Фотоприёмные устройства ВОСП

Рисунок 3.37 – Структурная схема фотоприёмника

Фотоприёмное устройство представляет собой сочетание фотодиода и каскада предварительного усиления. Фотоприёмные устройства входят в состав приёмных оптических модулей.

Оптическое излучение из ОВ поступает в фотоприёмник через согласующий элемент СЭ, представляющий собой рассеивающую линзу. Фотодетектор ФД преобразует оптический сигнал в электрический. ФД представляет собой p-i-n фотодиод или ЛФД. ФД должен иметь максимальную чувствительность на рабочей длине волны. Предварительный усилитель ПУС усиливает электрический сигнал. При этом обеспечивается максимальное соотношение сигнал/шум. В состав ПУС может входить противошумовой корректор К, который срезает шумы за пределами полосы частот сигнала. Главный усилитель ГУС обеспечивает усиление, необходимое для работы последующих устройств, например, регенератора электрического сигнала. Фильтр-корректор ФК выравнивает АЧХ линейного тракта, компенсируя искажения, вносимые линией и входной цепью ФПУ. Схема автоматической регулировки усиления АРУ поддерживает постоянство уровня сигнала на выходе ФПУ. Это достигается подстройкой коэффициента умножения ЛФД и регулировкой усиления ГУС.

3.9 Оптические усили­тели

По мере распространения оптического сигнала по ОВ происходит его ослабление, изменение формы импульсов из-за дисперсии. Для увеличения дальности связи применяют устройства, восстанавливающие оптический сигнал. К таким устройствам относятся:

1) Повторители

2) Оптические усилители (ОУ)

Рисунок 3.38 – Схема повторителя

Повторитель сначала преобразует оптический сигнал в электрический, затем усиливает и регенерирует его, после чего преобразует его обратно в оптический сигнал. ОУ в отличии от повторителя не осуществляет оптоэлектронного преобразования, а сразу производит усиление оптического сигнала (рисунок 3.39), причем ОУ усиливает как входной сигнал так и входной шум, кроме того, вносит собственный шум в выходной сигнал.

Преимущества ОУ по сравнению с повторителями:

1) Более просты и дешевы чем повторители, за счет меньшего числа компонентов.

2) Имеют более высокую надежность, нежели повторители, это важно при прокладке подводных ВОЛС.

3) ОУ не привязаны к скорости передачи, в то время как повторители изготавливаются для работы на определенных скоростях.

4) Повторитель работает с одним сигналом, а ОУ может работать с несколькими оптическими сигналами с разными длинными волн. (Многоволновое уплотнение WDM) это позволяет наращивать пропускную способность линии связи без добавления новых ОВ.

3.9.1 Классификация оптических усилителей по принципу действия

Рисунок 3.40 – Классификация оптических усилителей по принципу действия

УФП – усилители на резонаторе Фабри – Перо

УБВ - усилители бегущей волны

EDFA – эрбиевые волоконно-оптические усилители

УР – усилители Рамана

УБ – усилители Бриллюэна

3.9.2 Классификация оптических усилителей по способам применения

Рисунок 3.41 – Возможные применения ОУ в ВОСП

а) Линейные усилители устанавливаются на линии для компенсации затуха­ния предшествующего участка линии, работают с сигналом среднего уровня на входе и критичны к уровню шумов, который ограничивает участок номиналь­ной длины;

б) Усилители мощности - (бустеры), устанавливаются непосредственно за пере­датчиком; их особенность в том, что они работают с большим сигналом на входе, обеспечивают максимально допустимое усиление и высокий уровень сигнала на выходе и не критичны к уровню шумов; применение усилителей мощно­сти позволяет увеличить участок номинальной длины до 140 км, в зависимости от усиления и потерь в волокне;

в) Предварительные усилители (предусилители) - устанавливаются непосредственно перед при­емником; их особенность в том, что они работают с сигналами очень низкого уровня (-45 до -35 дБм) и потому очень критичны к уровню шума усилителя; позволяют улучшить чувствительность приемника;

г) Усилители, как компенсаторы потерь - устанавливаются внутри или на выхо­де таких устройств, которые вносят потери, подлежащие компенсации (напри­мер, оптические коммутаторы и маршрутизаторы, оптические мультиплексоры и демультиплексоры); их особенность в том, что они должны быть небольшого размера, от них не требуется очень большого усиления и низкого уровня шумов; для этих целей больше всего подходят по­лупроводниковые ОУ; отметим также, что ОУ применяются в оптических фильтрах (выделение сигнала с определенной длиной волны), в преобразовате­лях длин волн и др.