3.Лазеры. Конструкции, принцип действия.
Введение
Фундаментальным отличием оптических систем связи и, в частности, волоконно-оптических систем связи (ВОСС), от систем радиотехнической связи, является использование световых волны несущих информацию, которые по своим физическим свойствам и характеру распространения существенно отличаются от традиционных систем электросвязи.
Главным технологическим отличием является использование вместо медных проводов и кабелей - оптического волокна и оптического кабеля на их основе. Последнее позволяет уже сегодня обеспечить суммарную скорость передачи информации по одному оптическому волокну до нескольких десятков Тбит/с.
В радиодиапазоне для повышения скорости передачи информации используются самые короткие длины волн, что в оптическом диапазоне не является ограничением. Основным фактором, ограничивающим скорость в ВОЛС (передача информации по одному каналу величиной порядка 40 Гбит/с достигнута), является конечное быстродействие электроники, входящей в состав оптических передатчиков и приемников.
Для увеличения передаваемого потока информации применяют методы уплотнения либо с временным разделением (OTDM), либо со спектральным разделением (WDM) информационных каналов. Определяющим факторами при выборе длины волны являются величина затухания и наличие эффективных источников излучения. Поскольку при повышении частоты (в четвертой степени) увеличиваются потери, в ВОЛС обычно применяются инфракрасные световые волны, а в качестве материала волокна используется кварцевое стекло, причем ВОСС работают в трех спектральных диапазонах с центральными длинами волн 850 нм, 1300 нм и 1550 нм - окнах прозрачности волокна .
Оптическое излучение видимого диапазона ( = 600 нм) применяется для коротких трасс и в используется более дешевое и удобное полимерное (пластиковое) оптическое волокно.
Подавляющее большинство ВОСС является цифровыми бинарными системами, в которых информация представлена в виде некоторой последовательности нулей (0) и единиц (1). Для их передачи в ВОСС чаще всего используется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).
Требования к излучателям
Источники света
Эффективные источники света для целей оптической передачи должны обладать несколькими важными характеристиками:
• быть способными эффективно сопрягаться с маленьким диаметром сердечника, до 8,5 микрометров для одномодовых волокон;
• легко модулироваться электрическими сигналами для передачи данных с хорошей линейностью для предотвращения гармонических и модуляционных искажений;
• иметь высокую мощность излучаемого света;
• иметь высокую надежность;
• небольшие размеры и вес;
• низкую стоимость.
Светодиоды (LED) и лазерные диоды (LD) удовлетворяют многим из этих требований; и ниже мы детально рассмотрим их свойства.
Источник оптического излучения, излучатель – прибор, преобразующий электрическую энергию возбуждения в энергию оптического излучения заданного спектрального состава и пространственного распределения. Источники оптического излучения должны отвечать определенным требованиям для успешного их применения в системах связи.
-Высокая эффективность преобразования энергии возбуждения в энергию излучения.
-Узкая спектральная полоса излучения.
-Направленность излучения. Концентрация излучения на малой площади, характеризуемая показателем интенсивности (3.1)
 [Вт/см 2] (3.1)
где n – показатель преломления, с – скорость света, Е – напряженность светового поля [В/см].
-Быстродействие при модуляции, т.е. быстрое возникновение и гашение излучения.
-Совместимость с приемниками излучения и физическими средами передачи.
-Когерентность излучения.
-Миниатюрность и жесткость исполнения.
-Высокая технологичность и низкая стоимость.
-Длительный срок службы (не менее 10 5 часов)
-Высокая устойчивость к различным перегрузкам (механическим, тепловым, радиационным).
-Возможность перестройки частоты излучения.
Указанным требованиям в большой степени отвечают некоторые типы излучателей:
-светоизлучающие полупроводниковые диоды (СИД);
-инжекционные полупроводниковые лазерные диоды (ППЛ);
-твердотельные лазеры;
-волоконные лазеры.
В отдельных случаях применение могут найти малогабаритные газовые лазеры.
Светоизлучающий прибор является центральным прибором в составе передающего оптического модуля.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
