Вимірювання в оптичному зв‘язку Навчальний посібник «Рута»

Скачати 1.56 Mb.

Назва	Вимірювання в оптичному зв‘язку Навчальний посібник «Рута»
Сторінка	1/8
Дата	24.03.2013
Розмір	1.56 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Фізика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8

Міністерство освіти і науки України

Чернівецький національний університет

Імені Юрія Федьковича

О.М.Козаков

Вимірювання в оптичному зв‘язку
Навчальний посібник

«Рута»

Чернівці

2008

ББК:

УДК
Друкується за ухвалою редакційновидавничої ради Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича
Вимірювання в оптичному зв‘язку: Навчальний посібник / Укл.: О.М.Козаков. – Чернівці: Рута, 2008 р. – 55 с.
ISBN

ББК: 34.96042я73

УДК 681.7(075.8)

Зміст

Вступ Розділ 1. Принципова будова ВОЛЗ і їх класифікація ...………. 1.1. Принципова будова ВОЛЗ ……. 1.2. Області застосування і класифікація ВОЛЗ ……….. 1.3... Розділ 2. Основні фотометричні величини й одиниці. Оптичні параметри й характеристики тіл ……….. 2.1. Променистий потік (енергетичний світловий потік) ………………. 2.2. Сила випромінювання (енергетична сила світла)………………… 2.3.Опроміненість (енергетична, промениста освітленість) ……………… 2.4. Випромінюваність (промениста, енергетична світимість)………………………………………….. 2.5. Променистість (промениста, енергетична яскравість)……………………………………… 2.6. Кількість опромінення (промениста, енергетична експозиція)

…………………………………………………………. 2.7. Поняття про ефективні величини …………………………………..2.8. Закони послаблення випромінювання середовищем. Коефіцієнти тіл Розділ 3. Вимірювання параметрів і характеристик приймачів випромінювання …………….. 3.1. Система параметрів і характеристик приймачів випромінювання ……………… 3.2. Спектральні параметри і характеристики та характеристики чутливості і їх вимірювання ………………………….. 3.3. Шумові та порогові параметри ПВ і їх вимірювання

………………………………………………………. 3.4. Часові параметри та частотні характеристики ПВ і методи їх вимірювання ……..3.5. Енергетичні характеристики ПВ і їх вимірювання………………….. Розділ 4. Вимірювання параметрів і характеристик джерел випромінювання ………….4.1. Система параметрів і характеристик світлодіодів

4.2. Енергетичні параметри і характеристики і їх вимірювання

4.3. Вимірювання спектральних параметрів і характеристик СД

4.4. Вимірювання часових параметрів світлодіодів

4.5. ………………………………. Розділ 5. …………………. 5.1. …………….. 5.2. ……………………………. Список літератури………………………………………………………………….

СПИСОК СЛОВОСКОРОЧЕНЬ ТА УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
ВОЛЗ  волоконно-оптична лінія зв’язку;

ПерКЕМ  передаючий квантово-електронний модуль;

ПриКЕМ  приймаючий квантово-електронний модуль;

СД  світлодіод;

ЛСД  лазерний світлодіод;

ПВ  приймач випромінювання;

ДВ  джерело випромінювання;

АПВ  атестований приймач випромінювання;

РПВ  робочий приймач випромінювання;

АДВ  атестоване джерело випромінювання;

РДВ  робоче джерело випромінювання;

БЖ  блок живлення;

МХ  монохроматор;

МД  модулятор;

ВП  вимірювальний пристрій;

СЕП  селективний електронний підсилювач;

ЧМ  частотомір;

ІДВ  імпульсне джерело випромінювання;

О  осцилограф;

СВ  світловод;

NA  числова апертура;

n_C  показник заломлення серцевини;

n_ОБ  показник заломлення оболонки.

Вступ
З незапам’ятних часів люди використовували оптичні сигнали для передачі повідомлень (багаття, прапорці, семафори та інше).

Всі ці пристрої мали два великих недоліки :

роль фотодетектора виконувало око (суб’єктивне відчуття сигналу, повільна реакція, обмежена чутливість та роздільна здатність);
незначна віддаль надійного зв‘язку (пряма видимість).

Принципово новий пристрій було запропоновано у 1880 р. Грехемом Беллом. Він називався “фотофоном” і передавав імпульси світла, відбиті дзеркалом, яке коливалося синхронно з мовою людини. Приймачем сигналів був селеновий фотоелемент. Віддаль між абонентами, один з яких користувався мікрофоном, а інший – телефоном, складала ~ 200 м.

Майже 80 років ідея Белла не розвивалася із-за відсутності потужних джерел випромінювання і певних труднощів, пов’язаних з колімацією світлового променя.

Новий крок у цьому напрямку було зроблено коли з’явилися:

потужні монохроматичні джерела випромінювання - лазери;
волоконні світловоди;
швидкодіючі приймачі випромінювання.

Першим прототипом сучасної волоконно-оптичної лінії зв’язку (ВОЛЗ) можна вважати систему, яку було побудовано у лабораторії фірми Белл у 1970 році. Її основні характеристики:

швидкість передачі інформації – 2 Мбіт/с;
віддаль – 2-3 км;
волоконний світловод із кварцовим сердцевиною  60 мкм, втрати 20 дБ/км;
смуга пропускання – 10 МГц;
час роботи – декілька годин (обмежений технічними можливостями лазера).

Для порівняння зараз (2000 р.) існують системи зі швидкодією ~ 3 Тбіт/с.

Розвиток поколінь ВОЛЗ відбувався наступним чином:

Системи першого покоління (1978-1982р.р.):

Довжина хвилі – 0.85 мкм,

Світловод – багатомодове градієнтне волокно,

Джерело випромінювання - AlGaAs/GaAs світлодіодний або лазерний випромінювач,

Фотоприймач – кремнійовий фото діод.

Системи другого покоління (1983-1989р.р.):

Довжина хвилі – 1.3 мкм,

Світловод – одномодове волокно,

Джерело випромінювання - InGaAsP/InP світлодіодний або лазерний випромінювач,

Фотоприймач – германійовий фотодіод.

Системи третього покоління (1989р.р.-наш час):

Довжина хвилі – 1.3 мкм, 1.55 мкм,

Світловод – одномодове волокно,

Джерело випромінювання - InGaAsP/InP лазерний випромінювач,

Фотоприймач – InGaAsP/InP детектор.

На даний час ВОЛЗ займають лідерство в сучасних лініях зв‘язку. Питання пріоритету таких ліній над іншими альтернативними лініями давно є вирішеним. Так у США, за експертними оцінками спеціалістів консорціуму Bellcore, через 5-10 років волоконно-оптичні системи повністю замінять системи провідникового зв‘язку. В Японії до 2015 року всі житлові будинки та адміністративні споруди будуть підключені до широкосмугових цифрових ВОЛЗ.
Розділ 1. Принципова будова ВОЛЗ і їх класифікація
1.1. Принципова будова ВОЛЗ
Принципова будова сучасної лінії зв’язку можна представити наступною схемою (рис.1.1):

оптичний приймач оптична лінія зв’язку оптичний передавач

Електронно-

оптичний перетворювач

(ЕОП)

Оптико- електронний перетворювач

(ОЕП)

Ретранслятор
Імпульсно-

кодовий

модулятор

Імпульсно-

кодовий

модулятор

волоконний волоконний

кабель кабель

електричний сигнал електричний сигнал
Рис.1.1. Принципова схема ВОЛЗ
Електронно-оптичний перетворювач разом із пристроєм узгодження називають квантово-електронним передаючим модулем (ПерКЕМ). Квантово-електронний перетворювач разом з пристроєм узгодження називають приймаючим квантово-електронним модулем (ПриКЕМ).

В якості випромінювачів у ВОЛЗ використовують:

інжекційні світлодіоди (СД),
лазерні інжекційні світлодіоди (ЛСД).

Випромінювання у світлодіодах утворюється за рахунок рекомбінації електронів і дірок на гетеропереходах (теорія гетероперехідів розроблена Жоресом Алфьоровим (Росія), який у 2000 році отримав за це Нобелівську премію).

Для виготовлення гетеропереходів використовують напівпровідникові матеріали типу А^III В^V (А³ В⁵) з домішками:

елементів IV групи таблиці Менделєєва для отримання n-провідності,
елементів II групи для отримання p-провідності.

Найбільш широко застосовуються арсеніди і фосфіди галію, індію і алюмінію:

бінарні (Ga As),
трьохкомпонентні (Al_xGa_1-xAs, GaAs_xSb_1-x),
чотирьохкомпонентні (Ga_xIn_1-xAs_yP_1-y).

В залежності від довжини хвилі випромінювання джерела для ВОЛЗ поділяють на:

короткохвильові (працюють в області =0.8  0.9 мкм),
довгохвильові (=1.2 1.7 мкм).

Ширина спектру, яка визначається напівшириною кривої випромінювання, сягає:

у СД – Δλ = 20ч200 нм,
у ЛСД – Δλ = 1ч2 нм;

а кут розбіжності випромінювання:

у СД θ = 60ч80є,
у ЛСД θ = 10є;

Для короткохвильового діапазону, як правило, використовують структури AlGaAs / GaAs – підкладинка, а для довгохвильового - GaInAsP.

В якості приймачів випромінювання для ВОЛЗ використовують

для короткохвильового діапазону p-i-n фотодіоди і лавинні фотодіоди на основі кремнію,
для довгохвильового діапазону лавинні фотодіоди на основі германію i

p-i-n фотодіоди на основі гетероструктур А¹¹¹ В^V.

Найбільше поширення у ВОЛЗ набули багатомодові волоконні світловоди (СВ) із сердцевинаом з кварцового скла і оболонкою з кварцового скла або полімеру.

Одномодові СВ застосовують в системах:

де необхідна велика ширина cмуги пропускання,
де необхідна велика швидкість передачі даних,
де використовується фазова модуляція світла.

1 2 3 4 5 6 7 8

Схожі:

Вимірювання в оптичному зв‘язку Навчальний посібник «Рута» Друкується за ухвалою редакційновидавничої ради Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича	КОНФЛ І КТОЛОГ І Я Навчальний посібник Конфліктологія: Навчальний посібник. Авт. Зінчина О. Б. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 164 с
НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК Сергієнко В. В. Філософські проблеми наукового пізнання : навчальний посібник. / В. В. Сергієнко − Кременчук : Кременчуцький національний...	Яцківський Л. Ю., Зеркалов Д. В. З57 Транспортне забезпечення виробництва. Навчальний посібник Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму “Транспортні технології” вищих навчальних...
Величини та їх вимірювання. Довжина. Одиниці вимірювання довжини. Сантиметр Мета. Познайомити учнів з поняттями: величина, вимірювання величин, одиниця вимірювання (мірка); встановити з учнями загальний	ЗАГАЛЬНИЙ КУРС Рекомендовано Міністерством освіти і науки України... Маляренко В. А. Енергетичні установки. Загальний курс: Навчальний посібник. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 287с з іл
ТЕОРІЯ КРИМІНАЛЬНОЇ ВІДПОВІДАЛЬНОСТІ Навчальний посібник Куц В. М. Теорія кримінальної відповідальності. Навчальний посібник – К.: НАПУ, 2011. 307 с	Є. Тихомирова Зв’язки з громадськістю Рекомендовано Міністерством... Посібник містить питання до самоконтролю та список літератури, що сприятиме глибшому засвоєнню матеріалу
МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”) ...	УРОК 37. ВИДИ КУТІВ. ВИМІРЮВАННЯ КУТІВ Мета Мета. Ознайомити учнів з одиницею вимірювання кутів, з будовою транспортира та правилами користування ним; зі змістом властивостей...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання

Вимірювання в оптичному зв‘язку Навчальний посібник «Рута»

Міністерство освіти і науки України

ББК:

ББК: 34.96042я73

Схожі: