Лекция 17
Приемный модуль предназначен для обработки преобразования оптического сигнала, поступающего из канала передачи (световода), в электрический и его восстановление до исходного вида.
Через оптический соединитель изменение поступает на чувствительную площадку фотоприемника, в качестве которого используются фотодиоды: для λ = 0,8...0,9мкм это лавинные с p-n структурой кремниевые фотодиоды; для λ = 1,3 – фотодиоды на основе германия.
Назначение последних каскадов приемного модуля состоит в обеспечении такого алгоритма приема, который позволяет получение характеристики (порог чувствительности, полоса частот и др.) при неизбежном действии шумов и искажений. Конкретное исполнение этих каскадов зависит от типа используемого фотоприемника и вида поступающих сигналов (их амплитуда, частота следования и др.)
Коммутационные элементы (элементы связи)
Это набор пассивных оптических элементов, приборов, устройств, обеспечивающих объединение линейного тракта (кабеля) и активно приемно-передающих модулей в единую систему передачи с произвольной структурной конфигурацией и с заданным алгоритмом распределения световых сигналов в этой системе.
Оптические соединители предназначены для многократного сочленения-расчленения каналов двух отрезков кабеля или конца кабеля с обрабатывающим модулем. Различают одно- и многоволоконные оптические соединители. В одноволоконном (однополюсном) оптическом соединителе конец кабеля армируется жестким цилиндрическим элементом так, чтобы оси этого элемента и сердцевины волокна строго совпадали. В многополюсных соединителях используется конструкция с V-образными канавками, в которых в которых и размещаются отдельные световоды. Имеются также линейные и матричные многополюсные соединители, в линейной все волокна сочленяются в одной плоскости. В матричных - соединение происходит по заданной матричной структуре. Имеется большое число разновидностей опторазъемов, отличающихся принципом сведения сочленяемых элементов.
Основным параметром оптических соединителей является величина потерь на пропускание bc (приемлемый уровень потерь 1дБ). Для обеспечения необходимой величины bc требуется высокая прецизионная точность во всех компонентах сочленения (размер отклонения составляет до сотых долей мкм).
Оптические разветвители. Основными параметрами этих устройств является коэффициент связи, коэффициент направленности, характеризующий развязку 1-го и2-го входов, который обычно превышает 40..60 дБ вносимые потери (оптимальное значение 1дБ ).
Принцип действия ответвителя основан на просачивании части световой энергии из сердцевины в оболочку и через нее в другое волокно, контактирующее с первым на некоторой протяженности. Практически такие элементы изготовляются путем спекания волокон цилиндрического или конического (фононного) типа. При этом для получения требуемого значения коэффициентов связи и направленности варируют углы конусности, близость расположения волокна, их длину области взаимодействия.
Оптические модуляторы представляют собой устройства, функционально реализующие полно доступную схему с mвходами и n выходами, то есть mxn полюсами. Основные их параметрами являются: вносимые потери (на входе и на выходе), степень подавления перекрестных помех (ослабление сигнала между не замкнутыми полюсами); быстродействие, оцениваемое время переключения из одного состояния в другое; потребляемая устройством мощность; спектральная полоса пропускания ; вносимые фазовые искажения.
В устройстве оптических коммутаторов используется много различных физических принципов. Исторически первым были разработаны устройства с поворачивающимися кристаллами и призмами, позволяющие достаточно просто коммутировать 8х8 каналов, однако их быстродействие весьма мало (10-2). Кроме того они громоздки и механически чувствительны к ударам и вибрации.
В настоящее время используют оптические коммутаторы, основанные на электро-, магнитно-, акустических эффектах и изготовляются в виде ИМС. Такие устройства имеют потери на уровне 3..6 дБ, подавление перекрестных помех более 50дБ, при этом, одной из важнейших и сложных проблем остается оптимальная стыковка этих устройств с цилиндрическим волокнами. Интегрально-оптические коммутаторы предназначены для небольшого (до 10 каналов) числа каналов.
При коммутации значительного числа каналов (102…103) используются голографические дифракционные решетки и оптические реверсивные среды. Изменение пространственной частоты дифракционной решетки можно получить различные отклонения луча света в двух взаимно перпендикулярных направлениях и осуществить тем самым n2xm2 каналов. Дополнительные достоинства таких устройств - наличие внутренней памяти (может записывать и стирать голографические решетки на кристаллах в реальном масштабе времени).