Основы построения оптических систем передачи

Волоконно-оптической системой передачи называется совокупность активных и пассивных устройств, предназначаемых для передачи информации на расстояние по оптическим волокнам (ОВ) с помощью оптических волн и сигналов.

Рисунок 1 – Структурная схема волоконно-оптической системы передач

На рисунке 1 представлены основные компоненты такой системы.Передатчик преобразует электрические сигналы в световые. Данное преобразование выполняет источник, представляющий собой либо светоизлучающий, либо лазерный диод. Электронная схема управления преобразует входной сигнал в сигнал определенной формы, необходимой для управления источником.

Волоконно-оптический кабель – среда, по которой распространяется световой сигнал. Кабель состоит из оптического волокна и защитных оболочек.

Приемник предназначен для приема светового сигнала и его обратного преобразования в электрические сигналы. Его основными частями являются оптический детектор, непосредственно выполняющий функцию преобразования сигнала.

Соединители (коннекторы) предназначены для подключения волокна к источнику, оптическому детектору и для соединения волокон между собой.

 Для построения оптических систем передачи используют диапазоны длин волн (частоты электромагнитных колебаний).

Наибольшее применение для оптической связи имеет диапазон, который называется ближней инфракрасной зоной (λ=1,6 - 0,8 мкм; f=1,875* Гц /3,75* Гц). Его использование обусловлено двумя факторами:

1. по шкале энергий этот диапазон соответствует ширине запрещённой зоны ряда полупроводников;

2. этот диапазон отличается наибольшей прозрачностью в таких средах распространения волн как стекловолокно и воздушная атмосфера.

Оптический линейный тракт - это совокупность технических устройств, предназначенных для передачи оптического излучения определенной длины волн и обеспечивающих компенсацию затухания светового потока, коррекцию искажений сигналов, минимально допустимую защищенность или вероятность ошибки.

Линейные тракты оптических систем передачи подразделяются на беспроводные (атмосферные) и проводные (волоконно-оптические).

Беспроводный оптический тракт состоит из двух устройств, включающих в себя передатчик остронаправленного оптического излучения в инфракрасном диапазоне спектра – полупроводниковый лазер, или светодиод и приемник вышеуказанного излучения – высокочувствительный фотодиод (ЛФД или p-i-n). Между передатчиком и приемником находится атмосфера. Основным процессом, сопровождающим распространение инфракрасного оптического излучения в атмосфере, является его селективное поглощение парами воды, углекислым газом, а также рассеяние мельчайшими частицами.

Линейные тракты волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) могут быть устроены для одноволновой и многоволновой передачи. Линейные тракты принято подразделять на секции: мультиплексирования и передачи. В составе секции передачи может использоваться регенератор или усилитель оптического сигнала. Поэтому секция передачи называется секцией регенерации или секцией усиления. В состав секции мультиплексирования могут входить и секции усиления (участки усиления), и секции регенерации (регенерационные участки). Секции являются предметом проектирования, строительства и обслуживания.

Рисунок 2 – Линейный оптический тракт

Рисунок 3 –Много волновой оптоволоконный тракт