Источники и приемники световых излучений
Дальность непосредственной связи по ВОЛП, так же, как и длина регенерационного участка, зависит от энергетических характеристик приемопередающих устройств и параметров оптических волокон.
В электросвязи оптического диапазона длин волн принято при распространении и линейных преобразованиях оптического сигнала считать его непрерывным. Дискретностная природа света учитывается только на стадии описании работы фотоприемника. Энергия оптического сигнала согласно квантовой теории будет поглощаться фотоприемником квантами с величиной энергии кванта , где h – постоянная Планка, - частота колебаний.
Падение и поглощение каждого фотона и генерация пары носителей являются частями случайного процесса. Он протекает как серия дискретных событий, а не плавно текущий однородный поток.
В сигнале с постоянной мощностью Р интенсивность потока фотонов характеризует лишь среднее значение числа фотонов на некотором интервале времени Т.
Если обозначить среднее число фотонов поступающих на некотором интервале длительности Т на фотодиод через m, реализуемое число фотонов n = 0, 1, 2, .. при заданном среднем случайно и распределено по закону Пуассона
(13.1)
при этом среднее квадратическое отклонение при законе Пуассона равно
(13.2)
и характеризует величину шума, которая зависит от энергии оптического сигнала.
|
|
С увеличением энергии оптического сигнала соотношение сигнал/шум возрастает и изменяется по закону
(13.3)
При передаче сигнала в радиотехническом диапазоне число фотонов в сигнале чрезвычайно большое, поэтому фотонный шум в этом случае не учитывается.
Источник светового излучения представляет собой прибор, преобразующий электрическую энергию возбуждения в энергию оптического излучения заданного спектрального состава и пространственного распределения.
В соответствии с рекомендациями МСЭ-Т (рек. G.957) средний уровень оптической мощности (Рср) при передаче в диапазоне оптических длин волн 1,26…1,36 мкм и передаче со скоростью 155 Мбит/с или 622 Мбит/с равен - 8 дБм, а в диапазоне 1,53 … 1,58 мкм равен Рср = - 3…+3 дБм.
Необходимо учитывать нижеследующие основные параметры источников излучения, которые оказывают влияние на качество и скорость передачи информации:
- спектральные характеристики излучения - определяют длину волны, соответствующей максимуму спектра излучения lмакс , мкм, (нм); ширину спектральной линии Dl, нм, определяемой по 50%-ному уровню спада интенсивности; модовым составом излучения (у лазеров).
- быстродействие источника излучения - обычно определяется импульсными параметрами: временем нарастания (спада) импульса излучения при скачкообразном включении (выключении) импульса тока накачки tнр(сп) , нс, и временем задержки импульса излучения tзд , нс. Эти параметры измеряются, как принято в радиотехнике, по уровням 0,1 и 0,9 фронта и среза.
|
|
Принцип действия лазеров и основные типы и характеристики отечественных лазеров и передающих оптических модулей (ПОМ) для применения в ВОСП приведены в [3].
Приемник светового излучения представляет собой прибор, в котором под действием оптического излучения происходят изменения, позволяющие обнаружить это излучение и измерить его характеристики.
К основным параметрам фотодиода, описывающим его как приёмник оптических сигналов и как элемент электрической цепи, относятся:
- монохроматическая чувствительность , А/Вт, равная отношению фототока (I) к полной мощности излучения с длиной волны l,(Pизл(l)) падающей на чувствительную площадку фотодиода:
(13.4)
- темновой ток Iт , равный току утечки фотодиода при полном затемнении и при заданном обратном напряжении;
- максимально допустимое обратное напряжение Uобр.макс.доп. , характеризующее предельные возможности фотодиода при включении в электрическую цепь;
|
|
- время нарастания (спада) tнр(сп) фототока, определяемое по фронту (срезу) фотоответа (обычно по уровням 0,1 и 0,9 амплитуды импульса фототока) при воздействии на фотодиод идеально прямоугольного импульса излучения; иногда в качестве характеристического времени используют параметр t рел – постоянную времени релаксации фотоотклика, при экспоненциальном нарастании и спаде фототока справедливо tнр(сп) = 2,2 t рел;
- граничная частота fгр , определяемая при изменении частоты модуляции оптического излучения по спаду чувствительности Sф до значения 0,707 от чувствительности при немодулированном излучении;
- ёмкость фотодиода Сфд , равная сумме зарядной ёмкости активной структуры и паразитной ёмкости корпуса; во многих режимах работы именно параметр Сфд, а не tнр(сп) - определяет инерционность прибора.
В оптическом диапазоне частот, в отличии от радиотехнического, необходимо учитывать, что энергия кванта (фатона) становится сравнимой с энергиями принимаемых сигналов.
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 229; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!