Понятие о приеме и обработке оптических сигналов

Оптические световоды находят все более широкое применение для передачи информации в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). В отличие от электрических кабелей с медными проводниками волоконно-оптические кабели не требуют применения дефицитных цветных металлов, имеют малое ослабление оптического сигнала, высокую защищенность от внешних электромагнитных помех, малые размеры и массу и одновременно позволяют с высокой скоростью передавать большие потоки информации.

Волоконно-оптическая линия связи состоит из трех основных функциональных звеньев: передающего устройства, оптического кабеля и приемного устройства (см. структурную схему ВОЛС на рис. 85.1). Передающее устройство осуществляет преобразование электрического сигнала, поступающего от абонентов, в оптический сигнал, который затем передается по оптическому кабелю. Приемное устройство осуществляет обратное преобразование оптического сигнала в электрический. Для обеспечения связи нескольким абонентам по одному кабелю в составе передающего устройства предусмотрен мультиплексор, который объединяет сигналы абонентских каналов в единый групповой сигнал. В приемном устройстве имеется демультиплексор, выполняющий обратную функцию. При большой длине линии связи через определенные расстояния (длина секции) располагаются линейные регенераторы (ЛР), которые обеспечивают усиление и восстановление формы сигнала. В современных ВОЛС используется, как правило, цифровой метод передачи информации, поэтому в составе передающего и приемного устройств предусматриваются преобразователи кода, которые осуществляют преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и наоборот.

Источником оптического излучения в ВОЛС служат полупроводниковые светодиоды и лазеры. Лазеры имеют более высокую монохроматичность и направленность излучения по сравнению со светодиодами, поэтому находят все более широкое применение в системах оптической связи. В качестве фотоприемника чаще всего используют полупроводниковые p-i-n-диоды и лавинные фотодиоды (ЛФД), которые наилучшим образом сочетают высокую чувствительность и быстродействие. Источники и приемники излучения для ВОЛС выполняются в виде стандартных герметических микросборок, называемых передающим (ПОМ) и приемным оптическими модулями (ПрОМ).

Одной из важных характеристик ВОЛС является информационная емкость, под которой понимается количество информации (в битах), передаваемой по линии связи в единицу времени. За счет объединения нескольких спектральных каналов информационная емкость современных ВОЛС достигает 1,6 Тбит/с на одно волокно. Для увеличения информационной емкости применяют спектральное уплотнение каналов, т. е. передачу по одному волокну излучения с различными длинами волн (системы WDM и DWDM). Не менее важной характеристикой является скорость передачи информации, которая ограничивается быстродействием электронных мультиплексоров и может достигать 40…80 Гбит/с. В таблице 85.1 приведены технические характеристики некоторых промышленно выпускаемых волоконно-оптических линий связи, которые дают представление о современном уровне развития этой техники.

Таблица 85.1