Источники оптического излучения

Лекция 7

Сенсоры и пассивные элементы светового излучения

План:

1. Источники оптического излучения;

2. Приемники оптического излучения;

3. Пассивные и волоконно-оптические элементы;

4. Применение оптических разветвителей.

Пассивные оптические составляющие содержат в себе оптические соединители, розетки, шнуры, распределительные панели, кроссо­вые шкафы, соединительные муфты, оптические разветвители, ат­тенюаторы, системы спектрального уплотнения и т.д., другими Источники оптического излучения словами всё что нужно для обеспечения передачи оптического сигнала по волоконно-оптическому кабелю от передатчика к приёмнику.

По мере роста трудности и роста протяжённости волокон­но-оптической кабельной системы роль пассивных компонент увеличивается. Фактически все системы волоконно-оптической связи, созданные для магистральных информационных сетей, ло­кальных вычислительных сетей, также для сетей Источники оптического излучения кабельного те­левидения, обхватывают сходу всё обилие пассивных воло­конно-оптических компонент

Источники оптического излучения

Формирование цифрового сигнала для передачи инфы и его оборотное преобразование при приеме осуществляются в стандартном оконечном оборудовании цифровой системы передачи каналогруппо-образования. Сформированный на передающей станции сигнал пере­дается на приемную станцию в виде световой энергии Источники оптического излучения через обору­дование волоконно-оптического линейного тракта.

Преобразование электронных сигналов в оптические происходит в оптическом передающем устройстве. Главным его элементом является источник оптического излучения.

Оптическое передающее устройство является одним из важных составляющих, обеспечивающих высококачественные характеристики ЦВОЛП. Оно создано для преобразования электронных импульсов в оптические и состоит из источника излучения Источники оптического излучения, схемы управления и узла оптического сопряжения.

Источник излучения, применяемый в оптической системе переда­чи, должен удовлетворять ряду требований:

— иметь излучение на волне длиной, соответственной минимуму затухания ОВ;

— отлично преобразовывать электронный сигнал в оптичес­кий;

— иметь малый свой шум, довольно малую ширину диапазона излучения, большой срок службы и высшую надежность Источники оптического излучения;

— обеспечивать требуемые высочайшие линейность и скорость моду­ляции.

В большей степени таким требованиям удовлетворяют источни­ки излучения, построенные на базе светоизлучающих диодов и инжекционных лазерных диодов, набросок 7.1.

Набросок 7.1 – Виды источников излучения

Как светоизлучающие, так и лазерные диоды состоят из несколь­ких слоев полупроводниковых материалов, владеющих разными качествами и образующих п-р Источники оптического излучения переходы. Генерация излучения в та­ких структурах обоснована рекомбинацией (перемещением) элект­ронов и дырок под воздействием напряжения, приложенного к п-р переходу и смещающего его в прямом направлении. В итоге этого в так именуемой активной зоне, расположенной около п-р пе­рехода, образуются фотоны, распространяющиеся в разных на Источники оптического излучения­правлениях.

Основными материалами, из которых делаются СИД и ЛД, служат арсениды и фосфиды галия, индия и алюминия.

СИД, созданные для оптических систем передачи, имеют конструкцию, обеспечивающую вывод и распрост­ранение генерируемого излучения перпендикулярно плоскости п-р перехода, размещенного меж слоями полупроводников с прово­димостью разного типа. Принципиальным при всем этом Источники оптического излучения является эффективность ввода излучения СИД в ОВ. Ее можно прирастить сферической линзой, набросок 7.2.

Есть СИД, конструкция которых обес­печивает вывод генерируемого излучения параллельно поверхности п-р перехода, другими словами через боковую грань устройства. Это позволяет уменьшить площадь излучающей поверхности, по­высить эффективность ввода генерируемого излучения в ОВ. Такая Источники оптического излучения кон­струкция отлично приспособ­лена для работы с линзовым согласующим устройством. Но в СИД с торцевым излучением сложнее выполнить теплопотерю, чем в СИД с поверхностным излуче­нием.

Набросок 7.2 - Структурная схема светоизлучающего диодика

Одной из важных характе­ристик СИД является ватт-амперная характери­стика, отражающая за­висимость излучаемой мощности (Р) от Источники оптического излучения тока смещения (инжекции) (I).

Другая принципиальная черта СИД — ширина диапазона излучения.

Инжекционные ЛД, применяемые в оптических сис­темах передачи, по устройству подобны СИД с торцевым излучением. Они также состоят из нескольких слоев полу­проводниковых материалов с разными качествами, набросок 7.3.

Набросок 7.3 - Структурная схема лазерного диодика

Для сотворения эффекта лазерного (стимулированного) излучения Источники оптического излучения нужно:

— обеспечение достаточного усиления потока фотонов, образу­ющихся в активной области полупроводникового лазера;

— создание резонансной структуры для поддержания вынужден­ного (стимулированного) излучения.

1-ое условие производится благодаря соответственному выбо­ру тока смещения, а 2-ое — ограничению активной зоны полупро­водникового лазера полупрозрачными гранями, получающимися при сколе кристалла.

Мощность излучения Источники оптического излучения, генерируемого ЛД, в значи­тельной степени находится в зависимости от его температуры. Так, при повышении температуры ЛД от 20 до 40°С при неизменном токе смещения, превосходящем пороговый ток, излучаемая им мощность понижается на 25%. Если ток смещения ЛД избран близ­ким к пороговому, то повышение температуры приводит к режиму спонтанного излучения Источники оптического излучения, характеризуемому малой мощностью и ши­роким диапазоном излучения.

Для обеспечения надежной работы источника излучения необходи­мо стабилизировать его режим (ток смещения и температуру). С этой целью к излучателю подключается схема автоматического регулиро­вания тока смещения, а температурный режим стабилизируется мик­рохолодильным устройством.

Необходимыми показателями пригодности источников излучения раз­личных типов для использования Источники оптического излучения в оптических системах передачи являются их модуляционные свойства. Как СИД, так и ЛД могут модулироваться методом конфигурации пита­ющего электронного тока (ровная модуляция). Достижимые часто­ты прямой модуляции составляют от 20 МГц до 1 ГГц (для СИД разных типов) и от 5 до 10 ГГц (для более быстродействующих ЛД).

Для ВОСП Источники оптического излучения в качестве источни­ков излучения почаще употребляются инжекционные ЛД. Они имеют ряд преимуществ перед СИД по ряду характеристик (излучаемой мощности, быстродействию и др.).

В критериях эксплуатации очень принципиальной задачей является обеспе­чение очень вероятного срока службы источников излуче­ния. Это связано с тем, что СИД и ЛД присуще явление деградации.

У Источники оптического излучения современных СИД средний срок службы составляет 106 часов при температуре 25°С и находится в зависимости от режима работы: непрерыв­ный при высочайшей температуре и/либо электронные перегрузки. Уве­личение температуры и перегрузки уменьшают срок их службы в среднем в 1,5 раза.

Средний срок службы ЛД на порядок меньше Источники оптического излучения, чем у СИД.

При всем этом деградационные процессы в ЛД протекают существенно резвее, чем в СИД. Скорость про­текания процессов деградации в ЛД зависит непосред­ственно от режимов его работы. С повышением выработки ЛД происходит понижение излучаемой мощности. Для ее компен­сации приходится наращивать ток смещения, что в свою Источники оптического излучения очередь, приводит к еще большему ускорению деградационных процессов.

Деградационные процессы в ЛД протекают резвее при электронных перегрузках — скачках и импульсах тока. Меха­низм повреждения при краткосрочных скачках тока обычно заклю­чается в моментальном перегреве поверхности лазера. Потому задачка обеспечения рационального режима работы источника излучения явля­ется очень принципиальной.


istochnik-sbonds-federalnaya-sluzhba-po-finansovim-rinkam-regionalnoe-otdelenie-v-uralskom-federalnom-okruge.html
istochnik-sro-43-professionalnie-uchastniki-finansovih-rinkov-federalnaya-sluzhba-po-finansovim-rinkam-regionalnoe.html
istochnik-tns-russia-nrs-rossiya-maj-oktyabr-20082009-gg-doklad-podgotovlen-upravleniem-periodicheskoj-pechati.html