Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [ 146 ] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

Таблица 17.5. Распределение мощности дли волоконно-оптической системы связи с ииформациоииой пропускной способиостью 34 Мбит/с, использующей светодиод, излучающий на длине иолиы 0,9 мкм

Мощность оптического излучения, вводимого в волокно, -15

Требуемая минимальная мощность на входе приемника, дБм 35

Запас мощности, дБ:

потери в разъемах 4

дисперсионные потери 5

резервный 3

~Т2~

Запас в линии на потери в кабеле, дБ 23

Все волоконно-оптические системы связи первого поколения использовали в качестве фотодетекторов ЛФД, и большинство из них требовали лазерных источников излучения. Несмотря на то, что замена лазера светодиодом, а ЛФД р-г-л-фотодиодом приведет к созданию более дешевой, простой и надежной системы, предельно допустимые потери по мош;ности при этом составят 10 ... 20 дБ и для СД и дополнительно 10 ... 20 дБ при использовании р-г-л-фотодиода. Дальность связи становится критически зависяш;ей от потерь в волокне, а при большей пропускной способности она ограничивается материальной дисперсией. В Риме была введена в строй ВОЛС без ретранслятора длиной 7,8 км с информационной пропускной способностью 34 Мбит/с, использующая светодиоды в качестве источника излучения. В них было учтено меньшее затухание и рассеяние на более длинных волнах при применении светодиодов на GaAlAs, излучающих на длине волны 0,9 мкм при ширине спектральной линии 36,5 нм. Чувствительность оптического приемника этой ВОЛС, состоящей из фотодетектора на кремниевом ЛФД и траисимпедансного усилителя, составила - 50 дБм (без учета дисперсионных потерь). Распределение мощности, приведенное в табл. 17.5. показывает, что для ВОЛС длиной 7,8 км общие допустимые потери в волокне с учетом потерь на соединения не должны превышать 3 дБ/км.

17.3.2. Системы второго поколения

Волоконно-оптические системы связи второго поколения делятся на две категории: системы, использующие многомодовое волокно и работающие в области 1,3 мкм, соответствующей минимальной материальной дисперсии и, системы, в которых применяется одномодовое волокно на одной из длин волн, обеспечивающих минимальное затухание. Преимущество этих систем перед системами связи первого поколения состоит в возможности существенного увеличения расстояния между ретрансляторами, что и стимулирует разработку длинноволновых ис-




2н8т-60

Лаканный фото- од и нремниеВыи транзистор I 214

S65 BMunijc

Рис. 17.2. Зависимость полного запаса мощности оптической системы связи от ее информационной пропускной способности. [Взято нз статьи D. С. Gloge and Т. Li, Multimodefiber technology for digital transmission - Proc. IEEE, 68, 1267-75 (1980),©, 1980, IEEE.]

Верхние кривые характеризуют мощность излучения, которую можно ввести в волокно от СД и ППЛ. Нижняя полоса определяет область чувствительности, которая может быть получена при использовании современных приемников.

точников излучения и фотоприемников, а также оптического волокна с низкими потерями. ВОЛС второго поколения получат особое значение в качестве участков протяженных подводных и телефонных линий связи. Ниже кратко анализируются ожидаемые характеристики длинноволновых ВОЛС и некоторые результаты экспериментов, полученные в лабораторных условиях.

На рис. 17.2 показаны запасы мощности в волоконно-оптических системах связи, использующих различные типы источников излучения и фотоприемников. Показано, что мощность, излучаемая длинноволновыми СД и лазерами, будет равна мощности источников излучения на GaAIAs и предполахается, что мощность, которую можно ввести в одномодовое волокно, будет лишь незначительно меньше мощности, вводимой в многомодовое волокно от лазера. Полагают, что показанная на рисунке нижняя граница диапазона чувствительности оптического приемника соответствует использованию малошумящих усилителей и фотодетекторов на кремниевых ЛФД. Эта чувствительность ограничена дробовым шумом и, следовательно, пропорциональна информационной пропускной способности. Верхняя граница соответствует характеристикам оптического приемника с фотодетектором на /7-1-л-фотодиодах и с малошумящими усилителями на полевых транзисторах. В этом случае чувствнтепьность на более высоких частотах



пропорциональна В* и в большей степени зависит от шума усилителя и полной входной емкости. Из приведенного на рисунке общего запаса мощности надо вычесть около 10 дБ (потери на соединение волокон, дисперсию, колебания температуры и ухудшение характеристик элементов, связанное со старением), а также небольиюй (около 3 дБ) неучтенный запас мощности.

Успех применения длинноволновых многомодовых оптических систем связи в решающей степени зависит от возможности производства градиентных волокон с малыми отклонениями в профиле показателя преломления, минимальной межмодовой дисперсией и умеренной стоимостью. Достоинство такого волокна - реальность создания дешевой, простой и надежной ВОЛС с высокими параметрами при использовании СД в качестве источника излучения и /7-1-п-фотодиода в качестве фотодетектора. Кроме того, многомодовые волокна легче сращивать и соединять между собой и с другими элементами по сравнению с одномодовыми волокнами. Применение лазерных источников излучения может увеличить информационную пропускную способность и достижимую дальность связи, хотя в этом случае становится проблемой модальный шум. Преимущество использования длинноволрювых ЛФД более проблематично. В настоящее время их недостатками являются высокий темновой ток в лавинной области и высокий коэффициент шума, поэтому на длинных волнах они имеют мало преимуществ по сравнению с /7-/-л-фотодиодами или вообще их не и.меют.

.Многомодовые волокна изготавливаются с уровнем потерь до 0,5 дБ/км на длине волны 1,3 км. Однако после их укладкч в каиель, сращивания и монтажа потерн станут не менее 1,0 дБ км. 3 реиу.гьтате получают приведенные в табл. 17.6 ограниченные затухан.ем расстояния между ретрансляторами для ВОЛС с различной npoiiycKHjfl способностью. При минимальной дисперсии СД обычно имеют среднеквадратическую ширину спектральной линии излучения "к - 40 ... 50 нм, в результате произведение ширины полосы пропускания на расстояние равно приблизительно 3 ... 4 (Гбит/с) - км. Это значение не должно являться ограничением для данных, приведенных в табл. 17.6. Его можно сравнить со значением материальной дпсперски, типичной для СД на GaAlAs, работающих на длине волны 0,85 мкм и имеющих среднеквадратическую ширину спектральной линии излучения сг = -15 ... 20 нм. В результате получается предельное значение дисперсии около 200 (Мбит/с)- км. Таким обра.зом, на длине волны 1,4 мкм будет иметь место межмодовая дисперсия, определяемая качеством профиля показателя преломления, которая ограничивает полосу пропускания волокна и может снизить предельно-допустимое расстояние между ретрансляторами. На отобранных образцах волокна получали полосу пропускания, равную 2 (Гбит/с)- км, однако более реально для технических расчетов значение 1 (Гбит/с)- км. Это не будет ограничением для систем передачи второго и третьего уровней иерархии вплоть до 45 .Мбит/с, но может стать им на более высоких уровнях. Очевидно, что планируемое в Великобритании расстояние между ретрансляторами 30 км



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [ 146 ] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.0011