Принцип передачі та прийому сигналів в ВОСП

1.3.1 Передаючі оптичні модулі (ПОМ)

ПОМ призначений для перетворення цифрового електричного сигналу в електричний. До складу ПОМ входять світло випромінюючі пристрої – світловоди, лазерні діоди, оптоелектричні і оптичні компоненти, пристрої узгодження джерел сигналу електрозв’язку (електричний інтерфейс) з волоконно-оптичним трактом (оптичний інтерфейс).

Структурна схема ПОМ

Оптичний

Електр. О

сигнал сигнал

Рисунок 6

Вузол узгодження – призначений для розділення постійної і змінної складової, і струму накачки, і струму сигналу живлення лазера; узгодження хвильових опорів попередніх вузлів з оптичним модулем, а також виводу контрольних сигналів із фото діоду зворотного зв’язку і терморезистора. Вузол виконаний на підложці з матеріалу ФЛАН-10 у вигляді друкованої плати.

Випромінювач ИЛПН-216 – складається з лазерного кристалу з малою довжиною резонатора, мікролінзи для колімірування вихідного пучка з метоюспрощення введення випромінювання у світловод; друкованої плати з ВЧ кераміки для кола живлення і сигналу; фотодіода зворотного зв’язку для контролю потужності випромінювання і терморезистора, який виконує роль датчика системи терморегулювання. Випромінювач виконаний в малогабаритному корпусі який придатний для встановлення на термоелектричний мікроохолоджувач.

Оптичний юстировочний вузол – призначений для ефективного введення коліміруваногооптичного пучка випромінювача (діаметр 300 мм) у світловод. Вузол виконаний на основі малогабаритного троьхкоординатного механічного пристрою. Фокусуючий елемент – сферична лінза діаметром 2,7 мм.

Вузол термоустаткування – служить для підтримки робочої температури лазерного кристалу випромінювача і ЛПН-216. це знижує девіацію середньої частоти випромінювання і стабілізує вихідну потужність лазера при роботі в одно частотному режимі, при якому термостабілізація зменшує ширину спектра випромінювання. Вузол термостабілізації побудований на основі інерції системи автоматичного регулювання і складається з вмонтованого у випромінювач ЛПН-216 терморезистора і схеми керування на основі резистивного моста.

Конструктивно схема керування термовузла розташована в окремому корпусі.

Основні характеристики випромінюючих елементів.

1. Вольт амперна характеристика (ВАХ) показує залежність потужності випромінювання від величини струму накачки (а).

2. спектральна характеристика –це залежність L дБ від довжини хвилі (б, в).

Р, МВт L, дБ

6 0 Ін = 40мА

4 10

3 20

1 30

10 20 30 40 50 60 Ін, мА 1300 1310 l, нм

а) б)

L, дБ

0 Ін = 50 (55)мА

1300 1310 l, нм

в)

Рисунок 7

Якщо основною модою випромінювання є 1310нм, то при Ін = 40мА потужність випромінювання моди буде максимальною. Потужність побічних мод буде незначною. При збільшенні струми накачки до 55мА відбувається, так званий, “перескок” мод. При цьому потужність випромінювання основної моди різко зменшиться, а потужність побічних мод збільшиться.

Таким чином, реальна потужність випромінювання збільшується відповідно з ват-амперною характеристикою, але ефективність введення сигналу у волокно зменшується.

Як правило, ПОМ є спеціалізованим функціональним пристроєм, спроектованим для заданої (стандартної) швидкості передачі інформації. Вибір того чи іншого ПОМ повинен диктуватися розумінням техніко-економічної ефективності.

В сучасних ВОСП використовуються нові розробки ПОМ типу: ПОМ-14 (1300 нм), ПОМ-14-0,85 (850 нм), ИЛПМ-360-1 (1300 нм).

Розгорнута структурна схема ПОМ

Вхід

Сигналі

Зація

Рисунок 8

ПОМ складається з трьох функціональних частин:

1. Пристрої, що перетворюють електричний сигнал в оптичний. До них відносяться:

- плата інтерфейсу – стик або узгоджувальний пристрій з попереднім

вузлом (ПК) і ПОМ;

- генератор струму накачки, який формує необхідну величину струму

накачки для забезпечення необхідної потужності випромінювання ;

- лазер, який забезпечує модуляцію електричного сигналу оптичною

несучою з заданою довжиною хвилі (1310, 1550 нм).

2. Управління стабілізації. До складу входять:

- термостабілізатор (терморезистор) є датчиком зміни температурних

параметрів;

- термоохолоджувач – це терморезистор або схема управління

температурними параметрами для забезпечення стабільної

температури лазера;

- схема управління температурними параметрами;

- схема формування сигналу аварії при відхиленні від норми

температурних параметрів лазера. Схема формує аварійні сигнали і

передає їх на відповідні індикатори у випадку, коли температурні

параметри лазера виходять за межі нормованих значень.

3. Пристрої контролю вихідного оптичного сигналу. До них входять:

- фотодетектор – це схема управління струмом зміщення (зсуву), яка

забезпечує контроль на регулювання величини Ізм для того, щоб

одержати постійну вихідну потужність випромінювання лазера;

- схема управління;

- схема формування сигналу аварії;

- схема контролю потужності вихідного сигналу випромінювача.

Всі аварійні сигнали, які сформовані схемами, відображаються на відповідних панелях за допомогою світло діодів, і за допомогою звукової сигналізації.

За допомогою плати автоматичного підсилення можна забезпечити “шлейф” при виконанні робіт та перевірці.

Питання для самостійної підготовки:

1. Призначення ПОМ.

2. Структурна схема ПОМ, функції елементів схеми.

3. Основні характеристики випромінюючого елемента.

4. Яка залежність потужності випромінювання від струму накачки?

5. Які основні функціональні частини входять до складу ПОМ?

Їх склад та призначення елементів.

1.3.2 Приймальні оптичні модулі (ПРОМ)

ПРОМ – це виріб оптоелектроніки, призначений для перетворення оптичного сигналу в електричний, його підсилення та корекції форми сигналу. Елемент, який здійснює перетворення, фото діод (ФД) або лавинний фото діод (ЛФД).

Параметри ФД та ЛФД:

- порогова потужність Р при заданій величині відношення корисного сигналу до шуму. Відношення сигнал/шум повинно бути в межах 23 – 26 дб, при цьому потужність залежно від типу елемента може бути в межах 2×10^-6 Вт.

- поріг чутливості, при якому забезпечується заданий коефіцієнт помилок чи необхідна швидкість передачі інформації, робоча довжина хвилі, напруга шуму на виході, струм споживання. Порогова чутливість (потужність) Вт/В лежить в межах 4×10⁴ до 9×10⁵ залежно від типу фото діода.

- швидкість передачі лежить в тих межах, на яких працює апаратура;

- струм споживання від типу фото діода і може бути від декількох десятків до сотень мА;

- термін служби 10⁵.

Структурна схема ПРОМ

ФД ПП Підс. з АРП

Вхід Вихід

Рисунок 9

Основою ПРОМ є фото діод ФД або ЛФД, який забезпечує перетворення оптичного сигналу в електричний. Попередній підсилювач (ПП) – забезпечує підсилення сигналу після перетворення. При цьому смуга пропускання і шумова характеристика оптимізовані щодо швидкості передачі.

Далі підсилення здійснюється у вихідному підсилювачі, що має систему автоматичного регулювання підсилення (АРП), яка дозволяє працювати без перевантаження у досить великому діапазоні.

Всі ці елементи разом з оптичним з’єднувачем або відрізком ОК виконані у вигляді єдиної конструкції.

Параметри для різних видів ПРОМ зведені в таблицю:

В сучасній апаратурі використовуються нові модифікації ПРОМ типу ПРОМ – 364, РТА68.

Вузли ПРОМ можна поділити на три частини:

1. Пристрої прийому оптичного сигналу, куди входять:

- лавинний фото діод, який здійснює перетворення оптичного сигналу в електричний;

- попередній підсилювач (ПП);

- підсилювач з АРП;

- регенератор, який відновлює параметри електричного сигналу.

2. Пристрої контролю температурними параметрами ФД, ЛФД.

3. Пристрої формування аварійних сигналів.

Розгорнута структурна схема

П з АРП ПП

Інформ. Вх.

сигнал

Авар.

сигнал

Рисунок 10

Питання для самостійної підготовки:

1. Призначення ПРОМ.

2. Які основні параметри характеризують роботу ФД, ЛФД?

3. Які основні параметри входять до складу ПРОМ,

їх призначення.

4. Які основні вузли входять до складу ПРОМ?

5. Функції кожного вузла ПРОМ.