Оптические мультиплексоры и демультиплексоры.

Строятся непосредственно на волокне. Двухволновые мультиплексоры и демультиплексоры предназначены для разделения сигналов двух длин волн.

Мультиплексоры с использованием оптических фильтров. Используют фильтры на тонких пластинках и Брэгговских решётках.

С использованием Брэгговских решёток:

Его задача пропускать все длинны волн в прямом направлении, и задерживать и отводить в обратном.

На основе призмы:

Недостатком является то, что у призмы очень малый угол между соседними длинами волн. Также они объёмные, громоздкие, хрупкие, из качество зависит от качества линзы.

Волоконно-оптические мультиплексоры на основе дифракционных решеток.

Дифракционные решетки отражают световой поток некоторой λ под таким углом в плоскости падения, для которого разность фаз от соседних элементов решетки равна 2π. Величина Этого угла зависит от λ.

 

 

Сложность - неоходимо совмещать волоконные компоненты с предстоящими. При системах с числом канала >100 система более менее оправдана.

Волоконно-оптические мультиплексоры на основе массивов волноводов.

Принцип действия- свет проходит через несколько сложенных параллельно друг другу волноводу разной длинны. При этом разность длин постоянна. Входной сигнал содержит излучение разных λ. Попадая в разветвитесь он распадается на n лучей.

 

Вследствие прохождения разных оптических лучей на выходе массива потоки с различными фазами. В результате интерференции из λ пападает в отдельный волновод.

“-”-небольшие затраты. “+” простота в изготовлении, расширяема. Применяется в системах с числом каналов > 100.

Оптические передатчики

К оптическим передатчикам относятся:

-полупроводниковые лазеры(ППЛ);

-светоизлучающие диоды(СИД).

Все светоизлучающие диоды строятся на основе р-n-переходов. Они бывают с излучающей поверхностью и излучающим срезом. Св. диод излучает некогерентный свет в широком диапазоне длин волн. Имеют достаточно большую мощность оптического сигнала.

Также есть полупроводниковые лазеры. Для того, чтобы улучшить качество лазера в них могут применяться оптические элементы (фильтры). Применяются фильтры Фабри-Перо и Брэгговские решётки.

 

42. Структура оптических передатчиков Непосредственное упр-ние:   СНИУ-система настройки и упр-ния Эти системы работают по схеме: есть эл. сигнал, значит на выходе есть оптический. Нет элек-ого сигнала – нет оптического. В системах с непосредственной модуляцией используется простейший формат передачи данных в которых логический “0” – выкл. состояние, логической “1” – вкл. состояние (до 10 Гбит/с) Косвенное управление:

Макс. cкорость – 40 Гбит/с

 

Полупроводниковые лазеры

С резонатором Фабри-Перо.

Роль зеркал отражателей выполняют торцы полупроводникового кристалла. Этот тип лазеров позволяет получить излучение, желаемой длинны волны, а так же боковые моды меньшей амплитуды расстояние между которыми составляет менее 1-го нм. Мощность выходного излучения стабильна, однако возможно изменение мощности побочных мод, это приводит к возрастанию дисперсии и увеличению шумов в сигнале.

Данный тип лазеров чувствителен к отражению от оптического разъема.

С распределенной обратной связью.

Применение: решетка Брэгга для уменьшения полосы генерации(ширины спектральной составляющей) и служит дополнительной обратной связью. Такой тип лазеров имеет возможность выбора длинны волны. Они позволяют снизить влияние дисперсии и работают в одномодовом режиме.

Период дифракцион решетки выбир. таким, чтобы выполн. условие Брэгга для требуемой длинны волны.

Недостатки:

В процессе работы могут меняться параметры решетки (нагрев, изм. Тока, влияние отраж) => изменение длинны волны. Данная проблема решается введением в структуру лазера фотодиода для контролиров. выхода термоэлектрич. Охладителя и схемы обратной связи.

С распределенными Брэгговскими отражателями. Имеет брегговскую решетку, расположенную в неактивной зоне.

Спектр излучения характеризуется кол-вом штрихов дифракционной решетки. Чем больше штрихов, тем больше интерференционных составляющих, тем уже спектр генерируемого излучения. Изменяя кол-во штрихов, можно получить одномодовый лазер.

С вертикальным резонатором и поверхностным излучением. В таких лазерах излучение направлено перпендикулярно p-n слою. Вертикальная структура состоит из ряда слоев p-типа, активная область и ряда слоев n-типа, которые располагаются на подножке. Сверху и снизу активного среза располагаются слои полупроводников с периодически изменяющейся величиной показателя преломления. Слои выполняют функции зеркал, излучения направлены вертикально вверх. Число слоев влияет на длину волны генерируемых излучения.

 

Основное преимущество в их технологичности, т.к. на одном типе можно расположить матрицу из лазеров, каждая из которых будет излучать на определённой длине волны, более того можно осуществлять стабилизацию параметров одновременно для всех устройств.

 

 

Светоизлучающие диоды

Применяются в системах передачи в связи по диапозону излучения близки к инфокрасному диапазону.

Основное их достоинство низкая стоимость. Приемник светоизлучающих диодов проблемно создать потому, что диод излучает свет в широком конусе (поэтому такие светодиоды применяются с многомодовыми волокнами).

Существует 2 – типа таких диодов:

1) излучает поверхностью

2) излучает срезом

Рекомбинация пар электронов и дырок приводит к излучению света, часть которого может быть собрана и направлена в ОВ. Излучаемый свет некогерентен. Имеет дост. широкий спектр (порядка 50 нм).

При излучении с поверхности излучается не более 1-го%.

Недостаток:

-широкий конус излучения;

-широкий диапозон излучаемых длин волн, при поверхносном излучении;

-низкий КПД.

Система с применением многомодовых волокон невысокая скорость передачи.