EE904 - COMUNICAÇÕES ÓPTICAS

 

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Período de Oferecimento da Disciplina, segundo a convenção:
1 - Primeiro Período Letivo
2 - Segundo Período Letivo
5 - Ambos os Semestres Letivos.
6 - A Critério da Unidade
Horas-aula Semanais de Teoria Horas-aula Semanais de Prática Horas-aula Semanais de Laboratório Horas-aula Semanais Horas-aula Semanais em Sala Crédito da Disciplina, Relativo a um período letivo de quinze semanas

 

Pré Requisitos EE540/EE754 EE881
 

        

Ementa Fibras ópticas, LED's e lasers, fotodetectores PIN e APD. Emendas, acopladores e conexões. Receptores ópticos. O enlace óptico. Sistemas WDM. A rede óptica: novos padrões, arquiteturas e serviços.
 
Ementa Detalhada 1. FIBRAS ÓPTICAS Conceitos de Óptica (revisão). O guia dielétrico. Programação da luz em fibras: modelo da óptica geométrica, teoria da programação modal. Tipologia das fibras: multimodo de índice degrau e de índice gradual, monomodo. Atenuação versus comprimento de onda. Mecanismo de dispersão: geométrica, material, de guiamento, cromática. Fibras de dispersão deslocada. Perdas por curvaturas na instalação e no cabeamento. Concatenação de fibras. Respostas da fibra à fonte óptica. 2. FONTES ÓPTICAS E FOTODETECTORES Estruturas semicondutores básicas: banda de energia, emissão espontânea e estimulada, junções pn e heterojunções. LED’s e lasers Fabry-Perot: estruturas, comportamento dinâmico, distribuição espectral. Correntes de limiar em lasers: dependências estruturais e variabilidade térmica. Lasers avançados: DBF, poços quânticos, fio quântico, caixa quântica. Efeitos transientes: oscilações de relaxação, gorjeio (“chirp”), equações de taxa. Sintonizabilidade. Acoplamento fonte-fibra: reflexões de Fresnel, focalização, lei do brilho. Fotodetectores: responsividade, eficiência quântica, corrente de escuro. O ruído balístico (“shot”). Estruturas pin e APD. Estatística da multiplicação por avalanche. APD’s avançados. 3. RECEPTORES E ENLACES ÓPTICOS Transmissores ópticos: projetos elétrico, óptico e térmico. Desempenho do receptor elétrico: limite quântico, sensitividade, FET’s versus transistores. Receptores a APD: desempenho segundo a aproximação gaussiana. Receptores a transimpedância versus alta impedância. Código de linha: balanceamento versus eficiência. complexidade. Sistemas IM-DD: enlace limitados por perdas e por dispersão. Outras limitações: ruído modal, ruído de partição modal, gorjeio. receptores e enlaces analógicos. Sistemas multicanal. 4. NOVAS TECNOLOGIAS DE ENLAÇAMENTO ÓPTICO Técnicas de Detecção Coerente: princípios básicos, detecção heteródina versus homódina, desempenho versus modulação, requisitos de estabilidade e coerência espectral da fonte, seletividade. Amplificação Óptica: princípios básicos, amplificadores a semicondutor versus a fibra dopada. O amplificador a fibra dopada com érbio (AFDE). Saturação de ganho. Ruído de emissão espontânea amplificada (ASE). Modelo de Olsson. Inserção do amplificador no enlace óptico: posicionamento ótimo, configuração de booster, de preamplificador, em cascata; transmissão WDM. Limitação pela não-linearidade da fibra. 5. REDES ÓPTICAS Componentes para Redes Ópticas. Acopladores: de 3 dB, de passagem, em estrela. Perdas de repartição e de combinação, “clusterização”. Filtros ópticos sintonizáveis; estruturas de Fabry-Perot (“etalons”) e de Mach-Zehnder, finesse, contraste, velocidade de sintonia, relação do desempenho com a arquitetura da rede. Topologia das Redes Ópticas. Redes de faixa larga versus faixa estreita. Topologias de rede física, dos caminhos físicos e das conexões lógicas. Requisitos sobre a topologia: escalabilidade, modularidade, regularidade, restaurabilidade. Estrelas (ativas e passivas) versus barramentos (duplos e reentrantes). Multihopping. Topologias de caminhos físicos para redes multihop: shufflenet, grafo de Bruijn. Topologias híbridas: SDM/WDM, TDM/WDM, SCM/WDM.
 
Bibliografia

PAUL E. GREEN, JR. Fiber Optic Networks Prentice-Hall, 1993.

   
Professor(es) Responsáve(l/is) pela Atualização 29/01/2007