Источники оптического излучения
Оптический передатчик ВОСП реализуется в виде единого передающего оптического модуля (ПОМ) - электронно-оптического преобразователя, осуществляющего преобразование электрических сигналов в оптические соответствующей длины волны. Обобщенная структурная схема ПОМ приведена на рис. 7.12, где приняты следующие обозначения:
Рис. 7.12. Обобщенная структурная схема оптического передатчика
ФМС - формирователь модулирующего сигнала, осуществляющий преобразование сигнала, поступающего с выхода оборудования сопряжения, к виду, обеспечивающему оптимальный режим работы оптического модулятора или источника оптического излучения; МОИ - модулятор оптического излучения, в котором осуществляется модуляция одного из параметров оптического излучения (интенсивности, частоты, фазы, поляризации и др.); ИОИ - источник оптического излучения; ОР - оптический разветвитель, обеспечивающий отвод оптического сигнала на СРРИОИ - стабилизатор режима работы источника оптического излучения; ЛОС - линейный оптический сигнал (модулированное оптическое излучение, передаваемое по оптическому кабелю); СВД - схема встроенной диагностики, предназначенная для контроля работоспособности ПОМ; СУ и ОС - согласующее устройство и оптический соединитель, обеспечивающие ввод сигнала в оптический кабель; ОВ - оптическое волокно. Основным блоком, определяющим качество функционирования ПОМ, является источник оптического излучения. К источникам оптического излучения предъявляются следующие требования: - длина волны оптического излучения должна совпадать с одним из окон прозрачности оптического волокна; - достаточно большая мощность выходного излучения и эффективность его ввода в оптическое волокно; - возможность модуляции оптического излучения различными способами; - достаточно большой срок службы; - минимальное потребление электрической энергии; - минимальные габариты и вес; - простота технологии производства, обеспечивающая невысокую стоимость и высокую воспроизводимость параметров и характеристик. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют источники оптического излучения на основе светоизлучающих диодов (СИД) и полупроводниковых лазерных диодов (ЛД). Основными параметрами источника оптического излучения являются: 1) длина волны λ0, мкм, соответствующая одному из минимумов спектральной характеристики затухания оптического волокна; 2) ширина спектра Δλ, нм; 3) мощность W, мВт, или абсолютный уровень мощности р, дБм; 4) ток возбуждения источника оптического излучения Iв мА, под которым понимается минимальное значение тока, обеспечивающее устойчивое излучение; 5) эффективность излучения, т.е. коэффициент полезного действия (КПД) источника оптического излучения, под которым понимается отношение вида 100% (7.3) где W0 - мощность оптического излучения; Wпот - мощность, потребляемая источником оптического излучения от внешнего источника электрической энергии; 6) время нарастания импульса tнар, за которое его амплитуда возрастает от 0,1 до 0,9 своего номинального значения; 7) максимальная скорость передачи информации С, Мбит/с, или частота модуляции Fмод, МГц; 8) шумы источников оптического излучения. Основными характеристиками источников оптического излучения являются: 1) ватт-амперная характеристика , описывающая зависимость мощности оптического излучения W0 от тока возбуждения (или инжекции - ); примерные ватт-амперные характеристики СИД и ЛД приведены на рис. 7.13; 2) спектральная характеристика излучения при различных величинах тока возбуждения (инжекции), показывающая зависимость относительной мощности оптического излучения от длины волны, здесь W0 -мощность излучения на номинальной длине волны λ0 и W - на текущей длине волны в пределах соответствующего окна прозрачности оптического волокна; типичная спектральная характеристика источников приведена на рис. 7.14;
Рис. 7.13. Ватт-амперная характеристика источника оптического излучения
Рис. 7.14. Спектральная характеристика источника оптического излучения
3) диаграмма направленности, представляющая собой пространственную характеристику излучения. После выхода света из источника начинается расширение светового пучка, и только часть его попадает в оптическое волокно. Чем уже диаграмма направленности, тем большая часть света может попасть в волокно. На рис. 7.15 представлены типичные диаграммы направленности для светоизлучающих и лазерных диодов. Диаграмма направленности лазерного диода ближе к эллиптической форме, а светоизлучающего диода - к сферической. Когда диаметр источника излучения dи не соответствует диаметру сердцевины волокна dв, потери излучения могут быть определены из следующего выражения:
Рис. 7.15. Диаграмма направленности источников оптического излучения: а - светоизлучающий диод; б - лазерный диод
Если апертура NAи источника больше, чем NAв волокна, то потери Аа, вызванные этим рассогласованием, равны (7.4) Потери будут отсутствовать, если диаметр и апертура волокна больше диаметра и апертуры источника излучения. Рассмотрим, например, источник оптического излучения с выходным диаметром пучка dи = 100 мкм и апертурой NAи = 0,3 и подключенное к нему волокно с диаметром dв = 62,5 мкм и NAв= 0,275. Потери из-за рассогласования параметров волокна и источника излучения будут равны и
Общие потери составляют Ап = 4,08 + 0,76 = 4,84 дБ. Если выходная мощность источника излучения составляет 1 мВт, то только 0,328 мВт попадет в волокно.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|