Рефераты по Физике

Энергетические процессы в волоконно-оптических системах передачи - Дипломная работа

Страница 3

f-3дБ =1/2pt, Гц. (1.6)

Ширина полосы модуляции превышающая 300 MГц, была достигнута для поверхностных излучателей, но наиболее доступные серийные светодиоды имеют меньшую ширину полосы (обычно от 1 до 100 MГц). Создание саи тов в воронеже разработка веб саи та под ключ создание сайта под ключ воронеж.

Время нарастания источника tн – это время, которое требуется для того, чтобы выходная оптическая мощность изменилась с уровня 10 % до уровня 90 % от установившегося значения при входном сигнале в виде перепада тока. Принцип измерения времени нарастания показано на рис. 1.4. Входной ток заставляет оптическую мощность возрастать от нуля до установившегося значения. Выходной оптический сигнал, показанный на рис. 1.4, соответствует форме волны сигнала, генерируемого широкополосным детектором, используемым для измерения этой мощности. Время нарастания и электрическая ширина полосы пропускания по уровню –3 дБ связаны соотношением

f-3дБ = 0,35/tн. (1.7)

Типичные значения времени нарастания составляют от нескольких наносекунд до 250 нс.

Известно, что ширина спектра излучения источника непосредственно влияет на значение волноводной и материальной дисперсии волокна. Уширение импульса вследствие этих причин линейно зависит от ширины спектра источника. Светодиоды, работающие в области 0,8…0,9 мкм имеют ширину спектра 20…50 нм, а светодиоды длинноволновой области – 50…100 нм. Влияние увеличенной ширины спектра длинноволнового излучателя компенсируется существенно меньшим в этой области значением материальной дисперсией М.

1.3 Параметры и характеристики ЛД

Ватт-амперная характеристика типичного лазерного диода приведена на рис. 1.8. Пороговый ток для этого диода равен 75 мA. При меньших токах наблюдается медленный рост оптической мощности при увеличении тока накачки. Выходное излучение не когерентно, поскольку вызвано спонтанной эмиссией в области рекомбинации (светодиодная область работы ЛД). Измерение ширины спектра показало бы значительное уменьшение ширины линии при превышении током накачки порогового значения. Значения порогового тока лежат в интервале 30…250 мA для большинства диодов. Напряжение прямого смещения составляет 1,2…2 В при пороговом токе. Прямой ток быстро повышается с увеличением напряжения на диоде, как показано на рис. 1.7. Видно, что при напряжении выше порогового, небольшое увеличение напряжения смещения переводит ток накачки в рабочую область. Выходные мощности лазеров непрерывного режима (continuous wave – CW*) лежат в области 1…10 мВт. Импульсные лазеры, работающие с малой скважностью, могут генерировать большие пиковые мощности (без опаски выхода из строя), но CW–лазеры, которые способны переключаться из режима включено, в режим выключено с высокой скоростью, более полезны для связи. Значение рабочего тока накачки составляет приблизительно 20…40 мA сверх порогового. Работа при токах, превышающих указанные изготовителем, уменьшает срок службы (ресурс работы) диода.

Принцип осуществления цифровой модуляции лазерного диода, показанный на рис. 1.8, отличается из цифровой модуляции светодиода. На ЛД подается ток постоянного смещения I0, равный пороговому току (режим передачи двоичного нуля). Он увеличивается до значения I0 + iс при передаче двоичной единицы путем подачи импульса положительной полярности с пиковым значением iс (см. рис. 1.8). Когда приложенное прямое смещение близко к пороговому значению, диод включается более быстро и ток сигнала может быть меньшим, чем в случае отсутствия смещения.

При аналоговой модуляции (рис. 1.9) постоянное смещение должно превышать порог, так, чтобы работа происходила в линейной области ВтАХ. При передаче аналогового сигнала с низкими гармоническими искажениями линейность ВтАХ лазерного диода должна тщательно контролироваться.

Лазерные диоды обычно имеют ширину спектральной линии 1…5 нм, что значительно меньше, чем ширина спектра излучения светодиодов. Ширина спектра ЛД больше, чем у газовых лазеров, потому что излучательные переходы в полупроводнике происходят между энергетическими зонами, а переходы в газовых лазерах – между энергетическими линиями. Это явление приводит к ширине спектра намного большей, нежели обусловленной эффектом Доплера в газах. Спектр лазерного диода, работающего на l = 1,3 мкм, приведен на рис. 1.11 Многочисленные пики соответствуют продольным модам лазера.

Когда ток накачки только немного превышает порог, лазерный диод имеет многомодовый спектр, аналогичный приведенному на рис. 1.10. При увеличении тока происходит уменьшение ширины спектра и числа продольных мод. При достаточно большом токе спектр будет содержать только одну моду. На рис. 1.12 показан спектр лазера генерирующего одну продольную моду. Как и ожидалось, ширина линии намного меньше (равна примерно 0,2 нм), чем у многомодового лазера. Диод с одной продольной модой минимизировал бы материальную дисперсию в волокне вследствие узкой спектральной линии.

1.4 Математическая модель электро-оптического преобразователя (ЭОП)

Для ЭОП на рис. 1.13 приняты обозначения: Uвх, Iвх, Pэ вх – напряжение, сила тока и мощность электрического (модулирующего) сигнала на входе ЭОП;

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19