Опубликован: 26.10.2007 | Уровень: специалист | Доступ: платный
Лекция 7:

Оптоволоконные кабели

< Лекция 6 || Лекция 7: 123456 || Лекция 8 >

Электрооптические преобразователи

Имеется два типа приборов, преобразующих электрический сигнал в световой, — это светодиоды и лазерные диоды.

Светодиоды (LEDLight-Emitting Diode) генерируют некогерентное излучение (сигнал содержит составляющие из нескольких длин волн). Характеристика светодиода показана на рис. 7.7 [7.18]. Область спектра генерируемого сигнала \Delta \lambda = 30 - 50 нм при длине волны основного сигнала 850 нм и 70 или 120 при длине волны основного сигнала 1300 нм. На рисунке максимальная мощность обозначена 1. Типовое значение возбуждаемой максимальной мощности для различных типов диодов различна и находится в пределах от 20 до 10 дБ.

Спектральная характеристика светодиода

Рис. 7.7. Спектральная характеристика светодиода
Таблица 7.2. Дисперсия оптических сигналов в различных оптических волокнах
Тип волокна \lambda, (нм) межмодовая дисперсия, пс/км \tau_{mod} Удельная хроматическая дисперсия, пс/(нм•км) D(\lambda)
MMF 50/125 850 414 1) 99,6 3)
1310 414 1,0
1550 414 19,2
MMF 62,5/125 850 973 2) 106,7 4)
1310 973 4,2
1550 973 17,3
SF 8/125 1310 0 < 1,8 5)
1550 0 17,5
DSF 8/125 1310 0 21,2 6)
1550 0 < 1,7
  1. \Delta=0,02, n_1=1,46
  2. \lambda_{0}=1297-1316 нм, S_0 \le 0,101 пс/(нм^2 \cdot км)
  3. \lambda_{0}=1322-1354 нм, S_0 \le 0,097 пс/(нм^2 \cdot км)
  4. \lambda_{0}=1301,5-1321,5 нм, S_0 \le 0,092 пс/(нм^2 \cdot км)
  5. \lambda_{0}=1535-1565 нм, S_0 \le 0,085 пс/(нм^2 \cdot км)

Некогерентность светодиодов ограничивает их применение. Самые главные достоинства светоизлучающих светодиодов — это:

  • большой срок службы;
  • меньший временной дрейф параметров;
  • большая линейность и меньшая температурная зависимость излучаемой мощности;
  • низкая стоимость и простота эксплуатации.

Для светодиодов потери мощности при переходе в линию составляют 10 дБ. Кроме того, поскольку излучение — некогерентное, то есть оно происходит в некотором спектральном диапазоне, будет происходить дополнительное искажение передаваемого сигнала (расширение импульсов) за счет различий в распространении разных спектральных составляющих.

Принцип излучения светодиодов позволяет модуляцию только по интенсивности излучения. Мощность излучения светодиодов может достигать нескольких десятков мкВт.

При необходимости создать линию для передачи на большие расстояния применяют лазерные диоды, имеющие лучшую спектральную характеристику.

Лазерный диод обеспечивает когерентное излучение, его луч обладает более узким спектром (рис. 7.8), по сравнению со светодиодом [7.18]. Принцип излучения лазерных диодов позволяет использовать модуляцию по параметрам световой волны, например частотную. Кроме того, они характеризуются максимальной для полупроводниковых излучателей мощностью [7.14] до нескольких сотен милливатт, минимальной шириной спектра и очень узкой направленностью. На рис. 7.8 видно, что как многомодовые, так и одномодовые лазерные диоды имеют значительно более узкий спектр, чем светодиоды, и это обеспечивает меньшую хроматическую дисперсию.

Характерные спектральные характеристики лазерных диодов: а) Многомодовые, б) Одномодовые

Рис. 7.8. Характерные спектральные характеристики лазерных диодов: а) Многомодовые, б) Одномодовые

Поскольку лазерные диоды отличаются более сложной конструкцией и большими электрическими нагрузками по сравнению со светодиодами, они уступают последним в надежности, удобстве эксплуатации и стоимости. Это определяет их применение для осуществления передачи на дальние расстояния в магистральных линиях. Характеристики светодиодов и лазерных диодов приведены в таблице 7.3 [7.14].

Таблица 7.3. Характеристики светодиодов и лазерных диодов
Параметры светодиод Лазерные диоды
Длина волны 850, 1350 1350, 1550
Выходная мощность 0,5-11,5 мВт 3-10 мВт
Время нарастания 1-20 нс 1-2 нс
Диапазон тока смещения 5-150 мА 100-500 мА
Ширина спектра 50-120 нм 0,4-1,0
< Лекция 6 || Лекция 7: 123456 || Лекция 8 >
Кристина Руди
Кристина Руди
Ольга Москалева
Ольга Москалева
алексей оглы
алексей оглы
Россия
рафич Салахиев
рафич Салахиев
Россия