Фотодетекторы применяемые в ВОСП.

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Функция фотодетектора в волоконно-оптических системах связи состоит в преобразовании отгического сигнала в электрический сигнал, который затем усиливается и обрабатывается в электронных схемах. Фотодетекторы должны иметь высокую чувствительность в рабочих спектральных диапазонах, минимальные шумы, достаточные для данной системы, быстродействие и линейность отклика, высокую надежность. Полнее всего этим требованиям отвечают полупроводниковые p-i-n фотодиоды (ФД) и лавинные фотодиоды (ЛФД), которые широко используются в волоконно-оптических системах. Они имеют малые размеры и достаточно хорошо стыкуются с волоконными световодами и электронными схемами.

Конструкции p-i-n ФД: между слоями полупроводника с противоположными знаками проводимости (р и n-слой) расположена область с собственной проводимостью (i-область). Слой р и n с высокой концентрацией примесей имеют малое удельное сопротивление, i-слои — очень большое, близкое к собственному удельному сопротивлению материала. На диод подается обратное напряжение, такое, что i-слой обедняется свободными носителями. Фотоны, поглощаемые в обедненной области, вызывают переходы электронов в зону проводимости, т. е приводят к рождению пары «электрон- дырка». Свободные носители, генерируемые при поглощении света, разделяются и ускоряются электрическим полем, которое в обедненном слое является сильным и практически однородным, и вызывают фототок в цепи смещения. Электронно-дырочные пары, рожденные вне обедненного слоя, движутся медленнои создают диффузионный ток. Фотодиоды pi n типа конструируются так, чтобы свет поглощался в основном в обедненной области, а постоянная времени ФД определялась не диффузией носителей, а их дрейфом с высокой скоростью в р-слое.

В ЛФД происходит внутреннее усиление сигнала, поскольку они сконструированы таким образом, что в них образуется область с сильным электрическим полем (Е=3'10⁶В/см). В таком поле электроны, генерируемые светом, ускоряются до энергий, достаточных для ударной ионизации атомов кристаллической решетки. Образующиеся в результате ионизации свободные носители также ускоряются и рождают новые пары. Такой лавинный процесс приводит к тому, что поглощение фотона порождает одну электронно-дырочную пару, а десятки и сотни. Таким образом, в ЛФД происходит внутреннее умножение фототока с коэффициентом умножения.

Порог чувствительности фотодетекторов определяется как величина мощности излучения, при которой фототок равен шумовому току. Времена прихода отдельных фотонов — случайные величины, подчиняющиеся статистике Пуассона, поэтому ток в каждый момент времени также есть величина случайная.

Структура и основные компоненты ВОСП.

Основой разработок любых систем связи является их функциональное назначение, сопровождаемое комплексом основных технических требований, охватывающих эксплуатационные, экономические и технические характеристики системы.

Рассмотрим для примера систему с передачей информации от одного источника ко многим пассивным (работающим только на прием) абонентам. Это может быть система кабельного телевидения, система звукового вещания и т. п. Такую систему можно реализовать с различной структурой и топологией. Типичные решения — «линия» либо «звезда» — показаны на рис а, б, где А-обозначают абонентские пункты, Пер - передатчик, РС – разъемное соединение, ВО – волоконные ответвители, Пр – приемник, Р – ретрансляционные усилители.

Оптимизации структуры и топологии проектируемых ВОСП оказывается весьма сложном задачей, поскольку необходимо одновременно учитывать целый ряд технических и эксплуатационных характеристик: энергетический бюджет системы, информационные характеристики (пропускные способности, качество передачи), показатели наложности, срок службы, невосприимчивость к внешним воздействиям, возможности контроля работоспособности, ремонтоспособность и многие другие.

Важнейшей технической характеристикой ВОСП является энергетический бюджет. На его основе в процессе проектирования уточняются требовании к элементной базе, оптимизируются структура и топология системы, оцениваются эксплуатационные качества и возможности развития системы.

К основным компонента ВОСП относят:

Оптический передатчикобеспечивает преобразование входного электрического (цифрового или аналогового) сигнала в выходной световой (цифровой или аналоговый) сигнал.

Оптический приемникосуществляет обратное преобразование входных оптических импульсов в выходные импульсы электрического тока. В качестве основного элемента оптического приемника исползуются p-i-n и лавинные фотодиоды, имеющие очень малую инерционноcть.

Повторительсостоит из оптического приемника, электрического усилителя и оптического передатчика. При передаче дискретного сигнала электрическое усиление, как правило, может сопровождаться восстановлением фронтов и длительностей передаваемых импульсов.

Оптический усилительне осуществляет оптоэлектронного преобразования, как это делает повторитель. Он, используя специальные активные среды и лазеры накачки, непосредственно усиливает проходящий оптический сигнал, благодаря индуцированному излучению.

Волоконно-оптический кабель (ВОК). Характерная строительная длина оптического кабеля (длина непрерывного участка кабеля, поставляемого на одном барабане) варьируется в зависимости от производителя и типа кабеля в пределах 2-10 км.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 802; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!