3. Склад й елемента системи зв’язку

ВОСЗ містить елементи, які можна об’єднати у три великі групи:

• волоконно-оптична лінія зв’язку (ВОЛЗ) (передавальний

і приймальний модулі, ретранслятор, волоконно-оптичний кабель);

• пристрої обміну та розподілу інформації (пристрої керування, розгалуження, оптичні комутатори, мультиплексори, де- мультиплекеори тощо);

• кінцеві пристрої (термінали).

ВОЛЗ (рис. 6.22) містить у собі такі основні структурні одиниці: вхідний електронний кодувальний пристрій (КП), передавальний модуль, оптичний кабель, ретранслятор, прийомний модуль, ви­хідний електронно-декодувальний пристрій (ДКП).

Передавальний модуль перетворює цифровий сигнал на імпульс струму, що управляє світлодіодом. При використанні напівпро­відникового лазера схема модуля містить модулятор (пристрій ке­рування випромінюванням ПК з використанням внутрішньої чи зовнішньої модуляції), погоджувальний елемент ПЕ і схему жив­лення СЖ. Лазери забезпечують високу швидкодію ВОЛЗ: частота модуляції сигналу може лежати в гігагерцевому діапазоні.

Введення випромінювання у світловод можливе у разі відповід­ності площ поперечного перерізу променя й внутрішньої жили во­локна.

Світловий потік вводиться в торець волокна, тому він повинен бути плоским й прозорим, а його площина строго перпендикуляр­на до осі волокна.

Більш складним є (рис. 6.23) з’єднання світловодів зі світло- випромінювальними діодами 3, що мають широку діаграму

Рис. 6.22. Склад аерозгалуженої ВОЛЗ: 1 — передавач;

2 — ретранслятор; 3 — оптичний кабель; 4 — приймач

спрямованості. У найпростішому випадку, коли плоский випро­мінювач З приклеюють до тордя багатоволоконного джгута 1 клеєм 2, значними є втрати пакування В_вп і апертурні втрати В_ш.

Рис. 6.23. Приклейка багато- волоконного джгута:

1 — багатоволоконний світловод; 2 — шар клею;

З — світловипромінювальний діод; 4 — підкладка

Зіставлення з напівпровідни­ковими лазерами показує, що при стикуванні світловипромі- нювальних діодів з високоапер- турними світлодіодами додаткові втрати при введенні становлять

2. .4 дБ, з низькоапертурними —

10. .12 дБ.

Краще оптичне узгодження досягається при малій площі ви­промінювача й поліпшеній діагра­мі спрямованості генерованого ним світла (рис. 6.24). Розміщен- ня світловедучої серцевини во­локна 1 безпосередньо над актив­ною областю 3 гетеросвітлодіода

2. дозволяє знизити втрати до порівнянних з варіантом лазерно­го джерела.

Рис. 6.24. Розміщення волокна над гетеросвітлодіодом:

1 — світловедуча серцевина волокна; 2 — кристал СВД;

З — випромінювальна зона

При використанні торцевого випромінювання 2 світлодіода З сполучення зі світловодом 1 (рис. 6.25) здійснюється практич­но так само, як і у випадку лазер­ного джерела: проблема полягає в тому, щоб світлодіод випромі­нював в одному напрямку.

Ефективність вводу випромі­нювання від напівпровідникового джерела до світловоду підвищу­ється при використанні різних фокусуючих систем.

Рис. 6.25. Використання торцевого випромінювання світлодіода:

1 — світловедуча серцевина волокна; 2 — випромінювальна зона р-п-переходу;

З — кристал СВД

Один зі зручних варіантів реа­лізації лінзового вхідного при­строю складається в оплавленні кінців світловода до отримання ним напівсферичної форми.

Приймальний модуль, окрім вхідного фотодіода, містить у собі схему посилення слабких фотосиг- налів, детектор і вихідний підси­лювач П, схему живлення СЖ. Як фотоприймачі для оптичних ліній зв’язку служать фотодіоди, що мають високу швидкодію та чутли­вість, низькі шуми. Найбільше поширення одержали р-і-п-струк­тури. На фотоприймальному кінці ВОЛЗ має бути забезпечене значен­ня оптичної потужності не менше 1СГ⁹ Вт. Вихідний торець волокна приклеюється до світлочутливої поверхні фотодіода.

Ретранслятор являє собою об’єднання приймача й передавача.

У магістральних лініях великої швидкості як ретранслятор вико­ристовують лазер-підсилювач.

Більш дешевий варіант — гібридні оптоелектронні ретранслятори, що складаються з фотоприймача, електронного підсилювача й випромінювача (рис. 6.22).

Залежно від призначення лінії, її довжини, швидкодії, якості використовуваних елементів структура волоконно-оптичної лінії зв’язку може зазнавати тих чи інших змін. Якщо лінія дуже корот­ка, в ретрансляторі немає необхідності.

Для кодування інформації у ВОЛЗ найзручнішою є імпульсно- кодова модуляція, оскільки при цьому істотно знижуються вимоги до лінійності амплітудно-частотних характеристик і шумової ха­рактеристики ретранслятора.

Оптичний кабель є важливим елементом ВОЛЗ, що забезпечує передачу оптичних сигналів на великі відстані. У нерозгалуженій ВОЛЗ оптичний кабель містить один світловод, у більш складних ВОЛЗ оптичні кабелі об’єднують багато світловодів у одній обо­лонці.

У складних ВОЛЗ досить часто виникає необхідність з’єднувати світловоди.

Пристрої обміну та розподілі/ інформації використовуються в розгалужених мережах зв’язку для керування та спрямування оптичного сигналу від джерела до споживача (вихідний та кін­цевий пристрій — термінал).

Для розгалуженнл волоконних ліній зв’язку використовується з’єднання світловодів типу «зірка». Основою з’єднання є оптичний змішувач, виготовлений з відрізку моноволоконного світловода з посрібленим торцем (рис. 6.26).

Рис. 6,26. Побудова змішувача:

1 — пучок світловодів;

2 — оболонка; 3 — моноволокно; 4 — дзеркало

У ньому вхідний світловий потік завдяки ефекту багаторазового відбиття рівномірно розподіляється в усі підключені світловоди. З’єднання типу «зірка» забез­печує мінімальні втрати сигналу між терміналами, однаковість цих втрат для будь-якої пари каналів, слабку їхню залежність від кількості каналів, що з’єд­нуються, високу надійність зв’язку.

Оптичні дільники призначені для розподілу потужності оптич­ного сигналу між декількома споживачами (лініями зв’язку) у певній пропорції.

Використовуються в мережах абонентського телебачення, пасив­них оптичних мережах, локальних комп’ютерних мережах тощо.

Оптичний мультиплексор DWDM призначений для формуван­ня з декількох оптичних сигналів одного багатоканального оптич­ного сигналу, переданого по одній лінії зв’язку. Наприкінці лінії використовується оптичний демультиплексор, що перетворить ба­гатоканальний сигнал у кілька оптичних сигналів, переданих спо­живачам по окремих лініях зв’язку.