας και ποιοτική σχηµατική απόδοση της συνάρτησης µεταφοράς ισχύος φίλτρου Fabry-Perot. ιαφάνειες 6 10 Εξήγηση των όρων Free Spectral Range, Full Width at Half Maximum και Finesse που αφορούν τα φίλτρα Fabry-Perot. ιαφάνειες 9, υνατότητες συντονισµού φίλτρων Fabry-Perot. ιαφάνειες Κατηγοριοποίηση, τρόπος κατασκευής και αρχή λειτουργίας των φραγµάτων περίθλασης µε βάση τη δυνατότητα διαχωρισµού πολλαπλών σηµάτων σε διαφορετικά µήκη κύµατος. ιαφάνειες Τρόπος κατασκευής, χρήσεις, αρχή λειτουργίας φραγµάτων Bragg σε ίνα (ή κυµατοδηγούς). Πώς εξάγεται η σχέση που συνδέει το µήκος κύµατος Bragg µε την περίοδο του φράγµατος; Ποιο είναι ποιοτικά το φάσµα ανάκλασης ενός Bragg φράγµατος και πώς µειώνονται οι ανεπιθύµητοι πλευρικοί λοβοί του φάσµατος αυτού; ιαφάνειες Τύποι, εφαρµογές, φραγµάτων Bragg σε ίνα. Για τις εφαρµογές δώστε και σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες 21, Οπτικοί Ενισχυτές Εξήγηση της εξαναγκασµένης εκποµπής, της αντιστροφής πληθυσµού και της αυθόρµητης εκποµπής για ένα σύστηµα µε δύο ενεργειακές στάθµες. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά που διαφοροποιούν την αυθόρµητη από την εξαναγκασµένη εκποµπή; ιαφάνειες Περιγραφή του EDFA. Σχηµατική απόδοση του τρόπου σύνδεσης σε ένα οπτικό σύστηµα επικοινωνιών. Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα. ιαφάνειες 45 46, 54 Ποιοτική περιγραφή της διαδικασίας κατασκευής και της αρχής λειτουργίας των EDFAs µε σχηµατική απεικόνιση των ενεργειακών σταθµών των ιόντων ερβίου µέσα σε διοξείδιο του πυριτίου, δηλαδή µέσα σε ίνα (διοξειδίου πυριτίου). Μήκη κύµατος άντλησης των EDFAs. Περιοχή µηκών κύµατος που ενισχύουν οι EDFAs και µορφή του κέρδους σα συνάρτηση του µήκους κύµατος για τους EDFAs. ιαφάνειες 46 53, 56 Τρόποι επίτευξης επίπεδης καµπύλης κέρδους για τους EDFAs. Περιγραφή της ενίσχυσης δύο σταδίων για τους EDFAs. ώστε και σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Ενισχυτές Raman. Περιγραφή της αρχής λειτουργίας. Μήκη κύµατος άντλησης και ενίσχυσης. Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα των ενισχυτών Raman. ιαφάνειες Ενισχυτές SOAs. Σχηµατική απεικόνιση, αρχή λειτουργίας, µήκη κύµατος που ενισχύει ένας SOA, τρόπος αντιστροφής πληθυσµού, διαφορά της κβαντικής άντλησης σε σχέση µε τον EDFA, πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα σε σχέση µε τους EDFAs, κάλυψη της απαίτησης για έντονα αντι-ανακλαστικές επιστρώσεις στις έδρες τους. ιαφάνειες Θέµατα διαφωνίας στους SOAs Κέρδος SOA (ως ενισχυτής οδεύοντος κύµατος) κατά τη µονή (ή όµοια απλή) διέλευση σήµατος. Πώς εκφράζεται και πώς προκύπτει. ιαφάνειες Ισχύς και φασµατική πυκνότητα ισχύος θορύβου (της ενισχυµένης αυθόρµητης εκποµπής) στην έξοδο ενός οπτικού ενισχυτή. Επεξήγηση της µαθηµατικής περιγραφής. ιαφάνειες Μαθηµατική περιγραφή και σχηµατική απόδοση του κόρου στο κέρδος ενισχυτών οδεύοντος κύµατος, όπως οι SOAs. Μαθηµατική περιγραφή του τρόπου υπολογισµού της ισχύος εξόδου κόρου του ενισχυτή. ιαφάνειες Γιατί η µαθηµατική περιγραφή του κόρου του κέρδους στους EDFAs είναι πολυπλοκότερη από αυτή για τους SOAs; ιαφάνεια 97

2 Τι είναι και πώς και πού προκύπτει η συνιστώσα θορύβου «σήµα αυθόρµητη εκποµπή» του οπτού ενισχυτή; ιαφάνεια 98 Πότε ένας οπτικός ενισχυτής θα θεωρούνταν µη γραµµική διάταξη και γιατί δε συµβαίνει αυτό γα πρακτικές περιπτώσεις οπτικών ενισχυτών; ιαφάνειες 98, 99 Οπτικές Πηγές Lasers LED Συντονιζόµενα Lasers Τι είναι ένας οπτικός ποµπός laser; Τύποι lasers (δηλαδή ηµιαγωγικά lasers, lasers ίνας), επίπεδα ισχύος εκποµπής, χαρακτηριστικά του φάσµατος που πρέπει να έχει το laser ώστε πολλά κανάλια να µπορούν να µεταδοθούν σε µήκη κύµατος µε κοντινή απόσταση (φασµατικά σε νανόµετρα) µεταξύ τους, πλεονεκτήµατα ηµιαγώγιµων lasers, γενική αρχή λειτουργίας των lasers. ιαφάνειες Τυπικές τιµές επιπέδων ισχύος που εκπέµπουν τα laser που χρησιµοποιούνται σαν πηγές laser σε συστήµατα WDM επικοινωνιών και τα laser άντλησης. Ποιος τύπος laser χρησιµοποιείται σε καθεµία περίπτωση; ιαφάνειες Εξαναγκασµένη και αυθόρµητη εκποµπή. Περιγράψτε τα δύο φαινόµενα, τις διαφορές τους και αποδώστε και σχηµατικά µε µία ποιοτική απεικόνιση τα δύο φαινόµενα. ώστε τις εφαρµογές στις οποίες εµφανίζονται. ιαφάνειες 38 42, Αντιστροφή πληθυσµού. Μαθηµατική περιγραφή, τρόποι µε τους οποίους επιτυγχάνεται (δηλαδή πώς επιτυγχάνεται η κβαντική άντληση) και εφαρµογές στις οποίες χρησιµοποιείται η κάθε περίπτωση. ιαφάνειες 38 40, 45, 49, Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά της εκπεµπόµενης ακτινοβολίας από ένα laser µετά την επικράτηση της εξαναγκασµένης εκποµπής; ιαφάνειες 42 και 117 Ποιοι είναι οι µηχανισµοί και οι συνθήκες/προϋποθέσεις που απαιτείται να καλυφθούν ώστε να υπάρξει δράση laser; ιαφάνειες Laser Fabry-Perot. Κατασκευή και αρχή λειτουργίας. ιαφάνειες Ποιες είναι οι συνθήκες για την έναυση µίας ταλάντωσης ενός Fabry-Perot laser; Πως προκύπτει το φάσµα εκποµπής ενός laser Fabry-Perot και από τι χαρακτηρίζεται; ιαφάνειες Πρόβληµα µη αµελητέου εύρους γραµµής κάθε τρόπου ενός Fabry-Perot laser. Πώς προκύπτει, πού οφείλεται, τι προκαλεί και πώς αντιµετωπίζεται; Εξηγείστε το φαινόµενο. ώστε και σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Τι είναι ένα DFB laser; Πώς προσδιορίζεται το µήκος κύµατος εκποµπής, ποια η δοµή του; ώστε και σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες , Ποια είναι η διαφορά των DFBs από τα DBRs και ποιο είναι το κύριο πλεονέκτηµα των DBRs έναντι των DFBs. ιαφάνειες Ποια είναι η χαρακτηριστική εκποµπής οπτικής ισχύος συναρτήσει του ρεύµατος πόλωσης µίας διόδου laser; (Γραφική αναπαράσταση και σχολιασµός) ιαφάνειες Ρεύµα κατωφλίου σε ένα DFB laser. Από τι εξαρτάται; Πώς µπορεί να µειωθεί; ιαφάνειες Εξωτερική κβαντική απόδοση και εξωτερική κβαντική απόδοση. Σε τι αντιστοιχεί το κάθε µέγεθος και πώς συνδέονται µεταξύ τους; ιαφάνειες Ποια είναι η εξάρτηση των χαρακτηριστικών οπτικής ισχύος ρεύµατος µε τη θερµοκρασία για ένα DFB laser και πώς εξηγείται; Πού οφείλεται η συµπεριφορά της καµπύλης P I µε τη θερµοκρασία; ιαφάνεια 145 καθώς και όσα ειπώθηκαν στο αντίστοιχο κοµµάτι του εργαστηρίου και γράφονται στο φυλλάδιο των εργαστηρίων για τα lasers ώστε µία ποιοτική απεικόνιση του φάσµατος στην έξοδο ενός DFB laser µε ονοµαστικό µήκος κύµατος εκποµπής τα 1550 nm για τρεις θερµοκρασίας Τ1 < Τ2 < Τ3. Εξηγείστε τη συµπεριφορά. ιαφάνεια 146 ώστε τις διαφορές των laser Fabry-Perot, DFB, DBR και µία σχηµατική απεικόνιση για το καθένα. ιαφάνειες ,

3 Laser εξωτερικής κοιλότητας. Αρχή λειτουργίας, εκδοχές αυτού του τύπου laser, µειονεκτήµατα, σχηµατική απεικόνιση. Περιγραφή της δυνατότητας συντονισµού (διατηρώντας τη µονότροπη λειτουργία) στο µήκος κύµατος και των περιορισµών που εισάγονται. ιαφάνειες και VCSELs. Αρχή λειτουργίας, πλεονεκτήµατα, µειονεκτήµατα, σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Lasers κλειδωµένου τρόπου. Αρχή λειτουργίας, τρόπος κατασκευής και συνθήκη φάσεων για τη λειτουργία σε κλειδωµένο τρόπο, ποιοτική σχηµατική απεικόνιση οπτικού χρονικού σήµατος στην έξοδο ενός laser κλειδωµένου τρόπου και αντιπαραβολή µε ένα οπτικό χρονικό σήµα όταν οι τρόποι του laser δεν είναι σε φάση. ιαφάνειες LEDs. Αρχή λειτουργίας. Φασµατικά χαρακτηριστικά παραγόµενου φωτός. Σε ποια παράµετρο βασίζεται η αρχή λειτουργία τους (αυθόρµητη εκποµπή); υνατότητες εφαρµογών των LEDs. ιαφάνειες Ποια η ανάγκη ανάπτυξης συντονιζόµενων (µονότροπων) lasers; Μηχανισµοί συντονισµού ηµιαγωγικών lasers. Προβλήµατα και περιορισµοί για καθένα µηχανισµό. ιαφάνεια υνατότητα συντονισµού των VCSELs. Περιορισµοί και µειονεκτήµατα της τεχνικής που ακολουθήθηκε. ιαφάνεια Laser DBR πολλών τµηµάτων. Περιγραφή της αρχής λειτουργίας. Περιγράψτε πώς είναι δυνατόν να κατασκευασθεί ένα συντονιζόµενο DBR laser (διατηρώντας τη µονότροπη λειτουργία του). ώστε σχηµατική απόδοση των διαφόρων εκδοχών συντονιζόµενων DBR lasers και του περιορισµούς που προκύπτουν σε καθεµία περίπτωση. ιαφάνειες , 148, Τεχνάσµατα για την αύξηση του εύρους συντονισµού των ηµιαγώγιµων lasers. ιαφάνειες (ΌΧΙ ΣΤΗΝ ΥΛΗ) Laser Κβαντικού περιορισµού. Κατασκευαστική αρχή, πλεονεκτήµατα, σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Τι είναι διαµόρφωση; Σχήµα διαµόρφωσης On-Off Keying (OOK) µε εφαρµογή Non- Return-to-Zero (NRZ) και Return-to-Zero (RZ) παλµών. Σχηµατική απεικόνιση µίας αλληλουχίας δυαδικών δεδοµένων στο οπτικό επίπεδο για ένα διαµορφωµένο οπτικό φέρον µε βάση το σχήµα OOK και µε εφαρµογή NRZ και RZ παλµών. Ποια είναι τα πλεονεκτήµατα και τα µειονεκτήµατα των ΝRZ παλµών έναντι των RZ παλµών; Πώς προκύπτουν (οπτικά) σήµατα που είναι διαµορφωµένα κατά OOK διαµόρφωση; Τι είναι ο λόγος σβέσης για ένα σήµα διαµορφωµένο κατά πλάτος µετά από εφαρµογή OOK διαµόρφωσης; ιαφάνειες Χαρακτηριστικά άµεσης διαµόρφωσης. Μειονέκτηµα της άµεσης διαµόρφωσης, σε ποια φαινόµενα οφείλεται και τρόποι αντιµετώπισης. ιαφάνειες Εξωτερική διαµόρφωση. Πλεονεκτήµατα έναντι άµεσης διαµόρφωσης. Τρόποι υλοποίησης (πώς επιτυγχάνεται) της εξωτερικής διαµόρφωσης DFB lasers; Τύποι εξωτερικών διαµορφωτών. ιαφάνειες Τύποι εξωτερικών διαµορφωτών. Περιγραφή του τρόπου λειτουργίας τους και µε σχηµατική απεικόνιση. Τρόποι κατασκευής διαµορφωτών νιοβικού λιθίου. ιαφάνειες Σύντοµη περιγραφή των προκλήσεων στην κατασκευή πηγών άντλησης για ενισχυτές Raman και των τρόπων αντιµετώπισης. ιαφάνειες Φωρατές Περιγράψτε µε συντοµία τις διάφορες διατάξεις ενός δέκτη που χρησιµοποιείται σε ένα σύστηµα οπτικών επικοινωνιών και δώστε µία σχηµατική απεικόνιση αυτού του δέκτη. Ποιες είναι οι βασικές λειτουργίες του δέκτη ενός οπτικού συστήµατος. ιαφάνεια 225 και τµήµα των ,

4 Φωτοφωρατές. Περιγραφή της αρχής λειτουργίας και µε σχηµατική απεικόνιση. Περιγραφή των φυσικών µεγεθών που τους χαρακτηρίζουν (µήκος κύµατος αποκοπής, αποκρισιµότητα, αποδοτικότητα, ενεργειακό χάσµα). ιαφάνειες Συχνά χρησιµοποιούµενα ηµιαγωγικά υλικά για την κατασκευή φωτοφωρατών και αντίστοιχα ενεργειακά χάσµατα και µήκη κύµατος αποκοπής. ιαφάνειες 230 Γιατί στην πράξη καταφεύγουµε σε χρήση φωτοδιόδου (δηλαδή σε µία επαφή) κατάλληλου υλικού ως φωτοφωρατή και όχι σε οµοιογενή πλάκα του ίδιου υλικού; Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά µίας φωτοδιόδου; Κάντε ένα συνοπτικό σχολιασµό. ώστε την αρχή λειτουργίας και µε σχηµατική απεικόνιση µε και χωρίς εφαρµογή τάσης ανάστροφης πόλωσης. ιαφάνειες Περιγράψτε µε συντοµία τους δύο πρακτικούς τύπους φωτοδιόδων (δηλαδή τις φωτοδιόδους PIN και APD). ώστε σχηµατική απεικόνιση για τους δύο τύπους φωτοδιόδων. Περιορισµοί καθενός τύπου. ιαφάνειες Προτεινόµενες αρχιτεκτονικές ηλεκτρικών ενισχυτών σε ένα δέκτη. Σύντοµη περιγραφή και σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Μετατροπή µήκους κύµατος Τι είναι οι µετατροπείς µήκους κύµατος, γιατί είναι χρήσιµοι και οι πώς κατηγοριοποιούνται µε βάση το εύρος των µηκών κύµατος που µπορούν να χειριστούν στις εισόδους και στις εξόδους τους; ιαφάνειες Μειονεκτήµατα των αναγεννητών έναντι των οπτικών ενισχυτών, τύποι αναγέννησης και σχηµατική απεικόνισή τους. ιαφάνειες 34, Ποιότητα του λαµβανόµενου σήµατος Πώς παράγεται, τι απεικονίζει και ποια είναι τα συµπεράσµατα που προκύπτουν από το διάγραµµα οφθαλµού µιας οπτικής ζεύξης; ώστε και ποιοτική σχηµατική απεικόνιση ιαφάνεια Οπτικές Ίνες (Αρχείο SlidesForFibers2016.pdf) Εισαγωγικά σηµεία που αφορούν τις οπτικές ίνες Σε ποια σηµεία του δικτύου οπτικών επικοινωνιών βρίσκονται οι οπτικές ίνες και από ποια περιβλήµατα καλύπτονται συνήθως οι οπτικές ίνες που χρησιµοποιούνται για κάλυψη µεγάλων αποστάσεων; ιαφάνειες 5 6 Κατανόηση του τρόπου µετατροπής του εύρους ζώνης στην περιοχή των µηκών κύµατος από γνωστό εύρος ζώνης στην περιοχή των συχνοτήτων και της µετάδοσης µε πολυπλεξία µηκών κύµατος. ιαφάνειες 7 8 Τύποι πολυπλεξίας µε διαίρεση µήκους κύµατος (Wavelength Division Multiplexing WDM) στις οπτικές επικοινωνίες. Μήκη κύµατος και συχνότητες που καλύπτονται σε καθεµία περίπτωση. ιαφάνεια 9 Ποιες είναι οι µπάντες µετάδοσης µηκών κύµατος που έχουν προτυποποιηθεί από την ITU για µεταδόσεις µε χρήση οπτικών ινών; ιαφάνεια 10 Ποια είναι τα βασικά πλεονεκτήµατα της χρήσης οπτικών ινών σε ένα τηλεπικοινωνιακό σύστηµα; ιαφάνεια 11 Ποια είναι τα µειονεκτήµατα των οπτικών ινών και των συστηµάτων οπτικών επικοινωνιών; ιαφάνεια 12 Πώς διακρίνονται οι οπτικές ίνες µε βάση το πλήθος των τρόπων τη διάδοση των οποίων υποστηρίζουν; ιαφάνειες 13 15, 18

5 Ποιες είναι οι βασικές δοµές και τα αντίστοιχα προφίλ δείκτη διάθλασης των οπτικών ινών; Περιγράψτε και σχηµατικά. Πώς συνδέονται οι δείκτες διάθλασης πυρήνα και µανδύα µε τη µονότροπη λειτουργία της ίνας. ιαφάνειες Πηγές εξασθένισης στις οπτικές ίνες διοξειδίου πυριτίου και χρήσιµες άνοιες στις οπτικές επικοινωνίες Ποιοι είναι οι µηχανισµοί των απωλειών σε µία οπτική ίνα διοξειδίου πυριτίου και ποιο είναι το τελικό διάγραµµα που περιγράφει την εξασθένιση λόγω απωλειών µίας οπτικής ίνας διοξειδίου πυριτίου σα συνάρτηση των µηκών κύµατος; ιαφάνειες ώστε τον ορισµό της ευαισθησίας του οπτικού δέκτη και του ισοζυγίου ισχύος. ιαφάνεια Γιατί αύξηση του ρυθµού µετάδοσης σε µία οπτική ζεύξη απαιτεί αύξηση της ευαισθησίας του δέκτη; ιαφάνεια 29 ιάδοση φωτός σε διηλεκτρικά µέσα µε βάση τη θεωρία ακτίνων και την κυµατική οπτική ώστε σχηµατική απεικόνιση της ανάκλασης, τη διάθλασης και της ολίσθησης Goos- Haenchen στα όια µεταξύ πυρήνα και µανδύα µίας οπτικής ίνας. ιαφάνεια Σχηµατική απεικόνιση της διάδοσης των τρόπων µέσα σε πολύτροπες ίνες βηµατικού (Step Index SI) και διαβαθµισµένου (Graded Index GI) δείκτη διάθλασης µε βάση η θεωρία των ακτίνων. Εξήγηση των µεγεθών «αριθµητικό άνοιγµα» και «στερεά γωνία». ιαφάνειες Τι είναι καθυστέρηση φάσης και τι καθυστέρηση οµάδας για ένα τρόπο; Πώς εκφράζονται (µαθηµατικά) τα δύο µεγέθη και πώς προκύπτουν ξεκινώντας από µία κυµατο-συνάρτηση ενός τρόπου που διαδίδεται µέσα στην ίνα που αποτελεί ένα διηλεκτρικό κυλινδρικό κυµατοδηγό; ιαφάνειες Χρωµατική διασπορά σε µονότροπες ίνες διοξειδίου πυριτίου Ποια είναι τα τέσσερα είδη διασποράς που εµφανίζονται σε µία πολύτροπη ίνα διοξειδίου πυριτίου; ιαφάνειες 45 Κατανόηση της µοναδιαίας καθυστέρησης διάδοσης και της σχέσης της µε τη χρωµατική διασπορά για ένα µόνο τρόπο διάδοσης σε µία ίνα. ιαφάνεια 46 Σύνδεση της ενδοτροπικής διασποράς για ένα τρόπο που διαδίδεται µε τη διασπορά υλικού και τη διασπορά κυµατοδηγού για το συγκεκριµένο τρόπο. Ποια συνιστώσα της ενδοτροπικής διασποράς (διασπορά υλικού και κυµατοδηγού) εξαρτάται από τον εκάστοτε τρόπο και ποια είναι ανεξάρτητη και γιατί; ιαφάνειες Πώς προκύπτει το τελικό διάγραµµα χρωµατικής διασποράς για µία τυπική µονότροπη ίνα διοξειδίου πυριτίου συναρτήσει του µήκους κύµατος; Εξηγείστε αναλύοντας σχηµατικά την συµπεριφορά της διασποράς υλικού και τη διασποράς κυµατοδηγού ως προς το µήκος κύµατος, καταλήγοντας στη χρωµατική διασπορά. Να γίνει χρήση της εξάρτησης του δείκτη διάθλασης οµάδας από το µήκος κύµατος για µονότροπες ίνες διοξειδίου πυριτίου. ιαφάνειες 48, Εξηγείστε την έννοια «παράγοντας διασποράς ταχύτητας οµάδας» και πώς συνδέεται µε την οµαλή και την ανώµαλη χρωµατική διασπορά σε µία µονότροπη ίνα διοξειδίου πυριτίου. ιαφάνεια 54 Έστω δυο µήκη κύµατος λ 1 και λ 2, τα οποία εκπέµπονται ταυτόχρονα στο ένα άκρο µίας τυπικής µονότροπης ίνας διοξειδίου πυριτίου. Πώς (σε ποια χρονική διευθέτηση) θα φτάσουν στο άλλο άκρο της ίνας, αν έχουν τιµές o λ 1 = 0.6 µm, λ 2 = 0.9 µm o λ 1 = 1.3 µm, λ 1 = 1.31 µm o λ 1 = 1.4 µm, λ 2 = 1.6 µm ιαφάνειες 55 58

6 ιασπορά των τρόπων Εξηγείστε τη διασπορά τρόπων (µε γεωµετρική οπτική) σε πολύτροπη ίνα o βηµατικού (SI) και o διαβαθµισµένου (GI) δείκτη διάθλασης Ορισµός της διασποράς των τρόπων ιαφάνειες Έστω πολύτροπη ίνα Βηµατικού (Step Index) προφίλ δείκτη διάθλασης. Πώς ορίζεται η διασπορά των τρόπων σε µία τέτοια ίνα; Σε τι µονάδες µετράται; Κατά την είσοδο φωτός σε µία τέτοια ίνα µήκους L fiber, διεγείρουµε όλους τους υποστηριζόµενους τρόπους. ώστε (µε απόδειξη) τη χρονική διεύρυνση που θα υποστεί ένας παλµός που θα διαδοθεί κατά µήκος της. Περιγράψτε και σχηµατικά. ιαφάνειες Ολική διασπορά Ποιο είναι το µέγιστο µήκος διάδοσης λαµβάνοντας υπόψιν µόνο την επίδραση της διασποράς σε µία οπτική ίνα διοξειδίου πυριτίου αν o η ίνα είναι πολύτροπη o η ίνα είναι µονότροπη µε µεταδόσεις σε µήκος κύµατος λ = 1.55 µm o η ίνα είναι µονότροπη µε µεταδόσεις σε µήκος κύµατος λ = 1.31 µm ιαφάνειες Εξηγείστε γιατί εµφανίζεται η µετατροπή ακτίνων-τρόπων και η µεταφορά ισχύος σε άλλους τρόπους σε πολύτροπες ίνες. ιαφάνεια 75 Πώς επιδρά το φαινόµενο της σύζευξης των τρόπων στην τελική χρονική διεύρυνση των µεταδιδόµενων παλµών σε πολύτροπες οπτικές ίνες λόγω της επίδρασης της διασποράς; Ποια η κρισιµότητα του µήκους σύζευξης της πολύτροπης οπτικής ίνας; ιαφάνεια 76 Ποιες είναι οι βασικές επιπτώσεις της διάδοσης ενός οπτικού παλµού µέσα από µια µονότροπη οπτική ίνα διοξειδίου πυριτίου; Συνδυαστική από διαφάνειες 40 43, 45 46, 50, 52 58, Έλεγχος της χρωµατικής διασποράς σε µονότροπες οπτικές ίνες Τρόποι µετατόπισης του µήκους κύµατος µηδενικής διασποράς στα 1550 nm σε ίνες διοξειδίου πυριτίου. Ίνες µετατοπισµένης διασποράς. ιαφάνειες Τύποι ινών µε µειωµένο αρνητικό η θετικό συντελεστή χρωµατικής διασποράς στην περιοχή των 1550 nm. ώστε αντιπροσωπευτικά προφίλ δεικτών διάθλασης για ίνες µετατοπισµένης διασποράς µε µειωµένο θετικό ή αρνητικό συντελεστή χρωµατικής διασποράς για την περιοχή των 1550 nm. ώστε το διάγραµµα ολικής χρωµατικής διασποράς για µία µονότροπη ίνα µετατοπισµένης διασποράς στην περιοχή ων 1550 nm. ιαφάνειες ώστε αντιπροσωπευτικά προφίλ δεικτών διάθλασης για ίνες πεπλατυσµένης διασποράς στην περιοχή των 1550 nm. ώστε διαγράµµατα ολικής χρωµατικής διασποράς για µονότροπες ίνες πεπλατυσµένης διασποράς στην περιοχή ων 1550 nm και να το συγκρίνετε µε το αντίστοιχο διάγραµµα χρωµατικής διασποράς µίας τυπικής µονότροπης ίνας διοξειδίου πυριτίου. ιαφάνειες Περιγράψτε τη διαδικασία αντιστάθµισης της επίδρασης της χρωµατικής διασποράς µίας τυπικής µονότροπης ίνας. Εξηγείστε πώς κατασκευάζονται οι ίνες αντιστάθµισης της διασποράς όσον αφορά το προφίλ του δείκτη διάθλασης. ώστε ένα αντιπροσωπευτικό προφίλ του δείκτη διάθλασης για µία ίνα αντιστάθµισης διασποράς στην περιοχή των 1550 nm. ώστε ένα διάγραµµα ολικής χρωµατικής διασποράς για ίνες αντιστάθµισης διασποράς στην περιοχή ων 1550 nm και να το συγκρίνετε µε το αντίστοιχο διάγραµµα χρωµατικής

7 διασποράς µίας τυπικής µονότροπης ίνας διοξειδίου πυριτίου. Εξήγηση του χάρτη χρωµατική διασποράς και µε σχηµατική απεικόνιση. ιαφάνειες Συνύπαρξη χρωµατικής διασποράς και µη γραµµικών φαινοµένων σε µονότροπες ίνες διοξειδίου πυριτίου Έστω ότι σε µία ζεύξη όπου γίνονται µεταδόσεις µε εφαρµογή πυκνής πολυπλεξίας µε διαίρεση µήκους κύµατος (Dense Wavelength Division Multiplexing DWDM) στη µπάντα nm έχει γίνει εγκατάσταση µονότροπης Non-Zero Dispersion Shifted Fiber (NZ- DSF) µε µικρή αρνητική χρωµατική διασπορά ακολουθούµενη από µία τυπική µονότροπη ίνα για αντιστάθµιση της διασποράς. Για χερσαίο ή υποθαλάσσιο σύστηµα ενδείκνυται αυτή η ζεύξη και γιατί; Είναι επιθυµητό να γίνουν DWDM µεταδόσεις και στη µπάντα nm. Θα λειτουργήσει η ζεύξη µετά την αναβάθµιση; ώστε και σχηµατική εξήγηση. ιαφάνειες Στις υποθαλάσσιες οπτικές ζεύξεις, υψηλά επίπεδα ισχύος εκποµπής του ποµπού είναι απαραίτητα εξαιτίας της ανάγκης κάλυψης πολύ µεγάλων αποστάσεων. Ποιο φαινόµενο θα επιδρά αρνητικά στις µεταδόσεις µέσω οπτικών ινών, πού οφείλεται και πώς να περιοριστεί η επίδρασή του; ιαφάνειες Γιατί DWDM συστήµατα δε µπορούν να λειτουργήσουν γύρω από το µήκος κύµατος µηδενικής διασποράς σε τυπικές µονότροπες ίνες; Ποιο φαινόµενο επιδρά αρνητικά; Εξηγείστε πού οφείλεται, από τι εξαρτάται και πώς εµφανίζεται αυτό το φαινόµενο δίνοντας σχηµατική απεικόνιση µέσω κατάλληλου παραδείγµατος. ιαφάνειες Τρόποι αντιµετώπισης της µίξης τεσσάρων κυµάτων. ιαφάνεια 100 Έλεγχος της κλίσης της χρωµατικής διασποράς Περιγραφή της ανάγκης αντιστάθµισης της κλίσης της χρωµατικής διασποράς. Λόγοι που την επιβάλλουν. Τρόποι επίτευξης της αντιστάθµισης της κλίσης της διασποράς. ιαφάνειες Σε υποθαλάσσια συστήµατα όπου έχουν εγκατασταθεί NZ-DSFs αρνητικής χρωµατικής διασποράς, αλλά µε θετική κλίση διασποράς, είναι δυνατή η αντιστάθµιση της κλίσης διασποράς µε χρήση ίνας; Ναι ή όχι και γιατί; ιαφάνεια 105 ιασπορά τρόπων πόλωσης σε µονότροπες ίνες Αντιµετώπιση Ποιοι είναι οι τέσσερις επιµέρους τύποι διασποράς που συνεισφέρουν στη συνολική διασπορά της ίνας; ιαφάνεια 45, Ποιοι είναι οι επιµέρους τύποι διασποράς που συνεισφέρουν στη συνολική διασπορά µίας µονότροπης ίνας; ώστε τρόπους αντιµετώπισης. ιαφάνειες 45 47, 50, 53, 80 90, και , , 120 Ποια είναι η επίδραση της διάδοσης εντός της οπτικής ίνας στα χαρακτηριστικά πόλωσης του οπτικού σήµατος; Πού οφείλεται η αρνητική επίδραση στους λαµβανόµενους παλµούς όσον αφορά την πόλωση; Εξηγείστε και σχηµατικά. ιαφάνειες Τι είναι η κατάσταση πόλωσης (State of Polarization SOP) του θεµελιώδους τρόπου σε µία µονότροπη ίνα; Ενώ θα έπρεπε να µένει σταθερή καθ όλη τη διάδοση κατά µήκος της ίνας, γιατί τελικά µεταβάλλεται σε πρακτικές ίνες; Ποιο είναι το αποτέλεσµα της µεταβολής της κατάστασης πόλωσης στο τέλος της ίνας; ιαφάνειες , 115 Η χρονική µέση τιµή της διαφορικής χρονικής καθυστέρησης µεταξύ των δύο ορθογώνιων SOPs σε µία ζεύξη εξαρτάται από το µήκος της ίνας ή από την τετραγωνική ρίζα του µήκους της ίνας; ιαφάνεια 114 Γιατί η αντιστάθµιση της διασποράς τρόπων πόλωσης µε οπτικό τρόπο είναι σχετικά δύσκολη διαχωρίζοντας τις δύο κάθετες πολώσεις; ιαφάνειες Πώς αντιµετωπίζεται η διασπορά τρόπων πόλωσης µέσω της χρήσης ινών που διατηρούν τη µία συνιστώσα πόλωσης; Περιγράψτε πού βασίζεται η λειτουργία των ινών µονής πόλωσης

8 και των γραµµικά διπλοθλαστικών ινών και πώς κατασκευάζονται. Ποιο είναι το προφίλ του δείκτη διάθλασης για ίνες µονής πόλωσης; Πώς επιτυγχάνεται µεγάλη διπλοθλαστικότητα για ίνες γραµµικά διπλοθλαστικές; Ποια προβλήµατα εµφανίζονται από την ανάγκη εγκατάστασης τέτοιων ινών; ιαφάνειες OTDR (Αρχείο OTDR - Fusion Splicer.pdf) Ανάλυση ενός τυπικού διαγράµµατος OTDR. Υπολογισµός των µηκών των ινών σε µία ζεύξη, υπολογισµός απωλειών κάθε τµήµατος ίνας, υπολογισµός συντελεστών απωλειών κάθε τµήµατος ίνας, αναγνώριση των σηµείων συνδέσεων (µέσω συνδετήρα) και συγκολλήσεων ινών, καθορισµός της επίδρασης των συνδέσεων και των συγκολλήσεων στις απώλειες σε µία ζεύξη. Ποιοτική εκτίµηση του εύρους των µεταδιδόµενων παλµών από το OTDR (πολύ στενοί, στενοί, ευρείς παλµοί πολύ ευρείς παλµοί) και καθορισµός του µήκους κύµατος λειτουργίας. Από το αντίστοιχο φυλλάδιο του εργαστηρίου.