Дипломная работа: Разработка систем передачи информации нового поколения
Все элементы конструкции строго
фиксированы в стеклянном блоке (4), что позволяет выдержать и сохранять высокую
точность изготовления. Указанная конструкция может быть использована как с
параболическим, так и сферическим зеркалами, имеет коэффициент увеличения
равный 1. Она афокальна (т.е. не имеет фокуса), так что все исходящие и
входящие в волокна углы одинаковы. ОМ волокна укладываются в канавки
специальной решетки. Конструкция позволяет использовать до 131 канала с шагом 1
нм или до 262 каналов с шагом 0,5 нм.
Во всех указанных решениях процедура
мультиплексирования предполагается обратной по отношению к рассмотренной
процедуре демультиплексирования. Параметры мультиплексоров WDM, реализованных
на основе указанных технологий, сведены в таблицу, приведенную ниже.
Таблица 2.1 Сравнение различных
технологий оптического мультиплексирования.
Технология
|
I/O AWG |
I/O CG |
3-D Optics |
Максимальное
число каналов |
32 |
78 |
262 |
Разнос
каналов (нм) |
0,1 –
15 |
1 - 4 |
0,4 –
250 |
Вносимые
потери (дБ) |
6 – 8 |
10 -
16 |
2 – 6 |
Переходное
затухание (дБ) |
-5-
-29 |
-7 -
-30 |
-30 -
-55 |
Чувствительность
к поляризации, % |
2 |
2 - 50 |
0 |
Из таблицы 2.1 видно, что технология
3-D Optics WDM имеет преимущество по четырем из пяти параметров и может быть
использована в системах WDM до уровня HDWDM с разносом каналов не меньше 0,4
нм.
2.3 Источники излучения. Лазерные диоды
Четыре типа лазерных диодов получили
наибольшее распространение: с резонатором Фабри-Перо; с распределенной обратной
связью; с распределенным брегговским отражением; с внешним резонатором.
Лазерные диоды с резонатором
Фабри–Перо (FP-лазеры).
Резонатор в таком лазерном диоде
образуется торцевыми поверхностями, окружающими с обеих сторон гетерогенный
переход. Одна из поверхностей отражает свет с коэффициентом отражения, близким
к 100%, другая является полупрозрачной, обеспечивая, таким образом, вывод
излучения наружу. Для усиления света определенной длины волны необходимо
выполнение двух условий. Первое, длина волны должна удовлетворять соотношению 2D = Nл, где D - диаметр резонатора Фабри-Перо, а N - некоторое целое число.
Второе, длина волны должна попадать в диапазон, в пределах которого свет может
усиливаться индуцированным излучением. Если этот диапазон достаточно мал, то
имеет место одномодовый режим с шириной спектра меньше 1 нм. В противном случае
в область Дл0,5 могут попасть два или более соседних максимумов, что
соответствует многомодовому режиму с шириной спектра от одного до нескольких
нм. FP лазер имеет далеко не самые высокие
технические характеристики, но для тех приложений, где не требуется очень
высокая скорость передачи данных, он, в силу более простой конструкции,
наилучшим образом подходит с точки зрения цена-эффективность.
Следует отметить, что даже в том случае,
когда соседние максимумы малы, то есть когда реализуется одномодовый режим
излучения и Дл мало, с ростом скорости передачи у FP лазера наблюдается
перераспределение мощности в модах, которое приводит к паразитному эффекту -
динамическому уширению спектра Дл (до 10 нм при частоте модуляции 1-2 ГГц).
Этот эффект отсутствует у перечисленных трех других более совершенных типов
лазерных диодов, отличающихся способом организации оптического резонатора, и
являющихся в некоторой степени модернизацией простого резонатора Фабри-Перо.
Лазерные диоды с распределенной
обратной связью (DFB лазер) и с
распределенным брэгговским отражением (DBR лазер).
Резонаторы у этих двух довольно
схожих типов представляют собой модификацию плоского резонатора Фабри-Перо, в
которой добавлена периодическая пространственная модуляционная структура. В DFB
лазерах периодическая структура совмещена с активной областью , а в DBR лазерах
периодическая структура вынесена за пределы активной области. Периодическая
структура влияет на условия распространения и характеристики излучения. Так,
преимуществами DFB и DBR лазеров по сравнению с FP лазером являются: уменьшение
зависимости длины волны лазера от тока инжекции и температуры, высокая
стабильность одномодовости и практически 100-процентная глубина модуляции.
Температурный коэффициент Дл / ДТдля FP лазера порядка 0,5-1 нм/°С, в то время
как для DFB лазера порядка 0,07-0,09 нм/°С. Основным недостатком DFB и DBR
лазеров является сложная технология изготовления и, как следствие, более
высокая цена.
Лазерный диод с внешним резонатором
(ЕС лазер).
В ЕС лазерах один или оба торца
покрываются специальным слоем, уменьшающим отражение, и соответственно, одно
или два зеркала ставятся вокруг активной области полупроводниковой структуры.
Антиотражательное покрытие уменьшает коэффициент отражения примерно на четыре
порядка, в то время как другой торец активного слоя отражает до 30% светового
потока благодаря френелевскому отражению. Зеркало, как правило, совмещает
функции дифракционной решетки. Для улучшения обратной связи между зеркалом и
активным элементом устанавливается линза. Увеличивая или уменьшая расстояние до
зеркала, а также одновременно разворачивая зеркало-решетку, - это эквивалентно
изменению шага решетки - можно плавно изменять длину волны излучения, причем
диапазон настройки достигает 30 нм. В силу этого, ЕС лазеры являются
незаменимыми при разработке аппаратуры волнового уплотнения и измерительной
аппаратуры для ВОЛС. По характеристикам они схожи с DFB и DBR лазерами.
2.4 Реализация усилителей EDFA
Рассмотрим более подробно
простую реализацию EDFA. Ее можно представить в виде следующей схемы,
Схема состоит из
двухканального волнового мультиплексора WDM (оптического
развет-вителя), к одному каналу которого подключено через оптический фильтр-изолятор
ОФИ-1 волокно - источник информационного сигнала 1550 нм, к другому - лазерный
диод накачки ЛД, генерирующий сонаправяенную волну накачки 980 или 1480 нм. С
выхода мультиплексора сигнал подается в кольцо специального ОВ, легированного
эрбием. Длина волокна в кольце 15-20 м. Усиленный в кольце сигнал 1550 нм
является выходным сигналом усилителя, который снова подается в волокно через
оптический изолятор ОФИ-2. Дополнительные оптические фильтры-изоляторы на обоих
концах легированного ОВ ставятся для предотвращения распространения света в
обратном направлении, которое может привести к осцилляции излучения лазера.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 |