Návrh multiplexního optického komunikačního systému

V této práci se zabývám problematikou optických multiplexů a optických zesilovačů. U optických multiplexů se věnuji především nejpoužívanějším typům CWDM a DWDM, jsou uvedeny principy realizace na elementární úrovní a následně i jejich parametry či možnosti zapojení v optických sítích. U optických zesilovačů je nejznámější EDFA zesilovač, kterému je věnována hlavní pozornost a je podrobně v textu popsán, uvedeno je také vnitřní zapojení zesilovače. Současně se dostává do popředí i zesilovač Ramanovský či Ramanův, o kterém se v textu také zmiňuji a uvádím i příklad realizace. V další části práce uvádím praktický návrh komunikačního systému zahrnujícího optický multiplex a zesilovač EDFA, uvedeny jsou potřebné teoretické návrhové rovnice a základní komponenty nutné pro správnou funkci systému. V poslední části je prováděna simulace komunikačního systému z pohledu šíření signálu v optickém vlákně dle reálných parametrů optických vláken a optických vysílačů (chromatická disperze, optický výkon, parametry signálu, atd.). V simulacích se pokouším zahrnout i vliv polarizační vidové disperze a její náhodný charakter. Pro výpočty je využito nelineární Schrodingerovy rovnice, jenž popisuje šíření optického signálu vláknem, a jsou realizovány v programu MATLAB.
In this thesis I consider problems of optical multiplexers, optical amplifiers and designing optical networks with this components. CWDM and DWDM are the most common used multiplexers today. I describe principles of realization multiplexers from basic level to realization in WDM networks. EDFA is also common used amplifier today and I describe his internal structure and how it works. Today, we can observe many realization of optical netwoks with Raman amplifiers, especially in long haul networks. Raman amplifier is characterized in brief. In next chapter I describe the design of optical communication systems and the main designing equations are explained. Then I used the equations for example of designing optical communication system with multiplexers, EDFAs and other components, which are needed for function of the system. In last chapter I explain mathematical model of signal propagation in optical fiber called nonlinear Schrodinger equation, which includes main optical effects in fiber like chromatic dispersion or Kerr effect. The simulation model and his numeric solution was designed including PMD effect, the simulation model is programmed in MATLAB.