Излучатели и фотоприемники

Излучатели предназначены для преобразования электрического входного сигнала в выходной оптический. Известны два основных класса излучателей, которые пригодны для использования в технике оптической связи: полупроводниковые светодиод и лазер.

Светодиоды изготавливаются в основном по арсенидгаллиевой технологии, генерируют некогерентное излучение и используются для работы по многомодовому оптическому кабелю на длинах волн 850 и 1300 нм. Типовая выходная мощность составляет порядка 1 мВт, однако из-за значительной ширины диаграммы направленности значение потерь ввода составляет, как правило, 10-17 дБ. Светодиод как излучатель волоконно-оптической линии связи эффективен при скоростях передачи до 100-155 Мбит/с.

Типовые параметры светодиодов, применяемых в активном волоконно-оптическом сетевом оборудовании, приведены в таблице.

Полупроводниковый лазер в отличие от светодиода генерирует близкое к монохроматическому излучение с шириной спектра 1-5 нм, работает на длинах волн 1300 и 1550 нм и используется для передачи по одномодовому волокну. Быстродействие современных лазеров позволяет модулировать их сигналами с частотами до 10 ГГц и выше. Типовая выходная мощность излучения составляет 5 мВт, потери на ввод обычно не превышают 2-5 дБ.

Диаграмма направленности полупроводникового лазера имеет меньшую ширину, что при прочих равных условиях позволяет ввести в волокно большую мощность. Одновременно полупроводниковый лазер имеет меньшую ширину спектральной характеристики, что имеет своим следствием снижение дисперсионных искажений передаваемого сигнала. При создании лазерных передатчиков приходится решать ряд сложных инженерных задач, что в конечном итоге увеличивает их стоимость примерно в несколько раз по сравнению со светодиодными.

Суммарная длина подсистем внешних и внутренних магистралей при их построении на многомодовом кабеле должна составлять не более 2 км. Такая длина линии вполне обеспечивается светодиодными излучателями. Лазерные источники излучения используются в основном в сетевом оборудовании, подключенном к подсистеме внешних магистралей на одномодовом кабеле длиной 60 и более километров.

Фотоприемники обеспечивают обратное преобразование оптического излучения в электрический сигнал. Основными требованиями, предъявляемыми к фотоприемникам, являются высокая чувствительность на рабочей длине волны, низкий уровень собственных шумов, стабильность параметров, высокая надежность и низкое напряжение питания. Перечисленным требованиям в наиболее полной мере удовлетворяют лавинные и p-i-n фотодиоды, которые в основном и применяются в сетевом оборудовании оптической связи. Лавинные фотодиоды за счет эффекта внутреннего умножения имеют примерно на порядок более высокую чувствительность, однако требуют очень стабильного высоковольтного источника питания и имеют более высокую стоимость. Они находят применение в основном в линиях большой протяженности. В локальных системах связи, для обслуживания которых создаются СКС, высокая чувствительность является избыточной, и оптические приемники аппаратуры построены исключительно на p-i-n фотодиодах.

Вопросы

1. Назовите первичные параметры линий связи.
2. Назовите вторичные параметры линий связи.
3. Перечислите типы кабельных линий связи.

4. Известными величинами являются:

-минимальная мощность передатчика,

-погонное затухание кабеля,

- пороговая чувствительность приемника.

Определите максимально возможную длину линии связи.

Проведите вычисления для передатчика (Pout=100 мВт, f=40 Мгц) работающего на витую пару категории 5. Пороговая чувствительность приемника Uпор=1 мВ.

5. Каковы преимущества и недостатки оптических линий связи?