К активным компонентам ВОЛС относят :

-оптические приемники

- оптические передатчики

- оптические коммутаторы

- оптические маршрутизаторы

- оптические мультиплексоры

- оптические усилители

- мультимедиаконверторы и тд.

Передающий оптический модуль обеспечивает превращение входного электрического сигнала в выходной оптический сигнал. Содержит в себе источник излучения, электронные схемы для стабилизации режимов работы источника излучения, оптический соединитель или отрезок оптического кабеля.

Характеристики источников излучения:

- излучение должнопроизводится на длине волны одного из окон прозрачности волокна, где достигаются меньшие потери света при распространении.

- источник должен выдерживать необходимую частоту модуляции для обеспечения передачи информации на необходимой скорости.

- источник должен быть эффективным, т.е. большая часть излучения должна попадать в ОВ с минимальными потерями

- температура вариации не должна оказывать влияние на функционирование источника излучения.

17. Источники излучения передающих оптических модулей: светоизлучающий диод. Принцип работы и основные характеристики.

Светодиод – устройство на основе p-n перехода, которое при прямом напряжении смещения может выпускать спонтанное излучение в УФ, видимой или ИК областях электромагнитного спектра.

Принцип работы основан на излучении рекомбинации носителей заряда в активной области гетероструктуры при пропускании через нее напряжения. Носители заряда – электроны и дырка проникают в активный шар из прилегающих пассивных шаров в случае подачи напряжения на п-н структуру и потом испытывают спонтанную рекомбинацию, которая сопровождается излучением света. Излучение некогерентное, происходит непосредственно в области п-н перехода и равномерно распространятеся во всех направлениях.

Показатель преломления активного шара више ограничивающих пассивных шаров, благодаря чему рекомбинацийное излучение можетраспространятся в рамках активного шара, испытывая многоразовое отражение, что значительно повышает КПД источника излучения.

Длину волны излучения оперделяют как значение, которое соответствует спектральному распределению мощности.

Гетерогенне структуры могут создаваться на основе разных полупроводниковых материалов.

18. Источники излучения передающих оптических модулей: лазерный диод. Принцип работы и основные характеристики.

 

 Лазерне диоды – генераторы излучения, когерентного в пространстве и времени.

Отличия ЛД от других лазеров:

- в обычных лазерах квантове переходы осуществляются между дискретними енергетическими уровнями, а в ЛД между энергетическими зонами

- полупроводниковые ЛД имеют мале размеры

- спектральне характеристики зависят от свойств материала

- в лазере с п-н переходом излучение происходит непосредственно поддейстивем тока, который протекает через прямо смещенный диод.

- модулями ЛД может проходить на очень високих частотах

- работа ЛД связана с тремя основними процесами обусловленными переходами носите лей, поглощением, спонтанной эмисией и стимулированным излучением.

ЛД имеют 2 осноные конструктивне особенности:

1. лд имеют встроенный оптический резонатор

2. работают при большом напряжении накачивания, что позволяет при превышении граничного значения получить режим індуктивного излучения.

 

19. Основне элементы приемного оптического модуля: п и н диод и лавинный фотодиод. Основне характеристики.

АРД фотодиоды (лавинне)

В ЛФД добавляется p-слой. Главное отличие в работе – внутренне усиление сигнала базируется на лавинном электроннном умножении сигнала.

Основне характеристики:

Спектральная чувствительность

Темновой ток

 шумовой ток

тоновая чувствительность  

квантовая эффективность

нормировання эквивалентная мощность шума

частота появления ошибок

рабочий диапозон температур

Лавинные фотодиоды, ЛФД (avalanche photodiode (APD)) — это высокочувствительные полупроводниковые приборы, преобразующие свет в электрический сигнал за счёт фотоэффекта. Их можно рассматривать в качестве фотоприёмников, обеспечивающих внутреннее усиление посредством эффекта лавинного умножения. С функциональной точки зрения они являются твердотельными аналогами фотоумножителей. Лавинные фотодиоды обладают большей чувствительностью по сравнению с другими полупроводниковыми фотоприёмниками, что позволяет использовать их для регистрации малых световых мощностей (≲ 1 нВт).

 

 

PIN-диод — разновидность диода, в котором между областями электронной (n) и дырочной (p) проводимости находится собственный (нелегированный, англ. intrinsic) полупроводник (i-область). p и n области как правило легируются сильно, так как они часто используются для омического контакта к металлу.

На низких частотах для pin-диода справедливы те же уравнения, что и для обычного. На высоких частотах pin-диод ведет себя как практически идеальный резистор — его вольт-амперная характеристика (ВАХ) линейна даже для очень большого значения напряжения. На высоких частотах в i-области находится большое количество накопленного заряда, который позволяет диоду работать. На низких частотах заряд в i-области рекомбинирует и диод выключается.

 

Высокочастотное сопротивление обратно пропорционально постоянному току, протекающему через pin-диод. Таким образом, можно варьировать значение сопротивления в широких пределах — от 0,1 Ом до 10 кОм — меняя постоянную составляющую тока.

 

Большая ширина i-области также означает, что pin-диод имеет небольшую ёмкость при обратном смещении.

 

Области пространственного заряда (ОПЗ) в pin-диоде практически полностью находятся в i-области. По сравнению с обычными, pin-диод имеет значительно бо́льшую ОПЗ, границы которой незначительно меняются в зависимости от приложенного обратного напряжения. Таким образом увеличивается объем полупроводника, где могут быть образованы электронно-дырочные пары под воздействием излучения (например, оптического — фотона). Некоторые фотодетекторы, такие как pin-фотодиоды и фототранзисторы (в которых переход база-коллектор является pin-диодом), используют pin-переход для реализации функции детектирования.

 

При проектировании pin-диода приходится искать компромисс: с одной стороны, увеличивая величину i-области (а соответственно, и количество накопленного заряда) можно добиться резистивного поведения диода на более низких частотах, но с другой стороны, при этом для рекомбинации заряда и перехода в закрытое состояние потребуется большее время. Поэтому, как правило, pin-диоды каждый раз проектируются под конкретное приложение.

Оптические усилители

-устройства, обеспечивающие увелечение мощности оптического излучения

-усиление света в оптических каналах и системах осуществляется за счет энергии внешнего источника

в ВОЛС применяются оптические усилители:

1. полупроводниковые

2. оптические усилители на ОВ