Предметами расчёта являются источники и приёмники оптического излучения и устройства модуляции, предназначенные для исполнительных операций пассивной и активной оптики и информационного оснащения модулированных оптических сигналов.
1) Расчет фотоприемников.
Задание:
В соответствии с заданным вариантом выбрать тип фотоприемного устройства и параметры модулированных сигналов, предназначенных для преобразования непрерывного оптического излучения в переменное.
Провести расчет параметров фотоприемных устройств (ФПУ) для приема модулированного оптического излучения в инфракрасном (ИК), видимом (световом) и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах электромагнитных колебаний.
Параметрами фотоприемных устройств являются фототехнические и информационные характеристики. Перечень основных фотоприемных параметров приведены в лекционном курсе по источникам и приемниках оптического излучения (ИПОИ), а информационные характеристики рассматривались в лекционных курсах по информатике и информационным технологиям (ИТ).
В данной задаче необходимо определить пороговую чувствительность, динамический диапазон ФПУ, рабочую частоту и полосу пропускания фотоприемника, а также вычислить величину нелинейных искажений модулированного оптического сигнала.
Из информационных характеристик определить объем сигнала, информационную емкость, производительность и избыточность.
Исходные данные к заданию:
Мощность источника оптического непрерывного излучения принять равной или меньше 
, а длины волн излучения взять равными 
Тип фотоприемного устройства выбрать из сы [1,2,3]. Форму модулирующего сигнала выбрать в соответствии с вариантом из классификационного перечня одиночных импульсных сигналов, где заданы временные и спектральные характеристики.
Для указанных сигналов использовать режим амплитудной модуляции с применением периодической последовательности импульсных сигналов со скважностью 
равной 1 и 2, где Т-период, а 
-длительность импульса. Частоту модуляции выбрать в пределах 
.
Рекомендации:
Определить параметры модулированного сигнала в соответствии с заданным вариантом № 1-20, для которого приведены временные и спектральные характеристики.
Рекомендуется для упрощения расчетов задать параметры модуляции, исключающие или уменьшающие вклад низкочастотных внутренних шумов фотоприемника, что позволит одновременно улучшить порог чувствительности. При выбранной студентом рабочей частоте значение полосы пропускания фотоприемника взять равными 
1 Гц и полосе частот, воспроизводящей 90% энергии принимаемого оптического сигнала.
Применение модуляции преобразовывает непрерывное излучение в модулированное, что позволяет выбрать фиксированные значения рабочей частоты и полосы пропускания. Выбором рабочей частоты можно устранить или уменьшить низкочастотные источники шумов и ограничиться при расчете только источниками “белого шума” и квантовыми шумами оптического излучения.
Чувствительность фотоприемника зависит от уровня внутренних и фоновых шумов. Динамический диапазон фотоприемника определяется нижним и верхним пределами принимаемого оптического сигнала. Нижний предел определяется порогом чувствительности, верхний предел-максимальным значением принимаемого оптического сигнала. Динамический диапазон наряду с полосой частот влияет на значение информационной емкости и объем сигнала.
Предельная информационная емкость:
где 
спектр сигнала (полоса частот), 
уровень сигнала, 
уровень шумов и помех, Т-длительность сигнала.
Вклад на уровень шумов и помех 
оказывают внутренние шумы фотоприемника и уровень нелинейных искажений периодического модулированного сигнала.
Коэффициент нелинейных искажений модулированного излучения определяется соотношением высших гармоник к основной гармонике
Где 
ампитуды основной и выше гармоник.
При использовании узкой полосы частот уровень нелинейных искажений не учитывается, при полосе частот необходимой для воспроизведения необходимой формы импульсного сигнала полоса частот берется достаточно высокой и коэффициент нелинейных искажений является дополнительным источником снижения чувствительности фотоприемника.
Уровень шумов и помех фотоприемника определяет порог квантования принимаемого оптического сигнала, а количество уровней определяется верхним пределом динамического диапазона. Определить шаг квантования и количество уровней квантования, а также минимальный интервал дискретизации сигнала в соответствии с теоремой отсчётов.
Оценить избыточность импульсных последовательностей моделирующих сигналов для двух скважностей.
Перечень сигналов для соответствующих вариантов №1-20 (№1-36) приведён ниже.
Справочная литература:
1. Аксененко М. Д., Бараночников М. Л. Приемники оптического излучения. Справочник. М.: Радио и связь, 1987. — 296 с.
2. Ишанин Г. Г., Челибанов В. П.: Приемники оптического излучения: Учебник/Под ред. Профессора В. В. Коротаева. – Спб.: Издательство «Лань», 2014. – 304 с.
3. Перечень лавинных фотодиодов, производимых НИИ «Полюс». Справочное пособие, 2019. – https://www.polyus.info/products-and-services/photoreceiving-modules/