5.2. Складові елементи передавального оптоелектронного модуля

Для організації передачі оптичного сигналу по ВОЛЗ, крім джерела випромінювача, необхідно мати цілу низку оптичних та електронних компонентів, які в сукупності і складають передавальний оптоелектронний модуль (ПОМ). Зазвичай всі елементи ПОМ кріпляться на спеціальному утримувачі в корпусі ПОМ. До складу ПОМ звичайно входять такі елементи:

- джерело випромінювання;

- блок електричного інтерфейсу;

- блок спряження з волокном;

- ланцюг струму накачування;

- система контролю температури;

- блок вихідного контролю оптичного сигналу.

Загальна функціональна схема оптичного передавача наведена на рисунку 4.1.7.

Рис. 4.1.7

5. Приймальні оптоелектронні модулі. Ретранслятори, підсилювачі

5.1. Приймальні оптоелектронні модулі (пром)

Приймальні оптоелектронні модулі (ПРОМ) є важливими елементами волоконно-оптичних систем. Їх функція – перетворення оптичного сигналу, що отриманий із волокна, в електричний, який обробляється електронними пристроями.

5.1.1. Функціональний склад пром

Основними елементами ПРОМ є:

1. Фотоприймач, який перетворює отриманий сигнал в електричний.

2. Каскад електричних підсилювачів, що підсилюють сигнал і перетворюють його до вигляду, придатного до обробки.

3. Демодулятор (блок регенерації), який відтворює початкову форму сигналу.

На рис. 5.1.1 наведені елементи цифрового приймального оптоелектронного модуля.

Рис. 5.1.1

Як відомо, при цифровому прийомі сигналів достатньо, щоб приймач був спроможний розрізнити складові сигналу типу 0 та 1, точна відбудова форми сигналу зовсім не обов’язкова. Тому цифровий приймач як блок регенерації повинен мати вузол прийняття рішення, або дискримінатор, який розрізняє сигнали типу 0 та 1 за деякими пороговими рівнями.

Розрізняють синхронні і асинхронні режими прийому-передачі сигналу. При синхронному режимі бітовий потік між передавачем і приймачем має неперервний характер. При асинхронному режимі дані передаються у вигляді організованих бітових послідовностей – пакетів. У проміжках між пакетами ліня мовчить.

При синхронному режимі прийому таймер приймача виділяє з послідовності бітів, що приходять, спеціальні сигнали – синхроімпульси. Аналізуючи ці імпульси, приймач регулярно настроює (або підстроює) свій таймер для правильної ідентифікації всіх бітів.

При асинхронному режимі прийому – приймач має свій незалежний таймер. Приймаючи початкові біти пакета (преамбулу), таймер приймача настроює вузол прийняття рішень приймача так, щоб упізнавання біта, що приходить, відбувалося на його середині. Електричний сигнал, який видає вузол прийняття рішень, іде на частоті таймера.

При цьому, внаслідок наявності похибки таймера, в міру надходження бітів пакета момент визначення біта, що приходить, плавно зміщається в один або інший бік відносно середини біта. Отже, для правильної ідентифікації всіх бітів пакета важливо, щоб зміщення за час прийняття пакета залишалося менше ніж 0.5 тривалості біта. Природно, що чим менша похибка таймерів приймача, тим більша довжина пакету може бути використана для передачі.

5.1.2. P-I-N-фотодіоди

Особливістю P-I-N-фотодіода (рис. 5.1.2) є наявність -шару (слаболегованого напівпровідника -типу) між шарами - і -типу (знак + означає сильне легування).

Т акий -шар називають збідненим шаром, оскільки в ньому не має вільних носіїв. На P-I-N-структуру подається напруга оберненого зміщення . Сильне легування крайніх шарів робить їх провідними. Тому вся напруга падає на шарі та в ньому створюється максимальне значення електричного поля. Проте в -шарі не має вільних носіїв і відповідно не має електричного струму.

К

Рис. 5.1.2

оли на P-I-N-структуру падає світло, то в -шарі утворюються вільні носії – електронно-дірочні пари, які під дією електричного поля розділяються та просуваються в протилежних напрямках. Отже, в структурі тече струм. Цей струм тече, доки є носії, тобто поки світить світло. Ефективною є взаємодія лише з -шаром, тому його роблять довгим у порівняні з крайніми шарами.

Фотодіоди роблять із різних матеріалів, які визначають довжини хвиль випромінювання, що ефективно взаємодіють із приймачем (див. табл. 8).

Таблиця 8

Матеріал	Робочий діапазон довжин хвиль, нм
Кремній	400-1000
Германій	600-1600
	800-1000
	1000-1700
	1100-1600

Квантова ефективність збідненої області в робочому діапазоні сягає 80-100 %. Проте частина випромінювання, що падає, зазнає френелевого відбивання внаслідок стрибка показника заломлення на границі між поверхнею фотоприймача і середовищем. Для зменшення відбивання приймальну поверхню покривають просвітлюючим шаром, товщиною і показником заломлення , де і – показники заломлення повітря та середовища -шару відповідно.