Меню

Уровень мощности оптического излучения передатчика

Оптический передатчик

Оптический передатчик является электрооптическим прибором для преобразования электрических сигналов в оптические сигналы. Он состоит из когерентного источника света и промежуточных соединительных компонентов между коаксиальным входом и оптическим выходом. С выхода оптического передатчика оптический сигнал подается в оптическое волокно.

Основные факторы при выборе оптических передатчиков

1. Быстродействие (скорость переключения). Источник должен иметь малое время переключения (включения и выключения), чтобы соответствовать требованиям к скорости передачи информации в системе. Скорость переключения определяется временем нарастания (время, требуемое для увеличения выходной мощности источника от 10 до 90 %).

2. Выходная мощность. Источник должен иметь выходную мощность, достаточную для того, чтобы на выходе волокна было возможно уверенное детектирование оптического сигнала. Уровень выходного сигнала источника должен значительно превышать потери на проход через волокно и на волоконных соединениях и обеспечивать достаточное отношение сигнал/шум на входе детектора.

3. Длина волны выходного сигнала. Длина волны света, излучаемого источником, должна быть стабильна, а потери на этой длине волны должны быть минимальными в полосе пропускания волокна.

4. Ширина спектра излучения. В идеальном случае спектр излучения источника должен включать единственную длину волны, чтобы материальная дисперсия в волокне была минимизирована. Но спектр излучения реальных источников включает множество гармоник, поэтому его ширина определяется по уровню 50 % от максимального выходного значения амплитуды.

Важнейшей частью оптического передатчика является специальный источник когерентного направленного излучения, преобразующий входную электрическую энергию в выходную световую энергию. Такими преобразователями являются светоизлучающие диоды (LED) и лазерные (LASER) диоды. Те и другие источники изготавливаются из полупроводниковых материалов, обладающих излучающими свойствами, например, на основе арсенида галлия (GaAs). Первое поколение оптический передатчиков было внедрено в 1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине волны 850 нм в много-модовом режиме. К второму поколению относятся одномодовые передатчики, работающие на длине волны 1310 нм. Позднее светодиодные излучатели были заменены на более качественные суперлюминисцентные диоды и лазеры.

Читайте также:  Коробка отбора мощности урал кран

Третье поколение передатчиков было создано на основе лазерных диодов с рабочей длиной волны 1550 нм. Последнее, четвертое поколение оптических передатчиков дало начало когерентным системам связи, в которых информация передается модуляцией частоты или фазы оптического излучения. Такие системы связи обеспечивают очень большую дальность распространения сигналов по оптическому волокну без оптической регенерации — до 2,5 Гбит/с при протяженности линии более 500 км. Рассмотрим структуру обоих типов излучателей.

Светоизлучающий диод (Light Emitted Diod) представляет собой р-n переход, который самопроизвольно излучает свет при пропускании через него электрического тока. Вводя в переход путем легирования атомы различных добавок, таких как индий, алюминий, фосфор, можно менять длину волны излучения диода. Конус излучения LED-диодов значительно больше, чем апертура одно-модового оптического волокна. Вследствие этого эффективность ввода излучения LED-диода в волокно с маленьким диаметром очень низка, если не применяется специальных методов локализации излучения. Хотя существует множество различных способов производства LED-структуры, в настоящее время преимущественно используется два: с воронкообразным эмиттером и с краевым эмиттером. Обе эти структуры показаны на рис. 11.1.

Оптический передатчик

Диод с воронкообразным эмиттером излучает свет с поверхностной области открытого углубления в виде воронки. Такая структура испускает широко расходящийся световой луч. Диод с краевым эмиттером излучает свет из узкой полоски, вложенной в полупроводник, и получаемый в этом случае световой луч существенно уже, чем в первом случае.

Характерстики LED-источников

  • Широкий спектр выходного излучения.
  • Относительно слабая зависимость выходной мощности излучения от температуры, что позволяет упростить конструкцию прибора и обойтись без температурной компенсации.
  • Излучающий элемент имеет довольно большие размеры, поэтому потери при вводе света в волокно могут составлять более 10 дБ.
  • Продолжительное время эксплуатации.
  • Высокая емкость излучающего элемента может препятствовать цифровой модуляции на высоких скоростях.
  • Зависимость выходной мощности излучения от входного тока линейна в большей части диапазона, что особенно хорошо для систем с аналоговой модуляцией.
  • Выходная мощность ниже, чем у лазерных диодов.
  • Невысокая стоимость.
Читайте также:  Мощность тена 220 вольт

По вышеперечисленным характеристикам LED-источники наилучшим образом подходят для служб с низкими скоростями передачи и систем небольшой протяженности, где недостатки этих приборов не слишком существенны. Использование многомодового волокна с большим диаметром сердцевины имеет много преимуществ в системах ограниченной длины, например, в пределах одного многоэтажного здания или группы близлежащих зданий. В таких случаях широкополосное излучение диода не будет серьезным ограничением.

Источник



Измерение оптической мощности в FTTx и PON

Оптическая мощность, или мощность оптического излучения – это основополагающий параметр оптического сигнала. Она выражается в Ваттах (Вт), милливаттах (мВт), микроваттах (мкВт). А также логарифмических единицах – дБм.

Для измерения уровня оптической мощности используются специальные измерительные приборы – измерители оптической мощности. Методика измерений мощности в классических оптических сетях (построенных по топологии “точка-точка”) и сетях PON существенно отличаются, что приводит к применению различных по принципу действия измерительных приборов.

Измерение мощности в сетях FTTx

Для измерения уровня мощности сигнала в таких сетях применяются стандартные измерители мощности с одним входом. Для того чтобы провести измерение, необходимо:

  1. подключить к измерителю оптическую линию (перед подключением рекомендуется провести чистку патч корда и адаптера прибора при помощи специальных приспособлений)
  2. включить измеритель мощности
  3. в меню прибора выбрать длину волны, на которой будем проводить измерения
  4. считать показания прибора. Чаще всего результаты измерения отображаются в дБм, но некоторые измерители позволяют выводить данные и в мВт или мкВт.

Рисунок 1 – подключение прибора при измерении мощности в сетях FTTx

Измерение оптической мощности в PON сети

В связи с тем, что в PON сети от оператора к абонентам передается одновременно информация на двух длинах волн (1490 нм и 1550 нм), то измерить мощность сигнала на каждой из них возможно только по очереди и с применением дополнительных фильтров, что не всегда удобно. Кроме того, обратный канал (от абонентов к оператору) построен по принципу временного разделения каналов и оборудование каждого из абонентов работает только малую часть времени. (Принцип передачи информации в PON сети описано подробно в статье). В результате, если попытаться измерить мощность, передаваемую от абонента к оператору PON сети, при помощи стандартного измерителя (как на рис 1), то получим значение, указанное в столбце Std PM таблицы на рисунке 2

Читайте также:  Расчет мощности двигателя насосного агрегата

Рисунок 2 – сравнение результатов измерений оптической мощности на длине волны 1310 нм в PON сети при помощи стандартного и специализированного измерителей мощности

Обратите внимание на различия в результатах измерения стандартным и специализированным измерителем. Ошибка измерений стандартного измерителя вызвана тем, что он выдает среднее значение мощности за период измерений, вместе с тем как специализированный прибор измеряет мощность только в момент, когда абонентское оборудование активно и идет передача информации.

Специализированный измеритель мощности в PON сетях включается в разрыв, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – способ подключения измерителя мощности PON

В отличии от стандартного измерителя, измеритель PON отображает одновременно уровни всех проходящих через него сигналов: на длине волны 1310 нм; 1490 нм; 1550 нм. Вместе с тем, многие измерители PON имеют также возможность установки пороговых значений, в результате чего тестер кроме числового значения будет делать вывод в виде “ПРОШЕЛ/НЕ ПРОШЕЛ”.

Рисунок 4 – результаты измерений измерителя мощности PON

Поэтому, при проведении измерения мощности сигналов в PON сети рекомендуется:

  1. предварительно установить пороговые значения уровней
  2. включить измеритель мощности
  3. подключить его в разрыв со стороны абонента, как показано на рисунке 2. П еред подключением рекомендуется провести чистку патч корда и адаптера прибора при помощи специальных приспособлений.
  4. считать или занести в память результаты измерений. Как и в предыдущем случае, основной единицей измерения уровня мощности является дБм.

Вебинар на тему “Методики измерения параметров ВОЛС”

Источник