Задание
Работа, посвящённая исследованию распространения импульсов в волоконных световодах выполняется на языке Python, либо в Octave, либо в Matlab.
Характеристики оптического световода
Файл smf.m задаёт основных характеристики волоконного световода типа SMF-28e Corning. Все стандартные световоды имеют аналогичные параметры. Параметры световода задаваемые smf.m учитывают зависимость от длины волны только для дисперсии. Эта характеристика определена спецификации SMF28e.pdf.
Спектральная характеристика
Оптический анализатор спектра (optical spectrum analyzer) снимает функцию мощности P в зависимости от длины волны. Во время работы он имеет окно пропускания спектра 0.05, 0.1, 0.5, 1.0 нм (resolution). Это аналогично усреднению в этом окне. Функция info_u.m выполняет быстрое фурье-преобразование и выводит результат вычислений каждой из спектральных компонент без учёта особенностей работы анализатора спектра. Это нужно учитывать при сравнении реальных спектров и вычисленных.
Задание 1
Выполнить и прислать на почту до 11 апреля 2017 г.
Гутор Александр <gutor.av@mipt.ru>
Анализ графика дисперсии волоконного световода в диапазоне 1200-1625 нм.
1. Открыть файл SMF28e.pdf и убедиться, что дисперсионная характеристика в smf.m задана верно.
2. Построить график дисперсии в диапазоне 1200-1625 нм. Найти значения дисперсии для двух дальних канала из С-диапазона: 1561.83 и 1530.33 нм.
Построение импульсов различных модуляций во временной и спектральной областях
3. Постройте спектр (PUf) модуляции, имеющую гауссову форму во временной области (PU).
4. Что представляет собой супер-гаусс? Постройте битовую последовательность, фронтом каждого импульса, является фронт функции супер-гаусса (higher-order gaussian or super-gaussian function). Постройте спектр этого временного представления.
5. На рисунке ниже представлены различные типы модуляции и их спектры. Составьте модель модуляции типа (k) NRZ-DQPSK и постройте её спектр. Чем она отличается от (i) NRZ-DPSK? 
Задание 2
Выполнить и прислать на почту или в ВК до 25 апреля 2017 г.
Гутор Александр <gutor.av@mipt.ru>
В методическом указании в разделе численные методы (стр. 15) дана схема фурье-метода расщепления по физическим факторам.
Фурье-метод расщепления по физическим факторам с использованием алгоритма быстрого Фурье-преобразования.
| z |
| h |
| действует только ФСМ, решаем уравнение (14) |
| действует только ДГС, решаем уравнение (13) |
| z = 0 |
§ действует только член с γ (ФСМ), решаем уравнение (14).
Уравнение (15) – импульс, который мы можем подставить для проверки численного решения. Аналитическое решение - (18).
Общее решение для моделирования: *(17)*.
§ действует только член с β2 (ДГС), решаем уравнение (13).
Общее решение для моделирования: *(19)*.
1. Построить цикл, в котором реализована модель фурье-метода расщепления по физическим факторам. Если нужно будет исключить один из эффектов, либо γ, либо β2 принудительно устанавливаем 0.
2. На вход модели подать гауссов импульс (γ=0, C ≠ 0 выбирается студентом индивидуально) и сравнить как он будет изменяться во времени в модели. Сравнить (построить оба графика на одном полотне) результаты вычисления модели и аналитическое решение для проверки решения.
3. Включить часть с γ. Для волокна 2 км построить спектр выходного сигнала, где на вход подаётся непрерывная мощность (всегда «1») с шумом случайным уровня мощности ±1%, мощность 1500 мВт. Проверить соответствие граничной частоты из эксперимента и расчетным. Если не совпадает, найти ошибку (-и).
4. После проверки модели с помощью 2-3, проследить как распространяются импульсы псевдо-случайной последовательности *NRZ-OOK модуляции* на расстояние 100 км с входной пиковой мощностью 10-20 дБм.
5. В конечной точке 100 км выполнить компенсацию дисперсии полных 100 км одновременно. Сравнить графики (до и после компенсации) для различных начальных мощностей.
6. Сравнить с экспериментом. Для 100 км, с компенсацией в конце -1700 пс/нм глаз-диаграммы для PTx равных 10, 15 и 16 дБм (на входе в 100км). Они представлены на рисунке ниже. Где, а), б), в) – диаграммы без фильтра (полоса осциллографа 40ГГц); г), д), е) – диаграммы с фильтром 7.5 ГГц четвертого порядка.
а) 
б) 
в)
| 
г) 
д) 
е)
|
Глаз-диаграммы для PTx равных а), г) 10, б), д) 15 и в), е) 16 дБм. Здесь а), б), в) – диаграммы с фильтром 20 ГГц.; г), д), е) – диаграммы с фильтром 7.5 ГГц.
7. Построить части импульсов (вся последовательность не будет видна) в 3D c шагом 25 км. Вид как здесь:
8. Проследить как распространяются импульсы псевдо-случайной последовательности *QPSK модуляции* из на расстояние 100 км с входной пиковой мощностью 10-20 дБм. Для этого научиться строить аргумент распространяющейся функции. Показать, как аргумкнт импульсов проходит 100 км аналогично NRZ модуляции. Сравнить в точке 100 км до и после компенсации.