Передатчики

Технология

Современные оптико-волоконнные системы связи включают в себя оптические приёмо-передающие устройства, преобразовывающие электрический сигнал в оптический и наоборот. Этот сигнал передаётся в оптический волоконный кабель, содержащий множество паралельных оптических волокон, который проложен по подземным/воздушным коммуникационным путям и по зданиями. Оптические системы включают в себя многочисленные виды различных усилителей, преобразователей, оптических приемников, передатчиков, соединительных муфт, ответвителей, мультиплексоров, коммутаторов приспособленных для передачи оптического сигнала как электрического или цифрового. Передаваемая информация — как правило цифровая информация, синтезированная компьютерами, телефонными системами и устройствами кабельного телевидения.

Наиболее часто используемые оптические передатчики — это полупроводниковые приборы, светоизлучающие диоды (LEDs) и лазерные диоды. Различие между LEDs и лазерными диодами в том, что LEDs излучают не когерентное оптическое излучение, в то время как излучение лазерных диодов когерентно. Для использования в оптических коммуникациях полупроводниковые оптические передатчики должны быть компактным, эффективным, и надежным, работать в оптимальном диапазоне длин волн, и быть работоспособными на высоких частотах.

Явление, при котором при прохождении тока через открытый P/N переход в прямом направлении происходит излучение фотонов называют электролюминисценцией. Испускаемое при этом излучение является не когерентным с относительно широкой спектральной шириной 30-60 нм. Эффективность первых светоизлучающих диодов была невелика. Однако, из-за относительно простого устройства и недорого производства, светоизлучающие диоды LEDs были идеальны при использовании в недорогих устройствах.

Светоизлучающие диоды LEDs для волоконно-оптического оборудования обычно сделаны на базе фосфида арсенида галлия (GaAsP) или арсенида галлия (GaAs). Поскольку GaAsP LEDs излучают на более длинной длине волны, чем GaAs LEDs (1.3 микрометра против 0.81-0.87 микрометров), их спектр излучения имеет большую величину, приблизительно в 1.7. Большая ширина спектра LEDs вызывает более высокую дисперсию излучения в волокне, значительно ограничивая этим скорость передачи информации. Излучатели на основе светоизлучающих диодов LEDs наиболее подходят прежде всего для использования в локальных сетях со скоростями передачи информации 10-100 Mbit/s и расстояниями до нескольких километров. Современные светоизлучающие диоды LEDs могут излучать на различных длинах волн и используются в настоящее время для локальной сетей построенных по технологии WDM (Wavelength Division Multiplexing).

Полупроводниковый лазер генерирует излучение посредством стимулируемой эмиссии, а не непосредственную эмиссии (как в светоизлучающих диодах), которая позволяет получать высокую выходную мощность сигнала (~100 мВт) а так-же имеет и другие преимущества, связанные с природой когерентного излучения. Излучение полупроводникового лазера относительно направленно, позволяя получать высокую эффективность при передаче сигнала в оптических одномодовых волокнах. Узкая спектральная ширина излучения позволяет получать высокие скорости передачи информации, так как это связано с уменьшением эффекта модовой дисперсии. Кроме того, полупроводниковые лазеры легко могут быть промодулированы в области высоких частот из-за короткого времени рекомбинации носителей заряда в P/N переходе.

Непосредственное модулирование сигналом светоизлучающего диода позволяет строить относительно простые преобразователи электрических сигналов в оптические.

Дата добавления: 2014-01-04