Энергетические процессы в волоконно-оптических системах передачи - Дипломная работа
Рисунок 1.13 – Функциональная схема ЭОП.
Rр(Вт/А) = DРо вх(Вт)/DIвх(А), rр(дБ) = 20lg[Rр(Вт/А)/1 Вт/А] (1.8)
– дифференциальный ваттовый отклик* ЭОП с учетом эффективности ввода мощности света в оптическое волокно, где DРо вх – приращение оптической мощности на выходном оптическом полюсе ЭОП, вызванное приращением электрического тока DIвх 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
pэ вх, вых(дБм)= 10lg[Рэ вх, вых (Вт)/10–3] – Рэ вх, вых и pэ вх, вых – соответственно мощности и уровни мощностей электрических сигналов на входе (выходе). Для ЭОП с учетом соотношений (1)
Рэ вх (Вт) = 
Rи(Ом), Ро вых (Вт) = Івх(А)Rр(Вт/А),
и pо вых (дБм) = [pэ вх (дБм) + rр (дБ) – rи(дБ) + 30 дБ]/2, (1.9)
pэ вх (дБм) = 2pо вых (дБм) – rр(дБ) + rи(дБ) – 30 дБ, (1.10)
где rи(дБ) = 10lg[Rи (Ом)/1 Ом)].
В табл. 1.1 приведены расчетные выражения для трех следующих значений Rи: 50 Ом и 75 Ом (цифровые и аналоговые ВОСП соответственно) и 1000 Ом, при котором формулы (1.9) и (1.10) упрощаются.
Таблица 1.1 – Соотношения для расчета параметров ЭОП
|
Источник Rи, Ом | Оптический полюс pо вых (дБм) = | Электрический полюс pэ вх (дБм) = |
| 50 |
[pэ вх (дБм) + rр(дБ)]/2 +6,05 дБ |
2pо вых (дБм) – rр(дБ) – 13,01 дБ |
| 75 |
[pэ вх (дБм) + rр(дБ)]/2 +5,625 дБ |
2pо вых (дБм) – rр(дБ) – 11,25 дБ |
| 1000 |
[pэ вх (дБм) + rр(дБ)]/2 |
2pо вых (дБм) – rр(дБ) |
Значение Rр не всегда указывают изготовители ИИ. 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 Rр и rр для основных 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.
Таблица 1.2 – Значения коэффициентов Э/О преобразования полупроводниковых ИИ
| Тип ИИ |
Светодиод + ММ/ОМ волокно | Лазерный диод + ОМ волокно | ||||
| поверхностный | торцевой | Ф-П | РОС | РБО | ВР | |
| Rр, Вт/А | 0,00025/0,000013 | 0,0004/0,00013 | 0,1…0,2 | 0,07 | 0,1 | 0,5 |
| rр, дБ | –72/–97,5 | –68/–77,5 | –20…–14 | –23 | –20 | –6 |
Для ЭОП формально может быть введен коэффициент передачи мощности (с преобразованием спектра) Кр эоп = Ро вых(Вт)/Рэ вх(Вт) = Rр(Вт/А)/Uвх(В). Очевидно, что между Кр эоп и Uвх имеется обратно пропорциональная зависимость. Коэффициент передачи мощности в относительных единицах
kр эоп(дБ) = [rр(дБ) – uвх(дБ)]/2, где uвх(дБ) = 20lg[Uвх(В)/1 В]. (1.11)
Выводы
При эскизном проектировании могут быть использованы усредненные параметры полупроводниковых источников, приведенные в табл. 1.3. На этом этапе имеется достаточно информации, чтобы выбрать длину волны несущей, тип волокна и источник света. Светодиоды могут использоваться совместно с многомодовым СОВ или ГОВ, но в различных областях оптического спектра. В ступенчатых волокнах преобладают модовые искажения.
Таблица 1.3 Параметры полупроводниковых источников излучения
| Параметр | Светодиод | Лазерный диод | Одномо-довый ЛД |
|
Ширина спектра, нм | 20…100 | 1…5 | <0,2 |
| Время нарастания, нс | 2…250 | 0,1…1 | 0,05…1 |
| Полоса модуляции, МГц | <300 | 2000 | 6000 |
| Эффективность ввода1) | Весьма низкая | Средняя | Высокая |
| Подходящее ОВ | Многомодовое СОВ2) или ГОВ3) | Многомодовое ГОВ, одномодовое | Одномодо-вое |
| Чувствительность к температуре | Низкая | Высокая | Высокая |
| Сложность схемы | Низкая | Высокая | Высокая |
| Ресурс работы, час | 105 | 104…105 | 104…105 |
| Стоимость | Низкая | Высокая | Очень высокая |
| Скорость | Средняя скорость | Большая скорость | Очень большая |
| Дальность | Средняя | Большая | Очень большая |
| Примечания: 1) Эффективность ввода может быть улучшена при использовании линзы; 2) Для систем в первом окне прозрачности; 3) Для систем во втором окне прозрачности. | |||
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19