Curs 3 2019/2020 - Gheorghe Asachi Technical University of Ia¨â„¢irf-opto.etti. Curs 3 2019/2020 2C/1L

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Curs 3 2019/2020 - Gheorghe Asachi Technical University of Ia¨â„¢irf-opto.etti....

  • Curs 3

    2019/2020

  •  2C/1L Optoelectronică OPTO  Minim 7 prezente curs + laborator  Curs - conf. Radu Damian ◦ an IV μE ◦ Vineri 8-11, P5 ◦ E – 70% din nota  20% test la curs, saptamana 4-5?

    ◦ probleme + (? 1 subiect teorie) + (2p prez. curs) ◦ toate materialele permise

     Laborator – sl. Daniel Matasaru ◦ an IV μE  Joi 8-14 impar

    ◦ L – 30% din nota (+Caiet de laborator)

  •  Curs ◦ Vineri 8-11, P5

    ◦ 2C  3C

     14*2/3 ≈ 9.33

     9÷10 C ≈ 9C + E

  • > 2010 < 1950

  •  Lumina ca undă electromagnetică (ecuaţiile lui Maxwell, ecuaţia undelor, parametrii de propagare)

     Elemente de fotometrie şi radiometrie (mărimi energetice/luminoase)  Fibra optică (realizare, principiu de funcţionare, atenuare, dispersie,

    banda de frecvenţă)  Cabluri optice (tehnologie, conectori, lipire - splice)  Proiectare sistemică a legăturii pe fibra optică (bandă de frecvenţă,

    balanţa puterilor)  Emiţătoare optice (LED şi dioda laser - realizare fizică şi functionare)  Receptoare optice (dioda PIN, dioda cu avalanşă - realizare fizică şi

    functionare)  Amplificatoare transimpedanţă (parametri, scheme tipice, TIA în buclă

    deschisă, cu reacţie, diferenţiale, control automat al câştigului)  Realizarea circuitelor pentru controlul emiţătoarelor optice (parametri,

    scheme tipice, controlul puterii, multiplexoare)  Dispozitive de captare a energiei solare (principiu de functionare,

    utilizare, proiectare )

  •  RF-OPTO ◦ http://rf-opto.etti.tuiasi.ro

     Fotografie ◦ de trimis prin email: rdamian@etti.tuiasi.ro

    ◦ necesara la laborator/curs

  •  Personalizat

  •  Minim 7 prezente

     0.5p/2(3)prez

     3 teste

     foto

  •  subiecte individuale

  •  2018/2019

  • 0 dBm = 1 mW 3 dBm = 2 mW 5 dBm = 3 mW 10 dBm = 10 mW 20 dBm = 100 mW -3 dBm = 0.5 mW -10 dBm = 100 W -30 dBm = 1 W -60 dBm = 1 nW

    0 dB = 1 + 0.1 dB = 1.023 (+2.3%) + 3 dB = 2 + 5 dB = 3 + 10 dB = 10 -3 dB = 0.5 -10 dB = 0.1 -20 dB = 0.01 -30 dB = 0.001

    dB = 10 • log10 (P2 / P1) dBm = 10 • log10 (P / 1 mW)

    [dBm] + [dB] = [dBm]

    [dBm/Hz] + [dB] = [dBm/Hz]

    [x] + [dB] = [x]

  • Capitolul 1

  •  Comunicatii ◦ Infrarosu (InGaAsP)

     Vizibil ◦ Spectru vizibil (GaAlAs)

     Iluminare ◦ Putere ridicata, lumina alba (GaInN)

  • Infrarosu Apropiat

    Frecvenţă

    Lungime de undă 1.6

    229

    1.0 0.8 µm 0.6 0.4 1.8 1.4

    UV

    (vid)

    1.2

    THz 193 461

    0.2

    353

    Longhaul Telecom Regional Telecom Local Area Networks

    850 nm

    1550 nm

    1310 nm

    CD Player 780 nm

    Laseri HeNe 633 nm

  • 850nm, 1310nm, 1550nm

  •  Comunicatii ◦ Infrarosu (InGaAsP)

     Vizibil ◦ Spectru vizibil (GaAlAs)

     Iluminare ◦ Putere ridicata, lumina alba (GaInN)

  •  Comunicatii ◦ Infrarosu (InGaAsP)

     Vizibil ◦ Spectru vizibil (GaAlAs)

     Iluminare ◦ Putere ridicata, lumina alba (GaInN)

  • Capitolul 2

  •  Ecuatii constitutive t

    B E

     

    J t

    D H 

     

     D

    0 B

    t J

     

    ED  

    HB  

    EJ 

     In vid

    mH70 104  

    mF120 10854,8 

    smc 8

    00

    0 1099790,2 1

     

     

  •     

    

     dtetfF tj     

        deGtg tj     FG

  •  cazuri particulare in care exista rezolvare analitica ◦ unda

     incidenta

     reflectata

    ◦ unda

     directa

     inversa zz

    IN eEeEE 

    

      

    11

       ztjzztjz y eeEeeEE

      

    zz

    OUT eEeEE 

    

      

    22

    INE

    zeE  

    1

    zeE  

    1

    zeE  

    2

    zeE  

    2

    OUTE

  •  cazuri particulare in care exista rezolvare analitica ◦ moduri in medii delimitate

     

     1

    ii ModAE ii ModEA ,

    INE OUTE

      N

    iiOUT ModBE 1

    1A

    NA

    1B

    NB

    iINi ModEA ,

  •  Moduri in ghid rectangular

     Moduri linear polarizate in fibra

    “Sparkle” pattern

  •  377

    0

    0 0

      smc

    8

    00

    0 1099790,2 1

     

     

    f

    c0 0

    2 

     

    f T

    12 

    n

    c c 0

    rn  n

    0 

    nfn

    c 00   

     f

    T 12

     

    1n

    ITU G.692 "the allowed channel frequencies are based on a 50 GHz grid with the reference frequency at 193.10 THz" SI "a source that emits monochromatic radiation of frequency 540·1012 Hz"

     

    indep.

    f

    n

  •  

    d

    dn nngr 

    SiO2

    

    d

    nd

    cd

    d D

    gr 

    1

    ~1310 nm

  •  incidenta normala

     reflexia in amplitudine

     densitatea de putere proportionala cu patratul amplitudinii câmpului

     interfata aer-sticla (n1 = 1, n2 = 1.5)

    n

    Z Z 0

    21

    21

    12

    12

    nn

    nn

    ZZ

    ZZ

     

     

    2

    21

    21

     

      

     

    nn

    nn r

    %404.0 r

    2

    21

    12  

      

     

    nn

    n t

  •  apare interferenta intre diversele unde reflectate

     se aduna câmpurile nu puterile

    %404.0;2.0 15.1

    15.1 2  

      r %1616.0;2.02.0

    2

    maxmaxmax  r

     lamele antireflexive

  •  incidenta oblica

     reflexiile in amplitudine a campului:

       21

    21

    sin

    sin

    

    

     sr

       21

    21

    tan

    tan

    

    

     pr

     21 12

    sin

    cossin2

    

    

     st

       2121 12

    cossin

    cossin2

    

    

     pt

  •  

      

     

    1

    2arctan n

    n B

     56B

     34B

      2

    tan0 2121 

     pr

    122211 cossinsin   nnn

  • (tot) Capitolul 2

  •  Lumina este constituita din raze care se propaga in linie dreapta in medii omogene

     Sursa omnidirecționala: emite similar in toate direcțiile

     Densitatea de energie luminoasa descrește invers proporțional cu pătratul distantei fata de sursa (energia se împarte uniform pe suprafața întregii sfere)

    2

    0

    r

    P P 

  •  la suprafata de separatie dintre doua medii, (o parte din) lumina se intoarce in mediul de incidenta

     unghiul dintre raza incidenta si normala (φi) este egal cu unghiul dintre raza reflectata si normala (φr)

     Legea reflexiei

    ri  

  •  la suprafața de separație dintre doua medii, (o parte din) lumina se (poate) propaga in mediul de transmisie sub un unghi diferit de unghiul incident

     la trecerea in medii mai “dense” (optic) lumina se apropie de normala

     la trecerea in medii mai “puțin dense” (optic) lumina se depărtează de normala

     Legea lui Snell (a refracției)

    Ri nn  sinsin 21  φi – unghi incident (in n1) φR – unghi de refracție (in n2)

  •  Apare numai când lumina se propaga dintr-un mediu mai dens optic intr-un mediu mai puțin dens

     La