20. Поясните назначение и принцип работы источника и приемника оптического излучения.

Источник оптического излучения. Основным элементом переда­ющего оптоэлектронного модуля является источник оптического излу­чения. В качестве направленных источников излучения наибольшее при­менение получили полупроводниковые инжекционные лазеры. Выбор источника излучения определяется областью применения системы передачи. Светодиоды используют в системах, предназначен­ных для работы на сравнительно небольшую дальность (примерно 10 км) и скорость передачи до 200 Мбит/ с. Светодиоды обладают луч­шей линейностью характеристик, большим сроком службы, более сла­бой температурной зависимостью излучаемой мощности, чем лазеры. К недостаткам светодиодов следует отнести малую мощность излуче­ния и невысокий к.п.д. согласования с оптическим волокном. Лазерные источники излучения применяют преимущественно в системах передачи с большой дальностью и высокой скоростью пе­редачи. Они обеспечивают высокий к.п.д. согласования с оптичес­ким волокном.

Приемник оптических сигналов. Основным элементом приемного оптоэлектронного модуля является приемник оптических сигналов. В качестве приемника используют фотодиоды. Известно, что в р-п переходе, на который подано обратное смеще­ние, существует зона, в которой нет свободных носителей заряда (обеднен­ная зона). Поглощение фотона в этой зоне сопровождается возникновением пары носителей зарядов — электрона и дырки, которые под действием постоянного электрического поля, созданного внешним источником напряжения смещения, перемещаются к противоположным зажимам фо­топриемника, образуя ток во внешней цепи. Этот ток и является сигна­лом на выходе фотодиода, его значение пропорционально мощности принимаемого светового излучения.

21. Опишите конструкцию оптических волокон и их классификацию.

Сердцевина и отражающая оболочка. Оптическое волокно (ОВ) представляет собой нить, состоящую из сердцевины и отражающей оболочки

и зготовленных из кварцевого стекла. Еще в процессе вытяжки на него наносится первичное защитное покрытие.

Сердцевина — это область в центре волокна, показатель преломления которой больше, чем у оболочки, и в которой распространяется большая часть энергии светового сигнала.

Оболочка — это область волокна вокруг сердцевины, которая чаще всего изготавливается с постоянным и всегда более низким, чем у сердцевины, показателем преломления. Граница двух областей с более высоким и низким показателями преломления создает световодную структуру, удерживающую большую часть света в зоне сердцевины.

Оптические волокна могут быть классифицированы по двум параметрам:

• числу распространяющихся мод;

• профилю распределения показателя преломления в поперечном се­чении сердцевины.

По числу распространяющихся в оптическом волокне мод они подразде­ляются на одномодовые и многомодовые. Волокно с малым диаметром сер­дцевины, по которому распространяться только одна мода называется одномодовым. Волокно с большим диаметром сердцевины, в котором могуг распространяться две или большее число мод, называется многомодовым.

При рассмотрении изменений показателя преломления п волоконного световода используется термин «профиль распределения показателя преломления». Он определяет то как распространяется волна по световоду.

В настоящее время наибольшее применение нашли следующие про­фили распространения волны.

градиентный

(для многомодовых волокон)

ступенчатый

(для многомодовых и одномодовых волокон)