Оптоэлектронная связь сегодня является одним из главных направлений научно-технического прогресса. Такое внимание к ВОСП и ВОЛС вызвано следующими качествами:
- широкополостностью (1014—1015) и высокой пропускной способностью;
- малым значением коэффициента затухания в широкой полосе частот, что позволяет обеспечивать большие длины регенерационных участков;
- высокой защищенностью от внешних электромагнитных помех;
- малогабаритностью и легкостью (масса ОК в 10... 12 раз меньше, чем электрических);
- пригодностью прокладки по реальным трассам;
- малой металлоемкостью и отсутствием дефицитных материалов (медь, свинец) в кабеле;
- неограниченными запасами сырья для производства ОК (кварц);
- отсутствие коротких замыканий, возможность использования в опасных зонах;
- большой строительной длинной ОК, что увеличивает надежность связи за счет уменьшения числа соединений;
- потенциально низкой стоимостью одного канало - километра линии связи.
- низкий уровень шумов.
- высокая защищенность от несанкционированного доступа, т.к. рассеиваемость очень низкая.
Все эти достоинства стимулировали повышенный интерес к волоконной оптике и привели к интенсивному развитию этой отрасли.
Рисунок 1– Структурная схема ВОСП
Передающие и приемные оптоэлектронные модули.
Используются для преобразования электрических сигналов в оптические и для введения этих сигналов в оптическое волокно Требования:
- сигнал излучается на длине волны в окнах прозрачности (где затухание минимально) – 0.85; 1.33; 1.55 мкм;
- большая доля световой энергии должна попадать в ОВ;(т.е. потери должны быть минимальными) ;
- на выходе источника излучения должно обеспечиваться требуемое значение уровня мощности;
- изменение параметров окружающей среды должно оказывать минимальное влияние на источник излучения.
СИД – СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ ДИОД
Рисунок 1 – Энергетическая диаграмма
Рисунок 2. – Конструкция СИД
В n области свободные электроны занимают разрешенные уровни энергии в зоне проводимости. В р области соответствующие уровни в валентной зоне занимают дырки. В плоскости контакта n и р областей возникает разность потенциалов - потенциальный барьер, препятствующий дифузии электронов в р-область и дырок в n-область. При подключении источника напряжения в прямом направлении , происходит инжекция электронов в р-область и дырок в n-область. При этом потенциальный барьер уменьшается и происходит рекомбинация электронов и дырок в р-n переходе. При прямом переходе выделяется фотон с энергией Еф. Этот процесс называется спонтанным излучением. Длина волны излучения определяется из:
Еф=hf, где h-постоянная планка, f-частота излучения.
Еф ³ Еg
Спонтанное излучение возникает при переходе любого электрона с любого уровня в зоне проводимости на любой уровень в валентной зоне.
При рекомбинации электронов и дырок р-n переход излучает свет во всех направлениях равномерно. Диаграмма направленности – 3600.
Не все фотоны попадут в ОВ.
Внешняя квантовая эффективность – отношение числа фотонов, которые попадают в ОВ, к количеству фотонов, которые возникают в р-n перехде.
Внутренняя квантовая эффективность – это отношение числа полученных фотонов к числу электронов в полупроводниковой структуре.
;
Характеристики СИД
1. ВАХ – ватт-амперные характеристики.
С увеличением температуры окружающей среды (Т), при одинаковых точках накачки (Iн), мощность излучения (Ри) будет уменьшаться.