Тошкент ахборот технологиялари университети оптик алоқа асослари

Назорат саволлари

1. ЁД нинг қандай турларини биласизлар ва уларнинг фарқи нимада?

2. ЁД ва унинг иш принципини тушунтиринг.
3. Нурлантирувчи юзали (сиртдан нурлантирувчи) ЁДнинг тузилиши ва хусусиятларини тавсифланг.
4. Нурлантирувчи кесимли (ёнидан нурлантирувчи) ЁД нинг тузилиши ва хусусиятларини тавсифланг.
5. ЁДнинг ватт-ампер, вольт-ампер, ва спектрал характеристикаларини тушунтиринг.
6. ЁД нурланишининг йўналганлик диаграммаси ва уни яхшилаш усулларини таърифланг.
7. Нима сабабли гетеротузилишлар қўлланилади?
8. ИГТ – икки томонлама чегарали гетеротузилиш қандай хусусиятларга эга?
8-МАЪРУЗА


Режа:


1. Лазер диоди (ЛД), унинг тавсиф ва параметрлари.
2. ЛДнинг турлари: кўп модали ёки Фабри-Перо резонаторли лазерлар, бир модали лазерлар, тақсимланган тескари алоқали ярим ўтказгич лазерлар, тақсимланган Брэгг кÿзгули лазерлар, ташқи резонаторли лазерлар
3. Оптик сигнални узатувчи модул


8.1. Лазер диоди (ЛД), унинг тавсиф ва параметрлари
Лазер диодлар (ЛД) одатда узоқ масофали ва юқори тезликли (155 Мбит/с дан юқори) оптик тизимларида қўлланнилади.
Л Дларнинг тавсифлари. ЛДлар хизмат муддати, нурланиш қуввати ва уни ташқи инжекция токига боғлиқлиги, нурланишни йўналганлик диаграммаси Ө ва нурланиш спектри, хизмат муддати билан тавсифланади. ЛД ЁД га қараганда ташқи инжекция токини катта қийматларида ишлайди. Ташқи инжекция токи I_u ошиб, чегаравий I_ч қийматга етгач, генерация, қачонки тузилишдаги йÿқотишлар кучайишларга тенг бÿлганда ёки лазер эффекти юзага келади, яъни индуцияланган (мажбурий) нурланиш ҳосил бўлади. Бу нурланиш юқори когерент бўлгани учун, ЛДни нурланиш спектри кенглиги ЁД га нисбатан тор. ЛДни нурланиш спектри 1-2 нм, ЁД ни нурланиш спектри эса 30-50 нм. Нурланиш қувватини ташқи инжекция токига боғлиқлигини ЛДни ватт-ампер характеристикасидан кўриш мумкин. 8.1-расмда ЛД ва ЁД ларни ватт-ампер характеристикалари кўрсатилган. Кичик ток қийматларида ЛДда кучсиз спонтан нурланиш юзага келади, у самарасиз ёруғлик диоди сифатида ишлайди. Юқорида айтиб ўтилгандек, ток қиймати чегаравий ток I_ч қийматидан ошганда нурланиш қуввати Р_нур кескин ошиб, когерент мажбурий нурланиш ҳосил бўлади.ЛДнинг нурланиш қуввати 1-100 мВтни ташкил этади[11].

8.1-расм. Ватт-ампер характеристикалар: 1 - лазер диоди учун; 2 - ёруғлик диоди учун.

Расмдан кўриниб турибдики ватт – ампер тавсифи ночизиқдир. Шу сабабли, ватт – ампер тавсифини чизиқлаштиришнинг махсус чораларини қўлламасдан, лазернинг инжекция токини аналог сигнал билан ўзгартириш йўли билан чиқиш нурланишини модуляциялаш амалий қўлланилмайди.

Одатда инжекция токини ва мос равишда лазернинг чиқиш оптик қувватини модуляциялашнинг қўлланилади. Шуни алоҳида айтиш керакли, лазер чегараланган пик қувватли нурланиш манбаи ҳисобланади. Бу накачка токининг катта қийматларида қувватни камайиб бориши билан боғлиқ. ЛД га хос яна бир муҳим хусусиятни айтиб ўтамиз: атроф муҳит температураси ўзгарса, ватт – ампер характеристикаси сурилади (8.2 – расм).

8.2-расм. Лазер диоднинг ватт-ампер характеристикасининг температурага боғлиқ равишда ÿзгариши.

Бу чегаравий ток ва чиқиш қуввати қийматларининг ўзгаришига олиб келади.

Бу камчиликни бартараф этиш учун компенсациялашнинг электр схемалари, шунингдек микросовутгичнинг ишини бошқарувчи, термокомпенсациялаш схемаларидан фойдаланилади.
8.3 – расмда ЛД оптик нурланишининг йўналганлик диаграммаси кўрсатилган.
Расмдан кўриниб турибдики, лазер нурланишининг диаграммаси носимметрик. қувватнинг ярим сатҳида ўлчанганда унинг кенглиги ўтишга параллел юзада 20⁰ дан кичик ва перпендикуляр юзада 40⁰ дан катта (8.3,а–расм). 8.3,б–расмда ўзаро перпендикуляр йўналишларда нурланиш қувватининг бурчакка боғлиқлиги кўрсатилган.

8.3-расм. Оптик нурнинг лазер диоддаги йÿналганлик диаграммаси: а) параллел ва перпендикуляр юзалардаги нурланиш кенглиги; b) ÿзаро перпендикуляр йÿналишларда нурланиш қувватининг бурчакка боғлиқлиги.

Йўналганлик диаграммаси эллипс конус кўринишига эга. Генерацияланадиган нурланишнинг етарли катта ёйилганлиги, уни кичик сонли апературали оптик толага самарали киритишга тўсқинлик қилади. Бунинг учун махсус мослаштирувчи қурилмаларни қўллаш талаб этилади.

Магистрал ТОА линияларида асосан сигналлар 1,3 ва 1,55 мкм тўлқин узунликларида узатилади. 1,55 мкм тўлқин узунлигида сўниш қийматлари кичик бўлгани учун ретрансляциясиз (L=100км) узун участкаларда ана шу тўлқин узунликдаги оптик узатиш манбаларидан фойдаланиш самаралидир. Магистрал алоқа линиялари кабеллари бир модали толалардан иборат бўлгани учун ҳам ЛДдан фойдаланиш керак. Чунки ЁД га қараганда ЛДнинг нурланишини йўналганлик диаграммаси тор. Бу нурланишни толага киритишни осонлаштиради[1].
Россиянинг «Нолатех» компанияси томонидан ишлаб чиқарилаётган ЛДларнинг асосий параметрлари 8.1-жадвалда берилган. 8.2-жадвалда эса 1шаффофлик ойнасида қўлланиладиган ЛДларнинг асосий параметрлари келтирилган (11).
8.1-жадвал
Лазер диодларнинг параметрлари

ЛД турлари	Р0,мВт	Iч,мA	Iишчи,мA	Тÿқин узунлиги, нм
ЛД- 1064- 10	10	20	50	1064
ЛД- 1064-20	20	20	70	1064
ЛД- 1064-30	30	20	100	1064
ЛД- 1064-40	40	20	130	1064
ЛД- 1064-50	50	20	150	1064
ЛД-1064-100 импульсли режимда	100	30	500	1064
ВД- 1300-5	5	10	35	1310
ЛД- 1300- 10	10	10	40	1310
ЛД- 1300-20	20	10	60	1310
ЛД- 1300-30	30	10	90	1310
ЛД- 1300-30	30	10	90	1310
ЛД- 1300-40	40	10	150	1310
ЛД- 1300-50	50	20	200	1310
ЛД-1300-100, импульсли режимда	100	30	700	1310
ЛД-1550-5	5	15	50	1550
ЛД- 1550- 10	10	15	70	1550
ЛД- 1550-20	20	15	100	1550
ЛД-1550-30	30	30	150	1550
ЛД-1550-100, импульсли режимда	100	30	700	1550

8.2-жадвал

Биринчи шаффофлик ойнаси учун ЛДларининг асосий параметрлари

Модель	Тÿлқин узунлиги, нм	Чиқишдаги қуввати, мкВт	Ишчи ток, мА	ишчи кучланиш, В	Чегаравий ток, мА	Спектр узунлиги, нм	Ишчи температура, ^0С
ИЛПН-780А	770-800	30-35	60-80	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-780Б	770-800	40-45	70-100	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-780В	770-800	30-35	90-140	1,8-2,4"	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-820А	800-870	30-35	60-80	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-820Б	800-870	40-45	70-100	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-820В	800-870	30-35	90-140	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-820-80	800-870	80-85	120-160	1,8-2,4'	15-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-820-100	800-870	30-35	90-140	1.8-2,4	15-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-1 12-250	808-812	250-300	650-800	1,9-2.2	250-350	0,1-3	-40…+50
ИЛПН-1 12-500	808-812	500-600	900-1000	1,9-2,2	250-350	0,1-3	-40…+50
ИЛПН-И2-1000	808-812	1000-1100	1450-1650	1,9-2,2	250-350	0,1-3	-40…+50
ИЛПН-900А	930-970	40-45	70-90	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-900Б	930-970	60-65	100-120	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-900В	930-970	80-85	110-150	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-900-100	930-970	100-105	160-200	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-980А	975-985	50-55	80-100	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50
ИЛПН-980Б	975-985	100-105	140-200	1,8-2,4	20-40	0,1-2	-40…+50