Передающие оптические модули (ПОМ). Структурная схема. Назначения. Требования к ПОМ ВОСП. Технические характеристики

ПОМ обеспечивает модуляцию оптического излучения и стык с оптической средой.

Структурная схема в раздатках! По схеме: ПК-преобразователь кода - преобразует стыковой код в код, используемый в линии, после чего сигнал поступает на модулятор. Модулирующий сигнал через дифференциальный усилитель УС-1поступает в прямой модулятор с излучателем (МОД). Модулированный опт.сигнал излучается в основное волокно ОВ-1. Для контроля мощности излучаемого опт.сигнала используется фотодиод (ФД), на который через вспомогательное волокно ОВ-2 подается часть излучаемого опт.сигнала. Напряжение на выходе фотодиода, отображающее все изменения опт.мощности излучателя, усиливается усилителем УС-2 и подается на инвертирующий вход усилителя УС-1. Таким образом, создается петля отрицательной обратной связи, охватывающая излучатель. Благодаря введению ООС обеспечивается стабилизация рабочей точки излучателя. Для уменьшения температурной зависимости порогового тока в ПОМ имеется схема термокомпенсации (СТК), поддерживающая внутри ПОМ поступающую температуру с заданным отклонением от номинального значения.

Требования к ПОМ: - диапазон рабочих температур, - пиковое значение длины излучения, - ширина спектра, - время нарастания импульса, - срок службы, - напряжение цепи питания, - пространственное распределение мощности излучения на выходе.

Назначение ПОМ: для ввода оптического излучения в ОВ, модуляции опт.несущей, а также для замешивания служебной информации в агрегатный поток.

Характеристики: 1) входное напряжение – значение напряжения эл.сигнала на входе модуля, работающего в заданном режиме эксплуатации, 2) средняя мощность излучения – среднее значение мощности опт.излучения на вых.опт. инт-се модуля за заданный интервал времени, при заданной диаграмме направленности и входном напряжении, 3) рабочая длина волны – длина волны на выходе модуля, на которой нормированы все его параметры, 4) ширина спектра – определяемый спектральными компонентами уровень мощности, который выше половины максимальной мощности излучения.

4. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона. Принцип действия электрооптического модулятора на интерферометре Маха-Зендера. Чтобы осуществить эффективную передачу сигналов в какой-либо среде (атмосфере или стекловолокне), необходимо перенести спектр сигналов из низкочастотной области в область достаточно высоких частот. Процедура переноса спектра из низких частот в область высоких частот называется модуляцией. Модуляция- изменение параметров опт.несущей по закону инф.колебания. Прямая модуляция предполагает воздействие модулирующего сигнала на источник оптического излучения. Выходное излучение полупроводникового светодиода или лазера можно непосредственно модулировать изменением характеристик активного слоя (тока накачки/инжекции, объема резонатора лазера) так, чтобы получить модуляцию мощности излучения или оптической частоты, или импульсную модуляцию. Чаще всего при прямой модуляции изменяется выходная мощность или излучение выходит импульсами за счет изменения величины силы тока, протекающего через прибор. Внешняя модуляция основана на изменении параметров излучения (интенсивности, поляризации и других) при прохождении светового луча через какую-либо среду.Внешняя модуляция основана на следующих физических явлениях: – изменение параметров показателя преломления некоторых материалов под действием эл. поля или магн. поля, создаваемого источником модулирующего сигнала; – изменение параметров показателя преломления некоторых материалов под действием акустической (или механической) волны, создаваемой источником модулирующего сигнала; – изменение параметров прозрачности некоторых материалов под действием электрического поля, создаваемого источником модулирующего сигнала.

Модулятор Маха – Зендера представляет собой два встречно включенных Y – разветвителя, соединенных отрезками отдельно управляемых волноводов. В модуляторе лазер используется только как источник света. Модуляция происходит в одном волноводном канале, совмещенном с Y – разветвителями и расположенном на электрооптической подложке. Электрический сигнал, подаваемый через усилитель, вызывает изменение показателя преломления волноводного канала. При этом в другом канале изменений нет. Оптические волны в этих каналах распространяются с разной скоростью и приобретают разные набеги фаз, что при их сложении на выходе вызывает интерференционное уменьшение мощности. Для обеспечения высокой линейности модуляции в схеме применяется смещение постоянным напряжением. Входная мощность делится на две составляющих. Величина напряжения соответствует полуволновому набегу фазы Δφ. Разность фаз обусловлена зависимостью скорости распространения волн от показателя преломления. В зависимости от Δφ в результате интерференции 2-х волн во втором ответвителе формируется сигнал «1» или «0». Эти модуляторы отличаются высоким быстродействием и получили применение в высокоскор. СП.

5. Фотоприемники для волоконно-оптических систем передачи. Назначение. Принцип действия p-i-n фотодиода. Фотоприёмник – устройство для преобразования опт.сигнала в электрический. Требования: высокая чувствительность; требуемые спектральные характеристики и широкополосность; низкий уровень шумов; требуемое быстродействие; длительный срок службы; использование в интегральных схемах совместно с опт.усилителями. Фотодиод – прибор, эл.свойства которого изменяются под действием падающего на него излучения. Принцип действия: основан на явлении внутреннего фотоэффекта. P_фд=-20дБм. Используется 3 типа п/п: 2 сильно легированных р+ и n+ и i-п/п собственного типа (поглощает фотоны). Фотоны вводятся в детектор через окно, имеющее тонкий слой просветляющего просветляющего покрытия с показателем преломления, согласующим разные среды – стекловолокно и п/п. В базе и коллекторе повышена концентрация носителей заряда. В i-слое (слое поглощения) может создаваться примесный фон. В основе работы фотодиода лежит обратно смещенный р-n переход. При нулевом смещении (Е_СМ = 0) ток дрейфа, протекающий через переход, сбалансирован противоположными токами из-за диффузии основных носителей. При Е_СМ>0 диффузия прекращается. При освещении i-слоя излучением определённой длины волны возникает фототок. Образуются пары электрон-дырка. На них воздействует поле, созданное источником Есм и сосредоточенное в i-слое. Это поле заставляет дрейфовать электроны и дырки. Создаётся фототок дрейфа.