6 ECTS credits
160 u studietijd
Aanbieding 1 met studiegidsnummer 4020327ENR voor alle studenten in het 2e semester met een verdiepend master niveau.
Dit vak bestrijkt een breed scala aan onderwerpen rond optische telecommunicatiesystemen met bijzondere aandacht voor praktische toepassingen. Door een diepgaand inzicht te verwerven in de werking van de componenten en systemen worden de studenten voorbereid op het ontwerpen van optische telecom links en stelt ze in staat om ontwerpoverwegingen te maken voor het praktisch implementeren van deze systemen. Na een inleiding tot de basisconcepten van optische communicatie met een historisch perspectief, wordt dieper ingegaan op lichtvoortplanting in optische vezels (inclusief attenuatie en niet-lineaire effecten), de fabricage van optische vezels, golfgeleiderdispersie en materiaaldispersie alsook remediëring hiervan met behulp van dispersiecompensatietechnieken. Daarnaast wordt er gekeken naar de werking van optische transmitters (halfgeleiderlasers, LEDs), fotodetectoren (PIN, APD) en optische versterkers. De studenten verwerven ook inzicht in performantiemetrieken zoals de bit error ratio (BER), het oogdiagramma, gevoeligheid van de fotodetector, opsich vermogenbudget, alsook in optische netwerk architecturen, optische modulatie en multiplexeringstechnieken (WDM systemen en componenten, optische tijdsdomein multiplexering).
Lesgevers:
VUB: Prof. Jürgen Van Erps
UGent: Prof. Geert Morthier
1. Leerdoelen:
Gedreven door de niet aflatende vraag naar grotere bandbreedtecapaciteit zijn optische vezel telecommunicatiesystemen onmisbaar geworden voor lange-afstands telecom. Daarom moet de student vertrouwd zijn met lichtvoorplanting in optische vezels, hoe deze optische vezels worden gefabriceerd en aangewend als fundamentele bouwsteen in optische netwerken, alsook optische transmitters, optische versterkers en optische ontvangers. Dit moet de student in staat stellen om de werking van optische telecom netwerken te begrijpen en hen toelaten om zelf lange-afstands optische telecom links te ontwerpen.
2. Competenties en examenvereisten:
De studenten moeten aantonen dat ze de principes van optische vezels en optische netwerken begrijpen, inclusief attenuatie, dispersie en niet-lineaire effecten in optische vezels en hoe aan deze effecten te remediëren. Bovendien moeten ze in staat zijn om een vermogenbudget op te stellen, de juiste laser en fotodetector te kiezen, en de werking van verschillende types optische versterkers te beschrijven. Daarnaast moeten de studenten inzicht hebben in multiplexeringstechnieken zoals golflengte multiplexering (WDM), de componenten die nodig zijn om WDM links te realiseren, in netwerktopologieën en in performantiemonitoring van optische links (bijvoorbeeld met behulp van oogdiagramma's en bit error ratio's).
Tenslotte moet de student in staat zijn om een lange-afstands punt-tot-punt optische verbinding te ontwerpen door gebruik te maken van gespecialiseerde softwaretools (RSoft OptSim, Lumerical MODE Solutions) en aantonen dat ze in staat zijn om tot een kost-effectief systeemontwerp te komen door attenuatie, dispersie en niet-lineaire effecten optimaal te remediëren. Na een diepgaande introductie tot deze softwaretools zullen de studenten een ontwerpopdracht toegewezen krijgen waarvan ze een schriftelijk verslag moeten maken waarin ze hun optische link beschrijven, de performantie ervan en de belangrijkste ontwerpkeuzes die ze hebben moeten maken.
In conclusie kunnen we stellen dat dit vak bijdraagt tot de volgende competenties:
- Het kennen en begrijpen van de belangrijkste componenten en systeemconcepten die in optische telecommunicatie gebruikt worden
- Het aanwenden van Computer Aided Engineering (CAE) tools op een creatieve en doelgerichte manier om optische lange-afstandslinks te ontwerpen
- Het kiezen van de meest geschikte ontwerp en test methodologie voor optische telecommunicatiesystemen (en hun componenten), inclusief het begrijpen van de onderliggende theorie en het correct toepassen ervan. Dit houdt ook in het correct kunnen interpreteren van de datasheets van de meest courante componenten voor optische telecom.
- Niet-optische aspecten van optische telecommunicatiesystemen begrijpen, zoals bijvoorbeeld de bijhorende electronica (modulatietechnieken, signaal-ruisverhouding, performantiemonitoring, ...)
- Inzicht hebben in de belangrijkste evoluties van fundamenteel onderzoek en de recente innovatietrends in het domein van optische communicatiesystemen
De beoordeling bestaat uit volgende opdrachtcategorieën:
Examen Mondeling bepaalt 100% van het eindcijfer
Binnen de categorie Examen Mondeling dient men volgende opdrachten af te werken:
Aanwezigheid tijdens de 4 eerste WPO sessies is verplicht. Tijdens deze sessies zal de werking en het gebruik van een commercieel softwarepakket worden toegelicht, waarna een projectopdracht zal worden gegeven. Deze opdracht bestaat uit het ontwerp van een lange afstands optische telecom link door gebruik te maken van de eerder vermelde softwaretool. De projectbestanden en een geschreven verslag moeten 1 week voor het examen ingeleverd worden.
Deze aanbieding maakt deel uit van de volgende studieplannen:
Master in de ingenieurswetenschappen: fotonica: Standaard traject