Основные теоретические сведения

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 15Следующая ⇒

В современных полупроводниковых лазерах имеется встроенный фотодиод, на который попадает часть излучаемой мощности. Ток фотодиода повторяет форму оптического сигнала и является параметром, по которому производится стабилизация режима работы излучателя. На рисунке 6 приведена функциональная схема устройства, обеспечивающего модуляцию оптической несущей импульсным сигналом и стабилизацию уровня минимальной и максимальной излучаемой мощности.

Режим работы лазерного диода определяется двумя токовыми ключами ТК1 и ТК2, которые задают два значения тока I₀ и I₁. Их сумма определяет ток накачки I_н, протекающий через лазерный диод ЛД и обеспечивающий генерацию оптической мощности Р: I_н = I₀ + I₁.

Рисунок 6 – Функциональная схема модуляции оптического сигнала

На рисунке 7 приведена ватт - амперная характеристика ЛД – зависимость излучаемой оптической мощности от тока накачки. При осуществлении импульсной модуляции ток I₀, определяемый ключом ТК1, задаетет значение излучаемой оптической мощности, соответствующее передаче нуля по линии связи. На рисунке 7 отмечено значение порогового тока I_п, соответствующее началу генерации когерентного излучения оптическим источником. Если выбрать I₀ > I_п, то это приведет к существенному возрастанию оптической мощности Р₀, соответствующей уровню нуля при передаче цифрового сигнала по линии связи. Значительное уменьшение тока I₀ по сравнению с пороговым значением приводит к снижению быстродействия за счет инерционности процесса создания инверсной населенности в активной области лазера, то есть ведет к снижению скорости передачи. Поэтому значение I₀ выбирается близким к пороговому (рисунок 7).

Рисунок 7 – Ватт - амперная характеристика источника излучения

Величина тока I₀ + I₁ определяет значение излучаемой оптической мощности, соответствующее передаче единицы по цифровой линии связи. Она определяется типом используемого ЛД и обычно приводится в паспортных характеристиках.

Модулирующий сигнал подается на управляющий вход токового ключа ТК2. При осуществлении цифровой модуляции положительные импульсы, соответствующие передаче единицы по линии связи, открывают токовый ключ, а нулевой уровень оставляет его закрытым.

Реально, для осуществления аналоговой модуляции используются иные схемные решения. В данном случае, аналоговый модулирующий сигнал подается на управляющий вход ТК1, который выбором рабочей точки преобразуется в обычный эммитерный повторитель.

Регулировка значений токов I₀ и I₁осуществляется с помощью потенциометров, выведенных на лицевую панель блока излучателя.

Незначительная часть оптического излучения попадает на вход встроенного фотодиода ФД (рисунок 6), фототок которого усиливается операционным усилителем ОУ. С его выхода сигнал попадает на фильтр нижних частот ФНЧ1 и пиковый детектор ПД. Таким образом, происходит разделение «быстрых» и «медленных» изменений в оптическом сигнале.

Медленные изменения обусловлены в основном дрейфом значения порогового тока I_п и компенсируются соответствующим изменением величины тока I₀. Оно осуществляется за счет подачи на управляющий вход токового ключа ТК1 напряжения с выхода ФНЧ1 (рисунок 6).

Быстрые изменения в основном обусловлены изменением формы модулирующего сигнала и отслеживаются пиковым детектором. Напряжение на его выходе сглаживается фильтром нижних частот ФНЧ2 и поступает на управляющий вход токового ключа ТК2 (рисунок 6).

Выше указаны только основные причины, вызывающие изменение формы оптического сигнала. В действительности их может быть существенно больше, что определяется спецификой используемых в каждом конкретном случае элементов и схемных решений.

Следует отметить, что в современных устройствах, осуществляющих управление режимом работы ЛД и его модуляцию, динамика медленных изменений порогового значения тока используется в качестве телеметрической информации, которая передается по служебному каналу связи и используется для оценки процессов старения (деградации) ЛД. Анализ динамики изменения порогового тока позволяет проводить оценку срока службы данного источника.

Излучающая площадка лазерного диода состыкована с торцом одномодового или многомодового световода длиной до нескольких метров. Потери на ввод излучения в световод обычно составляют величину порядка 0,1 дБ. Противоположный торец световода снабжен одним из стандартных коннекторов, с помощью которого излучатель подключается к внешним элементам оптической схемы. Соединение между отдельными элементами схемы осуществляется с помощью розеток, адаптеров и оптических шнуров. Каждый шнур оканчивается с обоих концов оптическим коннектором (разъемом), который подключается либо к розетке, либо к адаптеру аппаратуры.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Линейные коды ВОСП

Существует несколько линейных кодов, среди них:

- NRZ без возврата к нулю (биполярный) (Non Return to Zero,). Как вы видите на рисунке 1, этот код представляет собой просто отмасштабированную и сдвинутую по уровню копию оригинального цифрового сигнала.

- Bi₀-L (бифазный код) – также известный, как Манчестерский код. Как видно на рисунке 1, при этом методе кодирования уровни напряжения изменяются с отрицательного на положительный в середине периода при передаче 1 и с положительного на отрицательного при передаче всех бит.

- RZ-AMI (с возвратом к нулю) – метод кодирования с маркером инверсии. Как видно из рисунка 1, при передаче 0 используется нулевое напряжение, а при передаче 1 – импульс длительностью в половину бита. Полярность импульса изменяется после каждой единицы.

NRZ-M (без возврата к нулю) – с маркером (биполярный). Этот код изменяет уровень напряжения при передаче каждой новой логической 1 и не изменяет уровень при передаче любого логического 0.

Рисунок 1 – Временные диаграммы

В таблице 1 представлены сравнительные требования по ширине полосе пропускания при передаче этих сигналов по линиям связи. Также показана пригодность разных методов кодирования для восстановления сигнала битовой синхронизации.

Таблица 1 - Полоса пропускания линейных кодов.

Методы кодирования	Минимальная полоса пропускания	Восстановление сигнала битовой синхронизации
NRZ-L	f/2	Плохо
Bi₀-L	f	Очень хорошо
RZ-AMI	f/2	Хорошо
NRZ-M	f/2	Плохо

Как видите, кодирование RZ-AMI является наилучшим компромиссом между шириной полосы пропускания и восстановлением сигнала битовой синхронизации среди этих четырех методов (другие характеристики линейных кодов здесь рассматривать не будем).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 111213 14 15 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!