Приёмник

В качестве излучателя для волоконно-оптической линии связи могут использоваться полупроводниковые устройства двух типов. Устройство простейшего типа – светоизлучающий диод имеет широкую диаграмму направленности излучения и поэтому пригоден для работы с многомодовыми волоконными световодами с большим диаметром сердцевины. Более сложные устройства – полупроводниковые лазеры излучают значительно лучше сколлимированные (параллельные) пучки света и поэтому позволяют вводить сигнал более высокой мощности в многомодовые световоды с малым диаметром сердцевины. В качестве приемника в волоконно-оптической линии связи используются, как правило, фотодиоды.

Утечка информации у излучателя и приемника возможна:

– за счет несогласования геометрических размеров окна (микролинзы) диода или полупроводникового лазера и торца (апертуры) волоконного световода;

– за счет «окон прозрачности» вокруг контактов на подложке, к которым подводится передаваемый или принимаемый сигнал в радиочастотном диапазоне.

Утечка информации может происходить и из самого оптического волокна. В волоконно-оптических кабелях существуют волны трёх типов: направляемые, излучаемые и вытекающие (рис. 7.7).

Рис. 7.7 Режим передачи в волоконно-оптических линиях связи:

А – одномодовая передача (распространение одного луча света вдоль оптического волокна в результате многократного отражения от границы двух сред); б – многомодовая передача (принцип волнового мультиплексирования)

Направляемые волны – это основной тип волны, распространяющейся по световоду.

Излучаемые волны возникают при вводе света в волновод. Здесь определенная часть энергии уже в начале линии излучается в окружающее пространство и не распространяется вдоль световода. Это связано с дополнительными потерями энергии и приводит к возможности приёма излученных в пространство сигналов.

Вытекающие волны частично распространяются вдоль световода, а часть их переходит в оболочку и распространяется в ней или выходит наружу. То есть одна часть лучей, направленных в световод, может распространяться только по его сердечнику (направляемые моды), а другая их часть может распространяться в оболочке световода на сравнительно небольшие расстояния, а затем выйти наружу (вытекаемые моды).

Выпускаемые промышленностью волоконные световоды можно разделить на три типа: многомодовый, маломодовый и одномодовый волоконный световод. Кроме этого, волоконные световоды бывают со ступенчатым и с градиентным показателем преломления. Абсолютно все волоконные световоды обладают затуханием. Затухание света в волоконном световоде обусловлено поглощением и рассеянием в материале, рассеянием, связанным со световодной структурой и потерями на излучение. Рассеяние, связанное со световодной структурой, вызвано большей частью геометрическими неоднородностями поверхности раздела сердцевина – оболочка. Потери на излучение вызваны изгибами световода и при малых радиусах кривизны могут быть значительными. Излучение из волоконного световода достигает особенно больших величин, если при изготовлении оптического кабеля используются световоды без мягкой амортизирующей оболочки. С точки зрения утечки информации наиболее опасными являются «оболочечные» и «вытекающие» моды, так как, имея доступ к данному типу оптического волокна, с помощью высокочувствительных фотоприемных устройств можно принять передаваемый оптический сигнал.

Если в оптическом кабеле существуют нарушения структуры, напряжения, приложенные перпендикулярно оси оптического волокна, то они могут вызвать его изгибы с малым радиусом кривизны. Осевые напряжения могут также приводить к изгибам, если имеются неоднородности структуры, к удлинению световода и росту микротрещин. Напряжение на выпуклостях может привести к изгибу световода и увеличению побочного излучения. Натяжение может также привести к увеличению микротрещин и вызвать изменение показателя преломления, что в свою очередь, может вызвать увеличение побочного излучения с оптического волокна.

Причинами излучения в окружающее пространство (утечка световой информации) в разъёмных соединениях волоконных световодов являются:

– радиальная несогласованность стыкуемых световодов (рис. 7.8);

– угловая несогласованность осей стыкуемых световодов (рис. 7.9);

– наличие зазора между торцами стыкуемых световодов (рис. 7.10);

– наличие непараллельности поверхностей торцов стыкуемых световодов (рис. 7.11);

– разница в диаметрах стыкуемых световодов (рис. 7.12);

– акустооптический эффект, проявляемый в модуляции светового сигнала за счёт изменения толщины световода под воздействием акустического давления (рис. 7.13).