[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]

Основные элементы и параметры промышленных
ПОМ.

Для организации передачи оптических сигналов по ВОЛС не достаточно иметь только источник излучения, а требуется еще ряд оптических и электронных компонентов в совокупности и составляющих передающий оптоэлектронный модуль. Обычно все элементы ПОМ крепятся на специальном держателе и заключены в корпус, которые позволяют закрепить и защитить составные элементы передатчика. В состав ПОМ, как правило, входят следующие элементы:
• источник излучения;
• узел электрического интерфейса;
• узел сопряжения с волокном;
• цепь тока накачки;
• система контроля температуры;
• узел выходного контроля оптического сигнала.

Общая функциональная схема оптического передатчика, содержащего перечисленные элементы, показана на рис. 6.

Рис.6. Составляющие элементы передающего оптического модуля.

Для источников излучения характерны следующие основные характеристики:
1. Спектр излучения, спектральная ширина.
2. Пространственная характеристика излучения или диаграмма направленности.
3.Прямая модуляция интенсивности излучения.

ЛД и СИД являются идеально монохромными, они излучают в некотором конечном диапазоне длин волн. Этот диапазон известен как спектральная ширина источника. Он определяется 50% уровнем мощности относительно максимума, соответствующего центральной длине волны. Спектр излучения определяется спектром мод резонатора и взаимодействием полей этих мод в активной среде. На рис.7 показаны спектры излучения СИД и п/п лазеров.

Рис. 7 Спектры излучения светодиодов и лазерных диодов

Из рисунка видно, что спектральная ширина лазера существенно уже по сравнению со спектральной шириной СИД. Спектральная ширина не сказывается на качестве линий длиной в несколько километров и работающей на частотах до 100 МГц. Спектральная ширина является критическим параметром для высокоскоростных протяженных одномодовых оптических систем, она ограничивает скорость передачи информации. Лазерный диод имеет встроенный оптический резонатор и работает при больших значениях тока накачки, чем светодиод. Такое излучение характеризуется высокой когерентностью, поэтому лазерные диоды имеют значительно меньшую ширину спектра излучения. Зависимость мощности излучения от тока накачки описывается Ватт-Амперной характеристикой на рис. 8.

Рис.8 График зависимости мощности излучения от тока накачки

1 - Лазерный диод, 2 - Светодиод, P - Мощность выходного излучения, I - Ток накачки

При малых токах накачки лазер испытывает слабое спонтанное излучение, работая как малоэффективный светодиод. При превышении некоторого порогового значения тока накачки Iпор, излучение становится индуцированным, что приводит к резкому росту мощности излучения и его когерентности. Мощность выходного излучения светодиода отражает мощность вводимого в волокно излучения. Единицей измерения мощности излучения могут быть Вт или дБм. Мощность, измеренная в мВт будет соответствовать Рвых=10lg Рвых (дБм), это упрощает энергетический расчет бюджета линий.

Определяется поперечным распространением поля в резонаторе и размерами излучающей площадки. Диаграмма направленности показана на рис. 9.

Рис. 9 Диаграмма направленности излучения лазера на ДГС

dx – толщина активного слоя
dy – ширина активного слоя
dx < dy в несколько раз
dx <= 1 мкм, dy = 5…10 мкм

Более стабильная ДН реализуется у лазеров второй группы, которая генерирует на основной поперечной моде. Ширина ДН в плоскости, перпендикулярной p-n переходу, равна 30…600. В плоскости, параллельной ему, 5…100. Исключение составляет лазер со скрытой гетеро-структурой с почти квадратной излучающей площадкой и ДН с круговой симметрией. Малое сечение (порядка 1 мкм2) излучающей площадки обеспечивает более эффективное согласование с одномодовыми волокнами.

Энергетическая яркость излучения не остается постоянной в пределах светового пучка. Угловое распределение энергетической яркости источников излучения определяется ДН. Ширина ДН равна максимальной угловой расходимости лучей светового пучка, поэтому все источники подразделяются на:
- ИИ с большой поверхностью излучения и малой яркостью.
- ИИ с малой поверхностью излучения и большой яркостью.

Такая модуляция п/п лазеров током накачки может производиться с высокой скоростью. Это определяется:
- малым спонтанным временем жизни электронов ().
- возможностью быстрого «включения» инверсной населенности, что приводит к появлению затухающих колебаний интенсивности излучения со сдвигом по фазе инверсной населенности около их стационарных значений.

Переходная (а) и частотная (б) характеристики лазера на ДГС представлено на рис. 10.

Рис.10. Переходная (а) и частотная (б) характеристики лазера на ДГС

Р –мощность излучения лазера
I – ток накачки

Переходная характеристика лазера отражает процесс установления стационарного режима. При возбуждении лазера скачком тока от 0 до 1 наблюдается задержка начала генерации на время , необходимое для возрастания плотности неравновесных носителей до порогового уровня:

Где:
Iп – пороговое значение тока накачки.
– спонтанное время жизни электронов.

Релаксационным колебаниям в переходной характеристике лазера соответствует резонанс вблизи Fp на частотной характеристике. Таким образом, при импульсной модуляции током накачки с длительностью импульса и аналоговой модуляции с частотами в спектре сигнала Fc « Fp можно считать, что в каждый момент времени интенсивность принимает стационарное значение в соответствии со статической Ватт-Амперной характеристикой лазера.

1. Назначение ПОМ.
2. Перечислите типы ПОМ.
3. Назовите основные узлы входящие в ПОМ.
4. Перечислите основные характеристики ИИ.
5. Что определяет спектр излучения?
6. Чем отличаются спектры излучения разных ИИ?
7. Что характеризует диаграмма направленности ИИ?
8. От чего зависит энергетическая яркость ИИ?
9. Как можно уменьшить потери при вводе излучения в ВС?

---

[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3]