Электрооптические преобразователи

Имеется два типа приборов, преобразующих электрический сигнал в световой, — это светодиоды и лазерные диоды.

Светодиоды (LED — Light-Emitting Diode) генерируют некогерентное излучение (сигнал содержит составляющие из нескольких длин волн). Характеристика светодиода показана на рис. 3.9 [ 20 ] . Область спектра генерируемого сигнала   при длине волны основного сигнала 850 нм и 70 или 120 при длине волны основного сигнала 1300 нм. На рисунке максимальная мощность обозначена 1. Типовоезначение возбуждаемой максимальной мощности для различных типов диодов различна и находится в пределах от 20 до 10 дБ. Некогерентность светодиодов ограничивает их применение.

Рис. 3.7. Кривые временных задержек и удельной хроматической дисперсии

Таблица 3.3. Дисперсия оптических сигналов в различных оптических волокнах

Тип волокна	,(нм)	Межмодовая дисперсия, пс/км	Удельная хроматичская дисперсия пс/(им км)
MMF50/125	850	414 ( )	99,6 ( )
	1310	414	1,0
	1550	414	19,2
MMF62,5/125	850	973 ( )	106,7 ( )
	1310	973	4,2
	1550	973	17,3
SF 8/125	1310	0	<1,8
	1550	0	17,5
DSF 8/125	1310	0	21,2 6
	1550	0	<1,7

Рис. 3.8. Форма импульса типа "солитон"

Самые главные достоинства светоизлучающих светодиодов — это:

• большой срок службы;

• меньший временной дрейф параметров;

• большая линейность и меньшая температурная зависимость излучаемой мощности;

• низкая стоимость и простота эксплуатации.

Рис. 3.9. Спектральная характеристика светодиода

Рис. 3.10. Характерные спектральные характеристики лазерных диодов: а) Многомодовые, б) Одномодовые

Для светодиодов потери мощности при переходе в линию составляют 10 дБ. Кроме того, поскольку излучение — некогерентное, то есть оно происходит в некотором спектральном диапазоне, будет происходить дополнительное искажение передаваемого сигнала (расширение импульсов) за счет различий в распространении разных спектральных составляющих. Принцип излучения светодиодов позволяет модуляцию только по интенсивности излучения. Мощность излучения светодиодов может достигать нескольких десятков мкВт. При необходимости создать линию для передачи на большие расстояния применяют лазерные диоды, имеющие лучшую спектральную характеристику. Лазерный диодобеспечивает когерентное излучение, его луч обладает более узким спектром ( рис. 3.10), по сравнению со светодиодом [ 24 ] . Принцип излучения лазерных диодов позволяет использовать модуляцию по параметрам световой волны, например частотную. Кроме того, они характеризуются максимальной для полупроводниковых излучателей мощностью [ 16 ] до нескольких сотен милливатт, минимальной шириной спектра и очень узкой направленностью. На рис. 3.10 видно, что как многомодовые, так и одномодовые лазерные диоды имеют значительно более узкий спектр, чем светодиоды, и это обеспечивает меньшую хроматическую дисперсию.

Поскольку лазерные диоды отличаются более сложной конструкцией и большими электрическими нагрузками по сравнению со светодиодами, они уступают последним в надежности, удобстве эксплуатации и стоимости. Это определяет их применение для осуществления передачи на дальние расстояния в магистральных линиях. Характеристики светодиодов и лазерных диодов приведены в табл. 3.4 [ 16 ] .

Таблица 3.4. Характеристики светодиодов и лазерных диодов

Параметры	Светодиод	Лазерные диоды
Длина волны	850, 350	1350,550
Выходная мощность	0,5 – 11,5 мВт	3 – 10 мВт
Время нарастания	1 – 20 нс	1 – 2 нс
Диапазон тока	5 – 150 мА	100 – 500 мА
Ширина спектра	50 – 120 нм	0,4 – 1,0