realizarea fizică a dispozitivelor...
TRANSCRIPT
Curs 2
2016/2017
2C/1L Optoelectronică, structuri, tehnologii, circuite, OSTC
Minim 7 prezente curs + laborator
Curs - sl. Radu Damian◦ Joi 15-18, P5◦ E – 70% din nota 20% test la curs, saptamana 4-5?
◦ probleme + (?1 subiect teorie) + (2p prez. Curs) 2prez=0.5p
◦ toate materialele permise
Laborator – sl. Daniel Matasaru◦ Joi 8-14 par
◦ L – 15% din nota◦ C – 15% din nota
Curs◦ Joi 15-18, P5
◦ 2C 3C
14*2/3≈9.33
9÷10 C
Sinapse “inginerești”
http://rf-opto.etti.tuiasi.ro
Irinel Casian-Botez, "Structuri Optoelectronice", Ed. "CANOVA", Iasi 2001, ISBN 973-96099-2-9
Behzad Razavi – Design of Integrated Circuits for Optical Communications, Mc Graw Hillhttp://rf-opto.etti.tuiasi.ro/docs/opto/
IBM - Understanding Optical Communications: on-line http://rf-opto.etti.tuiasi.ro
Radu Damian, I Casian, D Matăsaru -„Comunicatii Optice” , Indrumar de laborator, 2005
Personalizat
subiecte individuale
2015/2016
0 dBm = 1 mW
3 dBm = 2 mW5 dBm = 3 mW10 dBm = 10 mW20 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]
in
out
P
PPierderi
in
out
P
P10log10dBPierderi
]lungime[km
B]Pierderi[ddB/kmAtenuare
dBmdBmdBPierderi inout PP
√
Minim 7 prezente
0.5p/2(3)prez
3 teste
foto
Capitolul 1
Comunicatii◦ Infrarosu (InGaAsP)
Vizibil◦ Spectru vizibil (GaAlAs)
Iluminare◦ Putere ridicata, lumina alba (GaInN)
Infrarosu Apropiat
Frecvenţă
Lungimede undă 1.6
229
1.0 0.8 µm0.6 0.41.8 1.4
UV
(vid)
1.2
THz193 461
0.2
353
Longhaul Telecom
Regional Telecom
Local Area Networks
850 nm
1550 nm
1310 nm
CD Player780 nm
Laseri HeNe633 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)
(tot) Capitolul 1
Undă electromagnetică◦ Ecuaţiile lui Maxwell
◦ λ, ε, ω, f
Banda interzisa
Banda de conductie
Banda de valentan0
n1
n0 Teoria cuantică
◦ Benzi energetice E = h ν
◦ fotoni, emisie stimulată, LASER
Optică geometrică◦ n, θ
◦ raze de lumină
◦ intuitivă
d
Through the Wormhole S02E07 How Does the Universe Work
Capitolul 2
Ecuatii constitutivet
BE
Jt
DH
D
0 B
tJ
ED
HB
EJ
In vid
mH7
0 104
mF12
0 10854,8
smc 8
00
0 1099790,21
Simplificarea ecuatiilor lui Maxwell
122 JjEE
JHH 22
Xjt
XeXX tj
0
dtetfg tj
degtf tj
E
0 H
022 EE
022 HH
Ecuaţiile Helmoltz sauecuaţiile de propagare
j 22
γ – Constanta de propagare
Mediu lipsit de sarcini electrice
Camp electric dupa directia Oy, propagare dupa directia Oz
zz
y eEeEE
jj2
Exista numai unda progresiva E+=> A
zj
y eAE
Camp armonic
ztjz
y eeAE
Amplitudine
Atenuare
Propagare(variatie in timp si spatiu)
Propagare
Polarizare circulara
111
ztjzy eeCtzE
2~, EPW
222
ztjzy eeCtzE
12
1
22
22
22
1
2 zz
z
z
eeCt
eCt
P
PA
12210
1
210 log10log10][
zze
P
PdBA
121012 686.8log20][ zzezzdBA
0686.8]/[/ kmdBLA
Atenuarea se exprima de obicei in dB/km
de obicei valori pozitive
semnul = implicit
HjE
Mediu fara pierderi, σ = 0
y
x
EjH
j
x
y
H
EImpedanta intrinseca a mediului
ztjz
y eeAE punctele de faza constanta: const zt
Viteza de faza
1
dt
dzv
Viteza de grup
d
d
dt
dzvg in medii dispersive unde β = β(ω)
In vid
Indice de refractie al mediului
3770
00
smc 8
00
0 1099790,21
0cvv g
In mediu nedispersiv εr
rr
cc
0
000
11
rn
Periodicitate in spatiu
f
c00
2
fT
12
Periodicitate in timp
f
c
2
fT
12
nfn
c 00
n
cc 0
3770
00
smc 8
00
0 1099790,21
f
c00
2
fT
12
n
cc 0
rn n
0
nfn
c 00
fT
12
1n
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
2 , 2
2 , 2
n S0
S
h
C
l n S
h
1 , 1 1 , 1
a) b)
021 EEn
SJHHn 21
SDDn 21
021 BBn
cazuri particulare in care exista rezolvare analitica◦ semnale cu variaţie armonică în timp, transformata
Fourier, spectru
Xjt
XeXX tj
0
dtetfg tj
degtf tj
dtetfg tj
dtetfg tj
degtf tj
cazuri particulare in care exista rezolvare analitica◦ unda
incidenta
reflectata
◦ unda
directa
inversazz
IN eEeEE
11
ztjzztjzy 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 ,
INEOUTE
N
iiOUT ModBE1
1A
NA
1B
NB
iINi ModEA ,
Ecuatiile lui Maxwell in coordonate cilindrice
a - raza miezuluiU - E(r) sau H(r)
solutii proportionale cu functii Bessel
Moduri in ghid rectangular
Moduri linear polarizate in fibra
“Sparkle” pattern
In medii dispersive β = β(ω), n = n(ω)
d
dnn
cc
n
d
d
d
d 1
)/(1
msd
dnn
cd
d
d
d
)/(1 2
2
2
2
2
msd
nd
cd
dn
d
nd
d
dn
cd
dD
Dispersia se exprima de obicei in ps/nm/km sipermite aflarea intarzierilor aparute intre "moduri" (latirea impulsurilor) pentru o anumita latimespectrala si o anumita distanta parcursa
LD
Viteza de faza – viteza virtuala cu care circulapunctul cu o anumita faza
Viteza de grup – viteza cu care circula informatia(energia) – in medii cu dispersie normala
d
dnnngr
SiO2
d
nd
cd
dD
gr
1
incidenta normala
reflexia in amplitudine
densitatea de putere proportionala cu patratul amplitudinii câmpului
interfata aer-sticla (n1 = 1, n2 = 1.5)
n
ZZ 0
21
21
12
12
nn
nn
ZZ
ZZ
2
21
21
nn
nnr
%404.0 r
2
21
12
nn
nt
apare interferenta intre diversele unde reflectate
se aduna campurile nu puterile
%404.0;2.015.1
15.1 2
r %1616.0;2.02.0 2
maxmaxmax r
lameleantireflexive
(tot) Capitolul 2
Lumina este constituita din raze care se propaga in liniedreapta in medii omogene
Sursa omnidirectionala: emitesimilar in toate directiile
Energia luminoasa descresteinvers proportional cu patratul distantei fata de sursa (energia se imparteuniform pe suprafata intregiisfere)
2
0
r
PP
la suprafata de separatie dintre doua medii, (o parte din) lumina se intoarce in mediul de incidenta
unghiul facut de raza incidenta cu normala(φi) este egal cu unghiul facut de razareflectata cu 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 intersecția luminii cu suprafața de separație a doua medii se întâlnesc in general raze reflectate si raze refractate
Pentru un unghi de incidenta numit unghi critic, raza refractata se obține in lungul suprafeței de separație
Pentru orice unghi mai mare decât unghiul critic exista numai raza reflectata
90;21 Rnn
21 sin nn C
1
2arcsinn
nC
n1
n2
n1>n2
Razele de lumina paralele sunt concentrate intr-un punct numit focar, aflat la distantafocala de planul lentilei
O sursa omnidirectionala pozitionata in focarva permite obtinerea unui fascicul paralel
fba
111
2fyx
(tot) Capitolul 2
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
2arctann
nB
56B
34B
2
tan0 2121
pr
122211 cossinsin nnn
transmisia totala a polarizarii p
lumina reflectata este total polarizata (s)
1
2arctann
nB
56B
34B
