34. Основные параметры электро/оптического преобразователя (эоп)

Для ЭОП на рис. 1.13 приняты обозначения: U_вх, I_вх, P_эвх – напряжение, сила тока и мощность электрического (модулирующего) сигнала на входеЭОП;

Рисунок 1.13 – Функциональная схема ЭОП.

– дифференциальный ваттовый отклик ЭОП с учетом эффективности ввода мощности света в оптическое волокно, где Р_о вх – приращение оптической мощности на выходном оптическом полюсе ЭОП, вызванное приращением электрического тока I_вх на его входном электрическом полюсе. Индексы «э» и «о» указывают на принадлежность параметра к электрической и оптической областям спектра соответственно. Наряду с абсолютными единицами измерения (А, В, Вт, Ом) удобно использовать относительные логарифмические (дБм, дБ). Первые будем обозначать прописными, а вторые – строчными буквами. Например, в выражении

p_{э вх, вых}(дБм)= 10lg[Р_{эвх, вых}(Вт)/10^–3] – Р_{эвх, вых}и p_{э вх, вых} – соответственно мощности и уровни мощностей электрических сигналов на входе (выходе). Для ЭОП с учетом соотношений (1)

Р_эвх(Вт) = R_и(Ом), Р_{о вых} (Вт) = І_вх(А)R_р(Вт/А),

и p_{о вых} (дБм) = [p_{э вх} (дБм) + _р (дБ) – r_и(дБ) + 30 дБ]/2, (1.9)

p_{э вх} (дБм) = 2p_{о вых} (дБм) – _р(дБ) + r_и(дБ) – 30 дБ, (1.10)

где r_и(дБ) = 10lg[R_и(Ом)/1 Ом)].

В табл. 1.1 приведены расчетные выражения для трех следующих значений R_и: 50 Ом и 75 Ом (цифровые и аналоговые ВОСП соответственно) и 1000 Ом, при котором формулы (1.9) и (1.10) упрощаются.

Оно может быть рассчитано по паспортным или экспериментальным данным согласно формуле (1.1), если известна или измерена мощность излучения, введенная в одно- (ОМ) или многомодовое (ММ) оптическое волокно (ОВ). В табл. 1.2 приведены значения R_ри _р дляосновных типов ИИ и ОВ на длине волны 1300 нм. Здесь использованы следующие аббревиатуры для обозначения типа лазерного резонатора: ФП – Фабри-Перо, РОС – с распределенной обратной связью, РБО – с распределенным Брэгговским отражением, ВР – с вертикальным резонатором.

Для ЭОП формально может быть введен коэффициент передачи мощности (с преоб­разованием спектра) К_рэоп = Р_овых(Вт)/Р_эвх(Вт) = R_р(Вт/А)/U_вх(В). Очевидно, что между К_рэоп и U_вх имеется обратно пропорциональная зависимость. Коэффициент передачи мощности в относительных единицах

k_рэоп(дБ) = [_р(дБ) – u_вх(дБ)]/2, где u_вх(дБ) = 20lg[U_вх(В)/1 В]. (1.11)

35. Основные параметры опто/электрического преобразователя (оэп)

Для ОЭП на рис. 2.2,б приняты обозначения: Р_овх – среднее во времени значение мощности оптического сигнала на входе;

– дифференциальный токовый отклик (с учетом эффективности вывода света из ОВ), равный приращению тока I_вых на выходном полюсе, вызванному приращением оптической мощности Р_овых на его входном полюсе; U_вых,I_выхи P_эвых – соответственно напряжение, ток и мощность электрического сигнала на выходе; R_н – сопротивление нагрузки. Для ОЭП с учетом соотношений (2.5)

I_вых(А) = Р_овх(Вт)R_і(А/Вт), Р_овх(Вт), Р_эвых(Вт) = (А)R_н(Ом),

p_эвых(дБм) = 2p_{о вх}(дБм) + _i(дБ) + r_н(дБ) – 30 дБ, (2.6)

p_овх(дБм) = [p_эвых(дБм) – _i(дБ) – r_н(дБ) + 30 дБ]/2, (2.7)

где r_н(дБ) = 10lg[R_н(Ом)/1 Ом)].

В табл. 2.3 приведены расчетные выражения для трех значений R_н = 50 Ом и 75 Ом (цифровые и аналоговые ВОЛТ соответственно) и R_н = 1000 Ом, при котором формулы (2.6) и (2.7) упрощаются.

Значение R_i обычно указывает изготовитель ПИ на рабочей длине волны . В противном случае это значение может быть рассчитано по формуле (3.5) после измерения семейства вольтамперных характеристик фотодиода. В табл. 2.4 приведены значения R_iи _i фотодиодов (ФД) без внутреннего усиления (p-i-n-типа) и с таковым (лавинного типа), выполненных из различныхполупроводниковых материалов [2].

Дифференциальный вольтовый отклик ПрУоценивает эффективность преобразования ОЭП-ом оптической мощности в электрическое напряжение

R_u(В/Вт) = U_вых(В)/Р_овх(Вт), _u(дБ) = 20lg[R_u(В/Вт)/1 В/Вт], (2.8)

где U_вых – приращение напряжения на выходе, вызванное приращением оптической мощности Р_овх на входе. Вольтовой отклик можно выразить через токовый отклик _u(дБ) = _i(дБ) + 2r_н(дБ). Целесообразность введения этого параметра продиктована тем, что на выходе ПрУ обычно измеряется напряжение.

Для ОЭП формально может быть введен коэффициент передачи мощности (с преобразованием спектра) К_роэп = Р_эвых(Вт)/Р_овх(Вт) = R_u(Вт/А)I_вых(А), т.е. пропорциональна выходному электрическому (а значит и входному оптическому) сигналу. Коэффициент передачи мощности в относительных единицах

k_роэп(дБ) = [_u(дБ) + i_вых(дБ)]/2, где i_вых(дБ) = 20lg[I_вых(А)/1А]. (2.9)