Фиксированные оптические аттенюаторы

Фиксированные аттенюаторыимеют установленное значение затухания, величина которого составляет 5, 10, 15 или 20 дБ. Отличительной особенностью данных аттенюаторов является то, что вносимое ими затухание осуществляется либо воздушным зазором, либо специальным поглощающим фильтром, что позволяет значительно снизить обратное френелевское отражение.

Фиксированный аттенюатор может быть также выполнен в виде сварного соединения с радиальным смещением оптических волокон, а также путем изгиба световода передающего тракта.

Перестраиваемые оптические аттенюаторы

Обычно различают три типа оптических перестраиваемых аттенюаторов: дискретно-перестраиваемые, непрерывно-перестраиваемые и комбинированные. Все аттенюаторы как правило широкополосные.

Такие устройства основаны на относительном перемещении оптических компонентов на пути прохождения светового излучения, например, оптических призм, с тем, чтобы обеспечить требуемый уровень вносимых ими потерь.

Регулируемые аттенюаторы могут быть выполнены на основе ФР по аналогии с фарадеевскими аттенюаторами, применяемыми в волноводной технике.

Основными характеристиками оптических аттенюаторов являются:

· отражение,

· вносимые потери,

· линейность,

· повторяемость установленных значений ослабления в заданном динамическом диапазоне регулирования затухания.

Контрольные вопросы

1. Классификация оптических разветвителей.

2. Неселективные разветвители: классификация, конструкции.

3. Конструкция звездообразного разветвителя.

4. Биконические разветвители.

5. Торцевые разветвители.

6. Характеристики неселективных разветвителей.

7. Селективные разветвители: принцип действия, назначение.

8. Классификация мультиплексоров и демультиплексоров, основные требования к ним.

9. Основные характеристики мультиплексоров и демультиплексоров.

10.Назначение, принцип действия оптических вентилей.

11.Классификация, конструкции оптических вентилей.

12.Оптический вентиль на фарадеевском ротаторе.

13.Характеристики магнитооптических вентилей.

14.Оптические аттенюаторы: назначение, классификация, основные характеристики.

15.Фиксированные оптические аттенюаторы.

16.Перестраиваемые оптические аттенюаторы.

Лекция 20

РЕТРАНСЛЯТОРЫ И РЕГЕНЕРАТОРЫ

Оптические линейные тракты

Оптический сигнал, передаваемый по волокну, подвергается воздействию различных помех:

1. шумы источников оптического излучения (дробовые явления, спонтанные рекомбинации носителей, флуктуации поглощения и рассеяния, вынужденная эмиссия).

2. модовый шум из-за интерференции мод, распространяющихся по оптическому волокну.

3. шумы, вызванные отражением оптического излучения от торцевой поверхности оптического волокна.

4. межсимвольные искажения из-за дисперсии в ОВ.

5. дробовые шумы и темновые токи в приемниках оптического излучения.

6. тепловые шумы в электронных схемах компонентов ВОСП.

7. квантовый шум (фотонный) шум (носитель - сам оптический сигнал).

На вход приемника оптического излучения вместе с полезным сигналом поступает и помеховое излучение (фоновое). Качество передачи определятся минимально допустимым отношением С/Ш или защищенностью. Для цифровых ВОСП - защищенность должна быть не менее 20…30 дБ, для аналоговых - 50…60 дБ.

Совокупность технических устройств для передачи оптического излучения (определенной длины волны), для компенсации затухания светового потока и для коррекции искажений сигналов составляет оптический линейный тракт (ОЛТ).

Для компенсации затухания и коррекции искажений сигналов служат ретрансляционные пункты: необслуживаемые (НРтП) и обслуживаемые (ОртП).

Основной элемент обслуживаемого и необслуживаемого ретрансляционного пункта - линейный ретранслятор (ЛРт), от которого зависят технико-экономические показатели ОЛТ и ВОСП в целом.

Структура ОЛТ и ЛРт определяется тремя факторами:

1. способ передачи оптического и электрического сигнала (аналоговый, импульсный, цифровой);

2. вид модуляции (МИ, АМ, ЧМ, ФМ и т.п.);

3. способ приема (непосредственное детектирование, когерентный прием).

В технике ВОСП наибольшее распространение получили прямая модуляция интенсивности или мощности излучения СИД или ЛД аналоговым или цифровым электрическим сигналом и прямое детектирование промодулированного по интенсивности оптического излучения с помощью p-i-n ФД или ЛФД.

Оптические линейные тракты подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой оптический линейный тракт(ЦОЛТ) – тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется цифровым электрическим сигналом, сформированным с помощью импульсно-кодовой (ИКМ) или дельта-модуляции (ДМ).

Аналоговый оптический линейный тракт(АОЛТ) - тракт, где передается световой поток, интенсивность которого модулируется аналоговым электрическим сигналом, сформированным с помощью аналоговых АМ, ЧМ и ФМ или АИМ, ШИМ и ФИМ.

Цифровой ретранслятор

Цифровой ретранслятор (ЦРт) предназначен для преобразования цифрового оптического сигнала в электрический, его регенерации и последующего преобразования в оптический.

Обобщенная структурная схема ЦРт приведенана рис. 20.1.На схеме приняты следующие обозначения:

ОК - оптический кабель (станционный или линейный);

ОЭП - оптоэлектронный преобразователь (фотодетектор), выполненный на основе р-i-п ФД или ЛФД и предназначенный для преобразования оптического сигнала в электрический, т. е. в цифровых ВОСП с модуляцией интенсивности светового излучения осуществляет прямое детектирование;

ПУ - широкополосный предварительный усилитель, усиливающий фототок с выхода фотодетектора ОЭП;

АК - амплитудный корректор, осуществляющий коррекцию частотных искажений, обусловленных частотной зависимостью параметров ОК и чувствительности фотодетекторов;

ПрФ - приемный фильтр, предназначенный для подавления высокочастотных помех, параметры передачи которого (затухание или импульсная характеристика) максимально согласуются с параметрами информационного сигнала и его спектральной плотностью;

АРУ - устройство автоматической регулировки уровня, необходимое для компенсации изменений уровня входного сигнала, вызванных температурными изменениями параметров ОК, а также нестабильностью параметров ОЭП;

УУ - управляющее устройство, обеспечивающее изменение параметров передачи ОЭП под воздействием сигналов, поступающие с устройства АРУ. Как правило, УУ представляет управляемый источник напряжения смещения на р-i-п ФД или ЛФД;

Рег - регенератор - устройство, восстанавливающее форму электрических импульсов и тактовых интервалов или времениых соотношений в информационных последовательностях или линейном коде;

ЭОП - электронно-оптический преобразователь - устройство, преобразующее последовательность электрических импульсов линейного кода в последовательность импульсов оптического излучения на выходе СИД или ЛД.

В зависимости от выполняемых функций ЦРт можно разделить на три группы:

· ЦРт с коррекцией амплитудно-частотных искажений импульсов, обусловленных дисперсионными явлениями в 0В, регенерацией формы импульсов и восстановлением временных соотношений между импульсами линейного кода;

· ЦРт с коррекцией амплитудно-частотных искажений импульсов и регенерацией формы;

· ЦРт только с коррекцией амплитудно-частотных искажений.

Опыт эксплуатации линейных трактов цифровых систем передачи (как по электрическим, так и оптическим кабелям) показывает, что целесообразно строить линейные тракты, комбинируя различные типы ретрансляторов. Такие линейные тракты называют гибридными.

Основным элементом ЦРт является регенератор, обобщенная структурная схема которого приведена на рис. 20.2, где использованы следующие обозначения: УО - усилитель-ограничитель, срезающий пиковые значения электрического сигнала, а следовально, и аддитивные помехи; АРУ - устройство автоматического регулирования усиления; ПУ - пороговое устройство; РУ - решающее устройство; ВТЧ - выделитель тактовой частоты; ФУ - формирующее устройство (формирует импульсы с заданными амплитудой, длительностью и формой).

Назначение основных элементов регенератора рассмотрим на временных диаграммах (рис. 20.3).

С выхода ПрФ на УО поступают сигналы совместно с аддитивной помехой (1). В УО происходит усиление этого сигнала и ограничение его амплитуды и, следовательно, подавление части помех (2). С выхода УО сигнал поступает на вход ПУ и ВТЧ. На выходе ПУ сигнал (3) появляется только тогда, когда его значение превысит величину U_пор. Сигнал на выходе ВТЧ представляет периодическую последовательность импульсов (4), следующих с тактовой частотой f_T=1/T, где Т - период следования импульсов.

Если на один из входов РУ подается информационная последовательность с выхода ПУ (3), а на другой - тактовая последовательность импульсов (4), то в случае их совпадения на выходе РУ появляются импульсы (5) определенной амплитуды и длительности. необходимые для запуска ФУ. В ФУ происходит полная регенерация формы импульсов (6), которые затем поступают на вход ЭОП, где и осуществляется модуляция оптического излучения.

Необходимо отметить, что периодическая последовательность импульсов на выходе ВТЧ (4) обязательно фазируется с откорректированными импульсами на выходе ПУ с целью уменьшения так называемых фазовых флуктуаций, обусловленных погрешностями работы ВТЧ.

Пороговое устройство и усилитель-ограничитель являются основными элементами регенератора, обеспечивающими его помехоустойчивость, и требуют точной установки порогового напряжения и стабильного усиления.

Изменение порогового напряжения в любую сторону снижает помехоустойчивость регенератора, так как приводит к нарушению оптимального соотношения между максимальным значением откорректированного импульса на входе УО и пороговым напряжением ПУ. Для поддержания постоянства такого оптимального соотношения в регенераторе применяется АРУ, где в качестве управляющего сигнала используется пиковое значение импульсов на выходе УО.