WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра промышленной электроники ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Рабочая программа Методические указания к выполнению практических работ Факультет энергетический Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста:

654100 - электроника и микроэлектроника, 200400 - промышленная электроника Направление подготовки бакалавра 550700 - электроника и микроэлектроника Санкт-Петербург 2004 2 Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 621.315.6 Оптоэлектронные средства передачи, обработки и отображения информации: Рабочая программа, методические указания к выполнению практических работ. – СПб.: СЗТУ, 2004. - 24с.

Методический сборник разработан в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 654100 (специальность 200400 – «Промышленная электроника») и направлению подготовки бакалавра 550700 – «Электроника и микроэлектроника».

Приводится рабочая программа дисциплины, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, даются методические указания к выполнению практических работ.

В рабочей программе представлены следующие разделы: оптическая передача информации, в который включены методы кодирования информации, структурные схемы оптических систем передачи информации с открытым и закрытым (волоконно-оптические системы) оптическими каналами передачи, оптроны, как первые оптоэлектронные устройства передачи-приема сигналов, а также волоконно-оптические световоды различных типов (многомодовые, одномодовые) и плоские (интегрально-оптические) волноводы, методы стыковки оптических световодов; оптические средства обработки информации, где представлены оптоэлектронные устройства для оптических систем обработки информации: электрооптические, акустооптические модуляторы света и дефлекторы, оптические статические и динамические транспаранты, а также оптические процессоры; оптическая голография и ее использование, в котором представлены методы записи тонкослойных и толстослойных голограмм, восстановление изображений, а также использование голографии в средствах обработки информации, интерферометрии и микроскопии; оптоэлектронные средства отображения информации, в котором рассмотрены различные типы индикаторных приборов и экранов, способы и схемы управления индикаторами.

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры промышленной электроники 23 января 2004 г., одобрено методической комиссией энергетического факультета 26 января 2004 г.

Рецензенты: В.Д. Лиференко, д-р. техн. наук, проф. кафедры промышленной электроники СЗТУ; Л.П. Скороходов, канд. техн.наук, доц. кафедры вычислительной техники ВКА им. А.Ф. Можайского.

Составитель Ю.Г. Васильев, д-р техн.наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, ПРЕДИСЛОВИЕ В рамках дисциплины «Оптоэлектронные средства передачи, обработки и отображения информации» изучается несколько научно-технических областей, основанных на современных достижениях квантовой и оптической электроники: оптические средства передачи информации, обработки информации, голография и оптические средства отображения информации.

Оптоэлектронные средства - элементы, устройства, приборы и системы, в основу работы которых положены физические явления, возникающие при генерации света и взаимодействии оптического излучения с электронами вещества.

На современном этапе развития науки и техники для вышеназванных областей характерно усиление направленности в область высокоскоростных и высокопроизводительных информационных систем различного функционального назначения, позволяющих осуществлять:

- передачу информации с высокой пропускной способностью от единиц до десятков Гбит/с и более;

- обработку информации в реальном масштабе времени с производительностью 109…1014 опер/с;

- отображение информации с высоким качеством изображения в статическом и динамическом режимах с использованием экранов с высокой разрешающей способностью, яркостью, цветностью (ЭЛТ, жидкокристаллических и плазменных экранов) и низким энергопотреблением.

Основными задачами изучения дисциплины являются:

a) понимание физических принципов работы оптоэлектронных средств передачи, обработки и отображения информации;

b) получение знаний по определению параметров оптоэлектронных средств, их конструкции и использованию в современных информационных системах различного функционального назначения;

c) получение представлений о дальнейших возможностях и перспективах оптоэлектронных средств, их конкурентоспособности;

d) приобретение навыков по расчету и проектированию оптоэлектронных устройств передачи, обработки и отображения информации.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении предшествующих дисциплин: «Физика», «Физика твердого тела», «Материалы и элементы электронной техники», «Теоретические основы электротехники», «Микроэлектроника», «Твердотельная электроника» и «Квантовая и оптическая электроника».

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Содержание дисциплины по ГОС Оптические средства передачи, обработки и отображения информации:

оптические системы передачи информации, причины появления, структура, классификация. Методы кодирования информации: частотное разделение и временное разделение каналов, импульсно-кодовая модуляция. Оптроны, типы, основные схемы и параметры, оптронные датчики. Оптические мультиплексеры/демультиплексеры, системы со спектральным уплотнением. Волоконно-оптические световоды, типы и основные параметры, дисперсия мод и оптические потери, методы стыковки световодов. Плоские оптические волноводы (интегрально-оптические волноводы), принцип работы, моды, эффект Гуса-Хенкена, методы ввода света в плоский волновод. Оптические средства обработки информации, базовая схема оптической системы обработки информации, оптические модуляторы света, дефлекторы и оптические транспаранты. Оптические процессоры, оптические системы прямого и обратного преобразования Фурье. Оптические запоминающие устройства.



Оптическая голография, свойства голограмм, запись и восстановление изображений с помощью тонкослойных и толстослойных голограмм, области использования голографии. Оптоэлектронные средства отображения ин формации, типы индикаторных приборов, принципы работы и их параметры. Экраны и методы управления матричными экранами.

1.2. Объем дисциплины и виды учебной работы Виды занятий Всего часов Общая нагрузка Аудиторные занятия Лекции Практические занятия (ПР) Лабораторные работы (ЛР) Самостоятельная работа Курсовая работа + Вид итогового контроля - экзамен 1.3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем дисциплины 100 часов) 1.3.2. Введение [1], с.3,4,9, 10, 64, 65, 130, 150; [2], с. 4,5; [3], с. 5 …Задачи дисциплины. Применение оптоэлектронных средств передачи, обработки и отображения информации в современной науке и технике. Элементная база и основные технологии. Особенности развития и пути совершенствования оптоэлектронных средств для создания высокоскоростных и высокопроизводительных оптических систем различного функционального назначения.

1.3.3. Оптическая передача информации [1], с.7…63; [2], с.108...153; [3], с.180…185; [4], с.79...Классификация и структура оптических систем передачи информации.

Методы кодирования информации: частотное и временное разделение каналов, импульсно-кодовая модуляция. Классификация оптронов. Схемы оптронов с внешней и внутренней фотонной связью и их области применения. Основные параметры оптронов. Типы оптронов: резисторные, диодные, транзисторные, тиристорные. Оптоэлектронные микросхемы. Условные обозначения. Оптронные датчики: оптопрерыватели и отражательные оптроны.

Оптическое мультиплексирование и демультиплексирование сигналов.

Мультиплексеры и демультиплексеры. Классификация волоконно-оптических систем передачи информации. Волоконно-оптические световоды: ступенчатые, градиентные и одномодовые. Моды в волоконно-оптических световодах. Дисперсия мод и оптические потери. Методы стыковки элементов в волоконнооптических системах передачи информации. Пассивные и активные соединители. Плоские оптические волноводы (интегрально-оптические волноводы). Распространение света, волноводные моды. Эффект Гуса-Хенкена. Методы ввода света в плоский оптический волновод.

1.3.4. Оптические средства обработки информации [1], с.64…129; [2], с.64-97; [3], с.169…180; [4], с.124...Структурная схема оптической системы обработки информации. Назначение элементов схемы. Динамические и статические оптические модуляторы света. Динамические модуляторы : электрооптические модуляторы, акустооптические модуляторы. Материалы и параметры оптических модуляторов. Оптические дефлекторы: электрооптические и акустооптические. Оптические транспаранты: электрически и оптически управляемые. Принципы работы и параметры оптических транспарантов. Основные материалы. Оптические запоминающие устройства. Постоянная и оперативная памяти. Оптические процессоры, назначение и области применения. Преобразование Фурье в оптике. Оптические системы прямого и обратного преобразования Фурье. Акустооптические процессоры.

1.3.5. Оптическая голография и ее использование [1], с.130…149; [2], с.98-107; [4], с.99-Принципы оптической голографии. Классификация голограмм (тонкослойные и толстослойные), основные параметры. Запись и восстановление изображений с помощью тонкослойных и толстослойных голограмм. Свойства голограмм. Области использования голографии. Применение голографии в оптических системах обработки информации: корреляционная обработка с помощью голографических фильтров. Голографическая интерферометрия и микроскопия.

1.3.6. Оптоэлектронные средства отображения информации [1], с.150…167; [2], с.153...Основные характеристики зрения. Классификация индикаторных приборов, основные параметры. Вакуумные и газоразрядные приборы. Твердотельные индикаторы на основе светоизлучающих диодов. Электролюминесцентные индикаторы на основе электролюминофоров. Жидкокристаллические и электрохромные индикаторы. Сравнительные характеристики индикаторных приборов. Экраны в системах отображения информации. Требования к экранам.

Способы управление индикаторами и схемы управления. Управление матричными индикаторами.

1.4. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ для студентов очно-заочной формы обучения (20 часов) Темы лекций Объем, ч.

1 1. Введение. Оптическая передача информации. Базовая струк- турная схема оптической системы передачи. Методы кодирования оптических сигналов. Оптроны. Оптическое мультиплексирование/демультиплексирование.

1 2. Волоконно-оптические системы передачи информации (ВОСПИ). Волоконно-оптические световоды. Методы стыков- ки оптических элементов в ВОСПИ. Плоские оптические вол- новоды. 3. Оптические средства обработки информации 4. Оптическая голография и ее использование 5. Оптоэлектронные средства отображения информации 1.5. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (4 часа) Темы практических занятий Объем, ч.





1. Решение задач по расчету параметров оптических световодов и волноводов.

2. Решение задач по расчету оптических модуляторов, дефлек- торов и оптических запоминающих устройств. 1.6. ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ (8 часов) Темы лабораторных работ Объем, ч 1. Исследование оптрона 2. Исследование волоконно-оптической линии связи. 1.7. ТЕМАТИКА КУРСОВОЙ РАБОТЫ Курсовая работа посвящена изучению устройств отображения информации и разработке светодиодного устройства отображения, состоящего из светодиодного матричного экрана и цифровой системы управления экраном. В кур совой работе приводится классификация оптоэлектронных устройств отображения информации, рассматриваются принципы работы, указывается их функциональное назначение в оптоэлектронных системах. Формулируется задание на разработку устройства отображения матричного типа и приводятся численные исходные данные. Курсовая работа включает в себя следующие этапы.

1. Выбор необходимого светодиодного индикатора по заданным параметрам яркости и максимальному напряжению.

2. Разработка и описание функциональной схемы электронной системы управления устройством отображения, 3. Расчет элементов устройства отображения в соответствии с приведенной методикой и разработка принципиальной схемы.

2. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Укажите основные преимущества оптических систем передачи информации (ОСПИ) по сравнению с электронными, дайте описание базовой схемы ОСПИ и проведите классификацию ОСПИ.

2. Объясните этапы преобразования электрических сигналов для их представления в виде цифровых сигналов импульсно-кодовой модуляции.

3. Приведите принципиальную схему и объясните принцип работы волоконно- оптической системы передачи информации (ВОСПИ) со спектральным мультиплексированием/демультиплексированием.

4. Приведите классификацию волоконно-оптических световодов (ВОС), объясните распространение света в ступенчатых, градиентных и одномодовых ВОС.

5. Дайте характеристику модового состава ступенчатых, градиентных и одномодовых ВОС, объясните возникновение межмодовой и материальной дисперсий.

6. Охарактеризуйте оптические потери в ВОС и объясните причины их возникновения.

7. Приведите основные способы неразъемных и разъемных оптических соединений элементов в ВОСПИ, укажите их основные параметры.

8. Объясните принцип работы плоского оптического волновода (ПОВ), охарактеризуйте его модовый состав, приведите основные параметры.

9. Поясните смысл критической толщины ПОВ и охарактеризуйте эффект Гуса-Хенкена.

10. Назовите основные методы ввода света в ПОВ и проведите их сравнение.

11. Укажите основные преимущества оптических систем передачи информации (ОСОИ) и объясните работу базовой структурной схемы ОСОИ.

12. Дайте классификацию динамических оптических модуляторов (ОМ) света, объясните принципы работы электрооптического модулятора (ЭОМ) на основе квадратичного электрооптического эффекта Керра, назовите основные электрооптические кристаллы для ЭОМ.

13. Объясните принцип работы ЭОМ на основе линейного электрооптического эффекта Поккельса, приведите основные параметры ЭОМ.

14. Объясните работу акустооптического модулятора света (АОМ), работающего в режиме дифракции Брэгга, укажите основные акустооптические материалы и параметры АОМ.

15. Приведите классификацию оптических дефлекторов (ОД), объясните принцип работы электрооптических дефлекторов (ЭОД) с емкостью переключения 1х2 и 1х4, укажите основные оптические и электрические параметры ЭОД.

16. Объясните работу дискретных акустооптических дефлекторов (АОД) и акустооптических сканеров, приведите основные параметры АОД.

17. Приведите классификацию оптических транспарантов (ОТ), объясните работу электрически управляемых и оптически управляемых ОТ 18. На основе каких оптических элементов создаются запоминающие устройства с нереверсивной и реверсивной оптической памятью Укажите их основные характеристики.

19. Объясните работу оптических Фурье-процессоров на основе прямого и обратного пространственного преобразования Фурье, назовите их области использования.

20. Укажите основное отличие оптической голограммы от фотографии и назовите основные эффекты, на основе которых осуществляются запись голограмм и восстановление изображений с помощью голограмм.

21. Приведите классификацию голограмм, укажите основные отличия тонкослойных от толстослойных голограмм, назовите основные параметры голограмм.

22. Получите формулу для описания голограммы и покажите, что голограмма содержит одновременно информацию о фазе и амплитуде записываемого объекта.

23. Объясните работу схем записи тонкослойных и толстослойных голограмм, а также схем восстановления изображений.

24. Приведите схемы голографического интерферометра и микроскопа, объясните их работу.

25. Охарактеризуйте свойства человеческого глаза как оптического прибора, приведите его спектральную характеристику и назовите основные параметры.

26. Проведите классификацию оптических индикаторов по основным признакам, объясните работу вакуумных люминесцентных и газоразрядных индикаторов и укажите их характеристики.

27. Объясните принцип работы светоизлучающего диода (СИД), приведите основные параметры СИД и материалы, используемые для их создания.

28. Объясните принцип работы тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов, приведите вольт-яркостную характеристику и укажите основные характеристики таких индикаторов.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.