Нормированная частота, которая характеризуется радиусом сердечника световода и длиной волны

 (5,3)

4) Критическая частота может определяться выражением:

                                            24

                               6.Компоненты ВОСП

 6.1. Для внедрения локальных сетей на базе волоконной оптики необходим широкий набор функциональных элементов (компонентов)

Источники излучения

Для преобразования электрических сигналов в оптические на передающем конце ВОСП применяют в основном полупроводниковые инфекционные лазеры (ПЛ) и светоизлучающие диоды (СД, СЦД). Передатчик должен обеспечивать эффективный ввод излучения в световод: иметь узкую спектральную полосу излучения; быстродействие, т.е. быстрое возникновение и гашение излучения; совместимость с интегральными схемами; устойчивость к механическим, температурным воздействиям; обеспечивать когерентность генерируемого излучения; иметь малые габариты, малую потребляемую мощность, надежность и долговечность. В зависимости от химического состава полупроводникового материала передатчики могут излучать световой поток с различной длиной волны. Основной материал для таких приборов применяют арсенид галлия GaAs, дающий длину волны (?) ~ 0,9 мкм добавка Al уменьшает длину волны до 0,8 мкм GaAlAs добавка фосфида галлия и индия увеличивает волну (?) до 1,6 мкм JnGaAsP, поэтому при выборе сети необходимо обращать внимание и на химическую структуру излучателей.

Инжекционные лазеры

Инжекционный лазер представляет собой полупроводниковый прибор с Р-П-переходом (поэтому часто используется термин лазерный диод), в котором генерация когерентного излучения связана с инжекцией носителей заряда при протекании прямого тока через p-n-переход. Инжекционные лазеры обеспечивают скорость передачи сигналов до 5 Гбит/с и имеют ширину спектра излучения не превышающего 2 нм.

Широкое распространение получили гетеролазеры и особенно двойные гетероструктуры (ДГС) в которых наблюдается односторонняя инжекция при которой работает сверхтонкая активная область, позволяющая получать малые пороговые плотности тока и значительные выходные мощности.

                                                        25

Световоды

Световоды представляют собой полупроводниковый диод с Р-П-переходом, протекание тока через который вызывает интенсивное некогерентное излучение. Светодиоды обеспечивают скорость передачи сигналов до 100 МБит/с и имеют ширину спектра излучения 20 - 40 нм. Наиболее предпочтительно применение суперлюминисцентных светодиодов, которые имеют значительно более высокую яркость при малой излучающей поверхности, что позволяет получать излучение более направленное. Суперлюминисцентные светодиоды обеспечивают передачу сигналов со скоростью до 200 МБит/сек при ширине спектра излучения до 20 нм.

Фотоприемники

Фотоприемник - приемник оптического излучения подразделяются на две группы: тепловые, интегрирующие результаты воздействия излучения за длительное время, и фотоэлектрические, использующие внешний или внутренний фотоэффект.

К фотоприемникам предъявляются следующие основные требования:

Высокая чувствительность на заданной фиксированной длине волны, генерируемой основными типами лазеров и светодиодов

Мкм (GaAlAs и GaAl - лазеры)

Мкм (GaAsP, GaAlAs, GaAs - светодиоды)

Мкм (JnGaAsP - лазеры и светодиоды)

                                                      26

Квантово-электронные модули

Наиболее широкое применение получили квантово-электронные модули (КЭМ). Модули выполнены в виде герметичных микросборок (на основе тонкопленочной гибридной технологии), имеющих оптический разъем для подключения оптического кабеля с диаметром сердечника многомодового волокна 50 м. м. «Центром» передающего модуля является излучатель. В качестве излучателя применяют полупроводниковые инжекционные геторолазеры на основе соединений GaAlAs (для диапазона длин волн 0,8 - 0,9 мкм) и JnGaAsP (1,3 - 1,6 мкм). Приемный КЭМ состоит из фотодетектора (P-i-n диода или лавинного фотодиода) и усилителя с системой АРУ.

Для уменьшения потерь на ввод излучения между излучателем и разъемом применены согласующие устройства. Электронная схема обеспечивает его согласование со стандартами сигналами семейства ТТЛ или СЭЛ интегральных схем.

                                                        27      

            7. Структурное построение ВОСП

 

7.1. Основными элементами каждой световодной системы связи являются (черт. 13):

 

блок оптического передатчика, в котором электрические сигналы, поступающие на вход системы, преобразуются в оптические импульсы, передаваемые затем в световодную линию связи;

 

волоконно-оптическая линия;

 

блок оптического приемника, принимающего оптические сигналы и преобразующего их в электрические импульсы, поступающие на выход системы связи после декодирования и усиления.

 

 

7.2. Волоконно-оптические системы передачи могут быть универсальными или специализированными, выполняющими одну или несколько конкретных функций.

 

При проектировании ВОСП для каждой световодной системы связи разрабатывается структура, и определяются ее технические характеристики. Под структурой понимается расположение в системе передающих и принимающих оптических устройств, световодных линий и их соединений и разветвлений, интерфейсов, аппаратуры отображения информации и т.п.

 

 

                                                       

                                                      28

8.Пример анализа структур при проектировании локальное сети

 

8.1. Выбор типа излучателя (передающего устройства)

 

Выбор конкретного типа излучателя определяется необходимым уровнем мощности излучения, вводимой в оптический кабель, интервалом рабочих температур, ресурсом, потребляемой мощностью и стоимостью.

 

По требованию условий нам необходимо иметь излучатель с мощностью Ризл = 1 мВт. Такую мощность излучения нам обеспечит лазерный диод, генерирующий свет с длиной волны? = 1,3 мкм. В то же время лазерные диоды легко обеспечивают значительную долю (> 50 %) ввода излучения в световод с сердцевиной 50 мкм и числовой аппаратурой NA = 0,2. Выбираем многомодовый лазерный диод типа ИЛПН-206, работающий на длине волны? = 1,3 мкм с Pизл? 1 мВт.

 

 

8.2. Выбор оптического кабеля

 

Важнейшими характеристиками оптического кабеля являются: затухание сигнала в оптическом кабеле на определенной длине в зависимости от длины волны передаваемого излучения; веса и размеров (габаритов), простота сращивания и ввода излучения.

 

Выбираем оптический кабель типа 03КГ-1-0,7, имеющий многомодовое волокно с градиентным профилем показателя применение типа «кварц - кварц» 50/125 (диаметр сердцевины ОВ - 50 мкм) рабочую длину волны? = 1,3 мкм, полосу пропускания 800 МГц/км, оптические потери в световодном волокне? = 0,7 дБ/км и строительную длину 2,2 км

                         

 

                                                    29

Выбор фотоприемника

Фотоприемник должен обладать высокой чувствительностью в рабочем диапазоне длин волн, малой инерционностью, низким уровнем шума, малым габаритным размером. В фотодиодах со структурой типа P-i-n возможно расширение частотного диапазона фотодетектора без снижения его чувствительности. В диапазоне волн? = 1,3 мкм лучшими характеристиками обладают фотодиоды на основе германия.

Выбираем в качестве фотоприемника германиевый P-i-n и фотодиод типа «Базис-2», работающий в фотодиодном режиме без лавинного умножения на длине волны? = 1,3 мкм.