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Photonics

Photonics

     1.           Informazioni generali

1.1      SSD: ING-INF/01

1.2      Crediti: 6

1.3    Lingua: Inglese

1.4      Calendarizzazione e orario: II anno – II semestre - 

1.5      Offerto a: Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica 2° anno, Laurea Magistrale in Telecomunicazioni 2° anno

1.6      Tipologia di valutazione: esame orale con votazione in trentesimi.

1.7    Appelli: Prenotarsi su INFOSTUD e contattare il docente via e-mail per concordare la data dell'esame

2.           Obiettivi del modulo e capacità acquisite dallo  studente

L’obiettivo del corso consiste nel fornire una conoscenza solida e coordinata delle caratteristiche e delle metodologie di dimensionamento dei componenti e sistemi di comunicazione in fibra ottica anche attraverso esercitazioni di laboratorio. Lo studente avrà acquisto alla fine del corso, padronanza dei criteri di progetto e di valutazione delle prestazioni di collegamenti ottici a larga banda in particolare i sistemi a multiplazione in divisione di lunghezza d’onda (WDM). Inoltre sarà aggiornato sullo stato dell’arte anche attraverso seminari di esperti internazionali.

3.           Prerequisiti

Fondamenti di Elettronica, Campi elettromagnetici e Telecomunicazioni

4.           Risultati di apprendimento attesi

Gli studenti saranno in grado di riconoscere le specifiche dei principali dispositivi fotonici per la realizzazione di un sistema di comunicazione in fibra ottica. Sapranno dimensionare e valutare le prestazioni dei sistemi sia a singola portante ottica, sia a multiplazione in lunghezza d’onda (WDM). Avranno acquisito le conoscenze circa i fenomeni che limitano le prestazioni dei sistemi in fibra nonché le tecniche per ottenere sistemi con  prestazioni che costituiscono lo stato dell’arte  delle comunicazioni in fibra ottica.

5.           Programma

Segnali ottici RZ e NRZ. Capacità del canale ottico. Fibre multimodali: caratteristiche di propagazione e dispersione intermodale. Fibre singolo modo. Dispersione nelle fibre singolo modo e limitazioni nei sistemi di comunicazione ottica. Calcolo del prodotto velocità di cifra-lunghezza di collegamento. Tecniche di compensazione della dispersione. Effetti ottici non lineari in fibra. Tecnologie di cavi e connettori. Progetto dei trasmettitori ottici. Modulazione diretta. Chirp della frequenza. Rumore di intensità e di partizione di modo; larghezza di linea spettrale. Accoppiamento fibra-sorgente, ritorno ottico e impiego di isolatori ottici, circuiti di pilotaggio, modulatori ottici integrati. Progetto del ricevitore: il front-end, il canale lineare, il recupero dei dati. Sensibilità del ricevitore e causa di degrado con calcolo della penalità in potenza. Misura delle prestazioni di un ricevitore: il diagramma a occhio, grafici BER-potenza ricevuta e sensibilità-velocità di cifra. Criteri di progetto e prestazioni di un sistema di comunicazione ottico. Collegamento punto-punto, reti ottiche. Bilancio della potenza e del tempo di salita. Degrado delle prestazioni del sistema e penalità di potenza. CAD per sistemi ottici. Commutazione di segnali fotonici. Sistemi a multiplazione di lunghezza d’onda: architetture, componenti, prestazioni. Diafonia lineare e non lineare. Amplificatori ottici. Spettro, larghezza di banda e saturazione del guadagno, rumore. Amplificatori a semiconduttore. Amplificatori in fibra drogata con erbio: schemi di pompaggio, spettro e caratteristiche del guadagno: curve guadagno-potenza di pompa, guadagno-lunghezza dell’amplificatore. Rumore dell’amplificatore. Sensibilità di un ricevitore ottico con pre-amplificatore ottico. Compensazione della non uniformità del guadagno. Amplificatori in linea e dispersione. Amplificatori Brillouin e Raman (cenni).


Materiale didattico

  • G. P. Agrawal, Fiber‐Optic Communication Systems, 2nd edition, Wiley Interscience, 1997
  •  H. Nishihara, H. Masamitsu, S. Toshiaki, Optical Integrated Circuits, McGraw‐Hill, 1989
  • J. Powers, An Introduction to Fiber Optic Systems, Irwin, 1997
  • B. E. A. Saleh, M. C. Teich, Fundamentals of Photonics, Wiley‐Interscience, 1991
  • P. E. Green, jr., Fiber Optics Networks, Prentice Hall, 1993
  • Materiale integrativo (lucidi/diapositive del corso, articoli) disponibile sul sito web

6.           Sito web di riferimento con materiale per lo studio (accesso riservato con password)

http://elearning2.uniroma1.it/course/view.php?id=92