1. Загальна характеристика магістральних ВОСПІ Структурна схема ВОСПІ
Рис.1 Структурна схема ВОСПІ УП – узгоджуючий пристрій, узгоджує діаграми направленості джерела і оптичного волокна; ПК – перетворювач коду, перетворює високорівневі електричні імпульси у низькорівневі оптичні; Р – регенератор, виконує наступні функції: 1)приймає і підсилює сигнал; 2) Відновлює форму імпульсів; 3) Коректує ьакьові інтервали. ЕОП – електронно оптичний перетворювач, пристрій що перетворює сигнал з електричної форми в оптичну. Основою такого пристрою є р – n структура, яка забезпечує генерацію квантів світла на основі явища оптичної генерації світла; ОЕП – оптично електричний перетворювач, основою даного пристрою є фото детектор, який підсилює оптичний сигнал, і перетворює оптичні імпульси в електричні. Вирішуючий пристрій фото детектору по рівню амплітуди 0.3–0.9 А приймає рішення про значення сигналу в певні часові інтервали. 1.2 Джерела випромінення для магістральних ВОСПІ. Для магістральних ВОСПІ в якості джерел випромінення використовую лазерні діоди, тому що вони працюють на довші відстані і забезпечують більшу швидкість передачі. Існує декілька видів лазерних діодів: багатомодові (MLM) або з резонаторами Фабрі – Перо; одномодові (SLM); одномодові з розприділеним зворотнім звязком (DFB); DFB – лазери з зовнішнім модуляторм; Лазери з вертикальною резонаторною поверхнею (VCSEL). Багатомодові лазери випромінюють декілька мод, існує одна домінантна мода потрібної довжини хвилі і бокові моди меншої довжини хвилі, відділені проміжками приблизно по 1 нм. Повна ширина спектру оптичного випромінення складає приблизно 4 – 5 нм. Використовують на мережах де швидкість передачі не перевищує декілька сотень Мбіт/с. SLM – лазери зконструйовані так, що втрати в резонатаро різні для його різних мод. В цьому випадку потужність що переносять „другорядні” моди, зазвичай низького рівня, мнгше 1% повної потужності. Сируктура DFB – лазера має встроєні можливості вибору довжини хвилі завдяки механізму зворотнього звязку. Мають саму вузьку спектральну лінію випромінення серед всіх відомих типів лазерів на даний час. Для функціонування всіх попередніх типів лазерів потрібен струм порядку декількох десятків міліампер. Крім того його вихідний промінь, якмй подаєьться на стик з круглим оптичним волокном, має в поперечному січенні еліпс з коефіцієнтом стиску 3:1. Такий промінь погано стикується з циліндричною формою променя, який серцевина оптоволокна здатна прийняти. Нециліндричний промінь часто потребує додаткової опртики. Лазери типу VCSEL випромінює потрібний круговий промінь. Лазери типу VCSEL представляє собою вертикальну структуру з ряду слоїв р – типу, активної області, і ряду слоїв n – типу. Число слоїв залежить від потрібної довжини хвилі. Вказані набори слоїв обєднують відбивачі Брегга, які виготовлені із комбінації слоїв In+Ga+As+(Al або P). Потрібні слої виготовляються методом епітаксильного вирощення на основі планарної технології. Ці лазери працюють в одномодовому режимі використовуючи резонатор виключно малої довжини хвилі (порядка 1 мкм), для якого рознесення мод перевищує смугу частот підсилення. Вихідна потужність і ширина спектру цих лазерів, як правило нижча чим аналогічні показники DFB – лазерів. Інше використання цих лазерів, є лазерні масиви, де кожен лазер працює на своїй довжині хвилі, що ідеально підходить для WDM – систем. Параметр СИД типа ELED FP (MLM)-лазер DFB-лазер с внешним модулятором Лазер типа VCSEL
Длина волны, нм 850/1310 1310/1550 1550 850/1310
Мощность на стыке с ОВ, дБм -10 - -15
0,0
0,0
0,0
Спектральная ширина линии, нм 30-60
< 3
<0,1
< 3
Максимальная скорость, Гбит/с < 0,155
>2
> 10б)
2
Тип волокна
многомодовое одномодовое
со сдвигом дисперсии многомодовое или одномодовое
Цена
низкая
умеренно высокая высокая
умеренная
MTBFв), часы 109 108 107 108
Табл.1 Порівняння параметрів СД і ЛД
1.3 Приймачі оптичного випромінення. В якості приймачів оптичного випрмінення на магістральних ВОСПІ застосовують: p-i-n ФД і лавинні ФД. p-i-n ФД мають високу швидкодію і середню чутливість, тому їх застосовують на середніх високо швидкісних ВОСПІ (Е4, STM1 – STM64). Лавинні ФД мають високу чутливість але нижчу швидкодію ніж p-i-n ФД, тому застосовуються для середньо швидкісних потоків на великі відстані. Серед p-i-n ФД найбільш краще виглядають кремнієві p-i-n ФД і InGaAs p-i-n ФД. Основним елементом кремнієвих ФД є кремній n – типу. Існує також тонкий шар p – типуна фронтальній поверхні пристрою. Його формування здійснюється шляхомтеплової дифузії або іонної імплантації відповідного легуйочого матеріалу. Таким матеріалом зазвичай є бор. Існує невеликий металічний контакт, нанесений на фронтальну поверхність фотодіоду. Вся зворотня сторона покрита металом, який використовується в якості контакту. Активна область покривається або нітридом кремнію, або монооксидом кремнію і виконує анти відбивальні функції. На рисунку приведена структура такого ФД:
Рис.2 Узагальнена схема p-i-n ФД Лавинні ФД (APD) представляють собою p-i-n ФД з підсиленням. На рисунку 3 схематично зображено поперечний переріз структури лавинного ФД. З рисунку видно зону поглинання А і зону помноження М. Поперек зони А приложено електричне поле Е, яке розділяє фотогенеровані дірки і електрони. Зона М представляє собою область високої електричної напруженості, здатної забезпечити підсилення внутрішньому потоку за рахунок ударної іонізації. Ця підсилююча зона достатньо велика, щоб забезпечити корисне підсилення М, порядка 100 (20дБ) для кремнієвих лавинних ФД. Крім того, здатність даного поля до помноження носіїв повинна дозволити досягнути ефективного підсилення при напруженості поля нижче напруженості пробою для даного діоду. Рис.3 Схема поперечного перерізу структури APD. 1.4 Оптичне волокно но магістральних ВОСПІ. На магістральних ВОСПІ застосовують одномодові оптичні волокна. Розглянемо два типи одномодового оптичного волокна: 1)Одномодове оптичне волокно ООВ 3/125
