Министерство образования и науки Российской федерации

Томский государственный университет систем

управления и радиоэлектроники

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

Л.А. Боков

«»2010 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По курсу "Метрология в оптических телекоммуникационных системах " Для специальности 210401 - Физика и техника оптической связи Факультет - радиотехнический.

Обеспечивающая кафедра - Сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧиКР).

Курс - четвертый Семестр - Учебный план набора - 2006 г. и последующих лет.

Распределение учебного времени.

Лекции - 51час.

Лабораторные занятия - 26 час.

Практические занятия - Всего ауд.занятий – 94час.

Самостоятельная работа - 56 час.

Общая трудомкость –150час.

Экзамен –8 семестр

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. Рабочая программа составлена с учетом требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста – «Телекоммуникации» для специальности 210401 (071700) - Физика и техника оптической связи, утвержденного 10.03.2000 г. рег.номер 20тех/дс 2. Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры СВЧ и КР, протокол № 1 от 30 августа 2010 г.

3. Разработчик, проф. каф. СВЧиКР _ А.Е. Мандель Зав. обеспечивающей.каф. СВЧиКР, профессор _ С.Н.Шарангович 4. Рабочая программа согласована с факультетом, профилирующей и выпускающей кафедрой специальности, соответствует действующему плану занятий Декан РТФ, профессор _ А.С. Задорин Зав. каф. СВЧиКР, профессор _ С.Н. Шарангович Срок действия рабочей программы – 31.12.2013 г.

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.

1.1. Цели преподавания дисциплины.

Целью преподавания дисциплины "Метрология в оптических телекоммуникационных системах" является изучение системы метрологического обеспечения в оптическом диапазоне.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

• изучение студентами методов, схем и приемов измерений основных параметров оптических телекоммуникационных систем, их отдельных элементов и способов обеспечения требуемой точности измерений.

• изучение студентами принципов действия, устройство и технические характеристики основных рабочих средств измерений, используемых в системе метрологического обеспечения в оптическом диапазоне.

1.2 Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения курса студенты должны:

знать методы измерений основных параметров оптических телекоммуникационных систем и их отдельных элементов; принципы действия основных средств измерений оптического диапазона; основные принципы поверки средств измерений;

уметь выбирать необходимые средства измерений для решения конкретных измерительных задач;

иметь практические навыки в проведении измерений в оптическом диапазоне.

1.3. Перечень обеспечивающих дисциплин Данная дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами в процессе изучения дисциплин: “Оптические цифровые телекоммуникационные системы ”, “Оптические направляющие среды и пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи ”, “Основы физической и квантовой оптики”, ”Оптоэлектронные и квантовые приборы и устройства”.

1.4. Объем дисциплины и виды учебной работы Измерительные задачи в опти ческих телекоммуникационных системах. Статистическая оценка характеристик погреш ности измерений Параметры, измеряемые в оптических телекоммуникационных Основные методы и средства измерений параметров аппаратуры систем передачи Основные методы и средства измерений параметров трактов цифровых телекоммуникацион ных систем Контроль волоконно-оптических Поверка средств измерений оптического диапазона 2. Содержание лекционного курса (51час) 2.1. Введение - 1 час.

Особенности и роль метрологии в современных оптических телекоммуникационных системах.

2.2. Измерительные задачи в оптических телекоммуникационных Основные понятия и определения системы метрологического обеспечения в оптических телекоммуникациях. Статистическая оценка характеристик погрешности измерений. Понятия контроля, тестирования, анализа протоколов. Измерительные задачи, решаемые в процессе производства, строительства и эксплуатации оптических телекоммуникационных систем. Виды измерений систем передачи:

настроечные, приемо-сдаточные, эксплуатационные плановые и эксплуатационные внеплановые.

2.3. Параметры, измеряемые в оптических телекоммуникационных системах - 3 часа Основные измеряемые параметры оптических многомодовых и одномодовых волокон. Основные измеряемые параметры и характеристики оптических излучателей и фотоприемных устройств.

Основные измеряемые параметры каналов и трактов оптических телекоммуникационных систем. Основные измерения в многоволновых системах передачи. Измеряемые параметры оптических усилителей.

2.4. Основные методы и средства измерений параметров аппаратуры систем передачи - - 16 часов Методы измерения абсолютной оптической мощности. Измерение малоинтенсивного оптического излучения на основе фотодиодов.

Факторы, влияющие на точность измерения абсолютной мощности светового излучения. Принципы построения измерителей абсолютной оптической мощности. Основные технические и метрологические характеристики оптических ваттметров*.

Методы измерения затухания оптических волокон: метод обламывания; метод вносимых потерь. Источники погрешностей при измерении затухания. Способы достижения равновесного распределения мод в многомодовых оптических волокнах. Оптические тестеры.

Основные технические и метрологические характеристики оптических тестеров*.

Особенности ввода измерительного сигнала в оптическое волокно.

Апертурный угол. Согласование числовых апертур. Методы измерения числовой апертуры оптических волокон: метод ”трех колец”, методы ближней и дальней зоны.

Особенности измерений параметров одномодовых оптических волокон. Длина волны отсечки одномодовых волокон. Измерение длины волны отсечки методом передаваемой мощности. Измерение длины волны отсечки методом контроля диаметра модового поля.

Методы измерения диаметра модового пятна: метод ближнего поля, метод поперечного смещения.

Виды дисперсии оптических волокон: межмодовая, хроматическая, поляризационная модовая. Методы измерения межмодовой дисперсии во временной и частотной области. Методы измерения хроматической дисперсии: метод сдвига фаз, метод дифференциального сдвига фаз.

Факторы, влияющие на точность измерения хроматической дисперсии Измерение поляризационной модовой дисперсии методом сканирования длины волны.

2.5. Основные методы и средства измерений параметров трактов цифровых телекоммуникационных систем - 16 часов Нормы на параметры ошибок цифровых систем передачи. Критерии оценки качества передачи в высокоскоростных сетях связи. Измерители коэффициентов ошибок. Особенности измерителей коэффициентов ошибок в системах оптического диапазона. Измерение коэффициентов ошибок с помощью псевдослучайной последовательности. Методы, основанные на анализе цифрового сигнала. Примеры измерений с использованием анализатора коэффициента ошибок: измерение энергетического потенциала линии связи, измерение чувствительности приемного устройства, измерение запаса мощности, обусловленной дисперсией волокна.

Дрейф и дрожание фазы. Нормы на максимальное значение дрейфа и дрожания фазы для иерархических стыков цифровых систем передачи.

Измерение фазового дрожания цифровым осциллографом. Измерение фазового дрожания фазовым детектором. Измерения фазового дрожания по критерию увеличения коэффициента ошибок.

Анализ оптического спектра. Интерферометр Фабри – Перо Анализаторы оптического спектра на основе интерферометра Фабри – Перо. Их технические и метрологические характеристики*.

Дифракционная решетка как оптический фильтр. Конструкции анализаторов оптического спектра на основе дифракционных решеток:

однопроходный монохроматор, двухпроходный монохроматор, монохроматор Литтмана. Основные технические и метрологические характеристики анализаторов оптического спектра на основе дифракционных решеток*.

Методы калибровки анализаторов оптического спектра по длине волны.

Измерение спектральных характеристик с высоким разрешением в высокоскоростных цифровых линиях связи: гетеродинный метод измерения спектральных характеристик, автогетеродинный метод измерения спектральных характеристик.

2.6. Контроль волоконно-оптических линий связи – 8 часов Рефлектометрические измерения параметров оптических систем передачи. Оптические рефлектометры. Основные принципы построения и устройство рефлектометров. Технические и метрологические характеристики рефлектометров. Мини-рефлектометры.

Рефлектометр как многофункциональное средство измерений в оптических системах передач. Виды и методы измерений с помощью оптических рефлектометров. Измерение затухания, определение места повреждения кабеля, контроль стыков. Погрешности измерений.

Системы удаленного контроля оптических кабелей. Организация измерений с закрытием и без закрытия связи. Основные направления автоматизации контроля волоконно-оптических линий связи.

2.7. Поверка средств измерений оптического диапазона – 2 часа Общие принципы поверки средств измерений оптического диапазона.

Рабочие эталоны, используемые при поверке СИ оптического диапазона.

Погрешности рабочих эталонов.

дисциплины Наименование практических занятий Параметры и характеристики волоконнооптических световодов, передающих и п/п чены значком * в разделе настоящей программы).

Всего часов по самостоятельной работе по дисциплине

6. МЕТОДИКА ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Осуществляется в соответствии с Положением о порядке использования рейтинговой системы для оценки успеваемости студентов (приказ ректора 25.02.2010 № 1902) и основана на бальнорейтинговой системы оценки успеваемости, действующей с 2009 г., которая включает текущий контроль выполнения элементов объема дисциплины по элементам контроля с подведением текущего рейтинга (раздел 8) и итоговый контроль.

Правила формирования пятибалльных оценок за каждую контрольную точку (КТ1, КТ2) осуществляется путем округления величины, рассчитанной по формуле:

Итоговый контроль освоения дисциплины осуществляется на экзамене по традиционной пятибалльной шкале. Обязательным условием перед сдачей экзамена является выполнение студентом необходимых по рабочей программе для дисциплины видов занятий: выполнение и защита результатов лабораторных работ, сдача контрольных работ.

Формирование итоговой суммы баллов осуществляется путем суммирования семестровой (до 70 баллов) и экзаменационной составляющих (до 30 баллов).

7 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

По дисциплине “Метрология в оптических телекоммуникационных системах” учебная литература, охватывающая все разделы программы, приведена в списке основной литературы [1-3]. Для более углубленного изучения отдельных разделов и написания рефератов рекомендуется дополнительно использовать научно-техническую литературу [4-6], информацию от ведущих компаний по производству оборудования оптических цифровых систем связи (каталоги, обзоры, Интернет-сайты) [7-10]. Электронные версии всех перечисленных ниже источников имеются в электронной библиотеке кафедры и доступны студентам при работе в локальной вычислительной сети кафедры.

8 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ

Распределения баллов по элементам контроля деятельности работ на практических занятиях индивидуальных заданий Выполнение и защита работ Таблица распределения баллов в течение семестра Контрольные работы на практических занятиях Выполнение индивидуальных заданий Выполнение и защита результатов лабораторных работ Темы индивидуальных заданий (рефератов) 1. Генераторы оптических сигналов, их технические и метрологические характеристики.

2. Оптические ваттметры. Основные технические и метрологические характеристики.

3. Оптические тестеры. Основные технические и метрологические характеристики. Основные области применения.

4. Методы и схемы измерения дисперсии оптических волокон.

5. Рефлектометры. Основные принципы построения. технические характеристики. Основные области применения.

6. Виды и методы измерений с помощью оптических рефлектометров.

(Измерение затухания, определение места повреждения кабеля, контроль стыков и т.п.) 7. Измерители коэффициентов ошибок. Особенности измерителей коэффициентов ошибок в системах оптического диапазона.

В качестве творческого задания засчитывается выступление студентов с докладами на научных и научно-практических конференциях, семинарах, симпозиумах.

9.1 Основная литература 1. Мандель А.Е. Методы и средства измерения в волоконно-оптических линиях связи. Учебное пособие. Томск, ТУСУР, 2006 г.-120 с. (22 экз.).

2. Бакланов И. Г. Тестирование и диагностика систем связи: научное издание.- М.: Эко-Трендз, 2006. - 268 с. (4 экз.).

9.2 Дополнительная литература:

3.Современные проблемы волоконно-оптических линий связи:

Справочник. Т. 4: Активные элементы и средства контроля ВОЛС. Под ред. В. Ф. Мышкина, В. А. Хана, А. В. Шмалько. Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2005г. -371 с. (2 экз.) 4. Метрологическое обеспечение систем передачи: Учебное пособие для вузов. Б.П.Хромой, А.Л. Сенявский и др. под редакцией Б.П.Хромого. М:, Радио и связь.1991 г.-392 с. (3 экз.).

5. Бакланов И. Г. Технология измерений в современных телекоммуникациях. М.: ЭКО-ТРЭНДЗ, 1998. - 139 с. (2 экз.).

6. Волоконно-оптические системы передачи: Учебное пособие для вузов.. М. М. Бутусов, С. М. Верник и др. М.: “Радио и связь”, 1992 г.- с. (24 экз.).