Optik transmitter qanday ishlab chiqilgan va ishlaydi
Televizion signallarni va ma'lumotlar ma'lumotlarini uzatish uchun yorug'lik to'lqinlaridan foydalanish 20-asr oxirida ishlab chiqilgan yangi fan va texnologiyadir. Uning tashqi ko'rinishi dunyoga yordam berdi'ning axborot sanoati jadal rivojlanmoqda. Endi optik tolali uzatish texnologiyasi odamlardan ham yuqori tezlikda rivojlanmoqda'ning tasavvuri. Uning optik uzatish tezligi 10 yil oldingiga nisbatan 100 baravar yuqori va kelajakdagi rivojlanishda taxminan 100 barobarga oshishi taxmin qilinmoqda. Optik tolali uzatish texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi bilan optik domenda multiplekslash, demultiplekslash, marshrutlash va almashtirish amalga oshirilishi mumkin. Tarmoq tarmoq sig'imini oshirish va bir nechta xizmatlarning "shaffof" uzatilishini amalga oshirish uchun optik tolaning katta tarmoqli kengligi resurslaridan foydalanishi mumkin.
Optik uzatish tizimi asosan optik transmitterlar, optik qabul qiluvchilar, optik ajratgichlar, optik tolali kabellar va boshqa komponentlardan iborat.
I. Optik signallarni optik tolali uzatishning asosiy printsipi
Optik uzatish - jo'natuvchi va qabul qiluvchi o'rtasida optik signallar shaklida uzatuvchi texnologiya. Televizor signallarini optik uzatishning ish jarayoni optik uzatuvchi, optik tolali va optik qabul qiluvchi o'rtasida amalga oshiriladi; markaziy kompyuter xonasidagi optik transmitter kirish RF TV signalini elektr/optik konvertordan tashkil topgan optik signalga aylantiradi (Elektr-Optik Transduser (E/O) tugallanadi va o'zgartirilgan optik signal qabul qilinadi. optik tolali uzatish yo'riqnomasini qabul qiluvchi qurilma (optik qabul qiluvchi) va optik qabul qiluvchi optik toladan olingan optik signalni elektr signaliga aylantiradi. optik uzatish signalining asosiy printsipi elektr / optik va optik / elektr konvertatsiya qilishning butun jarayoni bo'lib, u ham optik aloqa deb ataladi.
Hozirgi optik uzatish usuli yorug'lik intensivligi modulyatsiyasidan foydalanadi. Misol uchun, lazer asosidagi yorug'lik chiqaruvchi qurilma bir xil fazali kogerent yorug'lik deb ataladigan nurni chiqaradi. Shuning uchun umumiy yorug'lik intensivligini o'zgartiruvchi modulyatsiya usuli qabul qilinadi. Elektr/optik konvertorning kirish signali oqimining o'zgarishiga mos keladigan chiqish optik quvvatining chiziqli o'zgarishidan foydalanadi. xarakterli.
Optik-elektr o'zgartirgichda (O / E) chiqish oqimi kirish optik signalining intensivligiga mutanosibdir. Shuning uchun optik/elektr konvertorning chiqish oqimi to'lqin shakli elektr/optik konvertorning kirish oqimi to'lqin shakliga o'xshash bo'lib, signalni uzatish maqsadiga erishadi.
Xo'sh, optik tola optik signalni qanday boshqaradi? Hozirgi vaqtda kabel televideniesi tizimida ishlatiladigan optik tolali silindrsimon optik tola bo'lib, u optik tolali silindr va qoplamadan tashkil topgan va kvarts shishasi materialidir. Qoplama yorug'likni optik tolaga mahkam yopish, yadroni himoya qilish va optik tolaning kuchini oshirish rolini o'ynaydi. Tolali yadroning roli optik signallarni uzatishdir. Yadro ham, qoplama ham kvarts shishasi materiallaridan tayyorlangan bo'lsa-da, ishlab chiqarish jarayonida ikkalasining doping tarkibida farqlar mavjud bo'lib, bu turli xil sinishi ko'rsatkichlariga olib keladi (yadro 1,463 ~ 1,467 va qoplama 1,45 ~ 1,46), Albatta, ishlatiladigan turli materiallar bilan ham bog'liq. Lazer chiqaradigan yorug'lik manbai tolaning yadrosiga kirganda, yorug'lik qoplamaning interfeysiga kirganda, hodisa burchagi kritik burchakdan kattaroq bo'lsa, yadroda umumiy aks etish sodir bo'ladi va yorug'lik qoplamaga oqib chiqmaydi. Yadrodagi optik signal optik qabul qiluvchiga yo'naltirilgunga qadar uzluksiz tarqalishda davom etadi. Bu jarayon optik tolada optik signal uzatishning asosiy printsipidir.
II. Optik uzatishda buzilish
Optik tolada yorug'lik uzatilganda, ba'zi buzilishlar ham sodir bo'ladi. Buzilishning sabablari quyidagilardan iborat:
(1) Optik tolali uzatish tizimida, yarimo'tkazgichli lazerning elektr / optik konversiyalash xususiyatlarining chiziqli bo'lmaganligi sababli, chiqish optik signali qo'zg'alish oqimining o'zgarishiga mos kelmaydi, natijada buzilish, modulyatsiya buzilishi deb ataladi. Modulyatsiya indeksi M qiymati juda katta bo'lishiga yo'l qo'yilmaydi. Yuqori mahsuldorlikka va kuchli buzilishdan oldingi ishlov berish texnologiyasiga ega optik transmitterni tanlash kerak. Buzilishdan oldingi ishlov berish texnologiyasi optik tolali uzatish tizimini yo'q qilish va kamaytirish uchun modulyatsiya chizig'ini yaxshilash uchun oldingi buzilishlarni yaratish uchun sun'iy dizayndan foydalanadi. CSO va CTBning maqsadi.
(2) Optik uzatish tizimida, haydash chastotasi kuchaytirgichi va qabul qiluvchi RF kuchaytirgichi buzilish ehtimoli kam bo'lganligi sababli, chiziqli PIN fotodiodi signal darajasi juda yuqori emasligi sababli engil buzilishlarni e'tiborsiz qoldirishi mumkin. Asosiy sabab - yarimo'tkazgichli lazer modulyatsiyasi xususiyatlarining buzilishi va tolaning tarqalishi.
(3) Lazer yorug'likning intensivligini modulyatsiya qilganda, yorug'likning to'lqin uzunligi o'zgaradi va qo'shimcha chastotali modulyatsiya paydo bo'ladi, bu signal chastotasini kengaytiradi va asosan CSO buzilishi sifatida namoyon bo'ladigan chiyillash effektini keltirib chiqaradi.
(4) Optik tolaning dispersiya xarakteristikalari turli to'lqin uzunliklarining guruh kechikishidagi farqlarni keltirib chiqaradi, natijada terminalga kelish vaqtlarining nomuvofiqligi, asosan CSO buzilishi natijasida buzilish paydo bo'ladi.
Optik tolali uzatish tizimida ishlab chiqarilgan buzilish, asosan, CSO buzilishdir va CTB buzilish darajasi CSO distorsiyasidan ancha kichikdir. Tizimning uzatish sifatini ta'minlash va tizim tashuvchisi-shovqin nisbati va buzilish ko'rsatkichlarini oqilona diapazonda qilish uchun qabul qilingan chora-tadbirlar umumiydir CSO va CTB ko'rsatkichlarini muvozanatlash uchun CNR ko'rsatkichlaridan foydalaning. Agar siz CNR qiymatini 1dB ga oshirsangiz yoki kamaytirsangiz, u holda CSO 1dB ga yomonlashadi yoki yaxshilanadi va CTB indeksi 2dB ga yomonlashadi yoki yaxshilanadi.
III. Optik uzatgichning ishlash tamoyillari
Optik uzatgichdagi eng muhim optik qurilma yarimo'tkazgichli lazerdir. Aslida, bu lazerli diod (LD). Albatta, ba'zilari lazerli diodlardan foydalanmaydilar, lekin yarimo'tkazgichli yorug'lik chiqaradigan diodlardan foydalanadilar (Light Emitting Diode, LED). ning.
1310nm optik transmitter odatda to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya rejimini qabul qiladi (vestigial yon tarmoqli-amplituda modulyatsiyasi, VSB-AM rejimi). Uning vazifasi elektr signallarini optik signallarga aylantirishdir, bunga AOK qilingan lazerning quvvat manbaini tashqi kontaktlarning zanglashiga olib o'zgartirish orqali erishish mumkin. U o'rnatgan egilish davri lazer uchun eng yaxshi quvvat manbaini ta'minlaydi. Yo'nalish oqimi boshqacha bo'lsa, lazer har xil quvvatga ega bo'ladi. Optik quvvatning barqaror chiqishini ta'minlash uchun optik quvvat va lazer harorati uchun avtomatik boshqaruv sxemasi ishlab chiqilishi kerak, masalan, optik transmitterni avtomatik boshqarishning eng yaxshi ish holatiga erishish uchun mikrokompyuterlardan foydalanish.
Lazerlar optik osilatorlar (ya'ni yorug'lik chiqaruvchi qurilmalar) sifatida keng qo'llaniladi, ular lazer muhiti materialining energiya holati va yorug'lik o'rtasidagi o'zaro ta'sirga tayanadi.
Lazerning ishlashi uchun ma'lum miqdorda oqim bo'lishi kerak. Ushbu oqimning kattaligi va yorug'lik intensivligi o'rtasida ma'lum bir bog'liqlik mavjud. Oqim kuchayganda yorug'lik intensivligi keskin oshadi. Bu lazer ishlay boshlaganini ko'rsatadi. Bu lazerning ishlashini ta'minlaydi. Oqim chegara oqimi deb ataladi. U qanchalik kichik bo'lsa, shuncha yaxshi, chunki u allaqachon lazerning ishlashini ta'minlagan. Agar chegara oqimi o'sishda davom etsa, chiqish to'yinganlik zonasi hosil bo'ladi. To'yinganlik zonasi oqimi ma'lum bir qiymatga yetganda, signal uzatiladi. Optik tolali uzatish uchun zarur bo'lgan quvvat nuqtai nazaridan, chiziqli mintaqada bir necha megavattning chiqish quvvati signallarni va axborotni uzoq masofalarga uzatish talablariga javob berishi mumkin. Yorug'lik intensivligining miqdoridan tashqari, yorug'likning uzatish sifati ham spektr va shovqin kabi muammolar bilan bog'liq.
Ko'p to'lqinli spektr yuqori sifatli analog signallarni uzatish uchun mos emas. Agar u bitta rejimda ishlasa ham, uning emissiya spektri kenglikka ega. Kengligi qanchalik tor bo'lsa, yorug'lik to'lqini shunchalik toza bo'ladi va vaqt bilan bog'liq bo'ladi. Bu yaxshi uyg'unlikka ega yorug'lik to'lqinlari. Yaxshi uyg'unlikka ega bo'lgan yorug'lik to'lqini uni kichik nuqtaga birlashtirish uchun linzalar va boshqa qurilmalarga muhtoj emas va u optik tolalar tushishi uchun ko'proq mos keladi.
IV. Optik qabul qiluvchining ishlash tamoyillari
Optik qabul qiluvchining asosiy komponenti fotodetektor, ya'ni yuqori sezuvchanlik fotodiodidir (PIN). Fotodiod optik signalni aniqlashni yakunlash uchun yarimo'tkazgichning fotoelektr ta'siridan foydalanadi, shunda optik signal RF televidenie signaliga qaytariladi va keyin RF signali Kuchaytirish va AGC darajasini nazorat qilishdan so'ng, malakali RF signali chiqariladi. tarmoq taqsimoti.
Optik qabul qiluvchilarning asosiy texnologiyalari C/N, C/CTB va C/CSO hisoblanadi. Ushbu uchta texnik ko'rsatkichning barchasi fotoelektrik konversiya modulining ishlashi bilan belgilanadi. Xuddi shu optik quvvat kiritish holatida konversiya chiqishining RF darajasi boshqacha bo'ladi. Fotoelektrik modulning konvertatsiya qilish samaradorligi yuqori bo'lsa, uning chiqish quvvati darajasi yuqori bo'lsa ham, u tomonidan olib kelingan C / N qiymat indeksi yaxshi bo'ladi va aksincha, C / N qiymat indeksi yomonlashadi. C / CSO va C / CTB ning ikkita texnik ko'rsatkichi fotoelektrik modulning chiziqliligi bilan aniqlanadi. Yuqori sifatli fotoelektrik modullar bir xil C/CSO va C/CTB ko'rsatkichlari ostida kengroq qabul qilish quvvati diapazonini ta'minlaydi.
V. Optik qurilmalarning rivojlanish istiqbollari
Keng polosali tarmoqlarda optik tolali uzatish texnologiyasining doimiy yangilanishi va ko'p funksiyali xizmatlarning doimiy takomillashtirilishi bilan optik qurilmalar va optik tolalarning uzatish xususiyatlariga qo'yiladigan talablar tobora ortib bormoqda. Nihoyat mis simlarni almashtiradigan optik tolalar davri keladi. Axborot asrining izi bilan. Kelishi bilan optik uzatish texnologiyasining rivojlanish istiqbollari juda keng.
Optik transmitterni tanlash va ishlatish
Optik transmitter optik kabel uzatish tizimining asosiy uskunasidir. Uning vazifasi elektr va optik konversiyaga (E/O) erishish va optik kabel tizimiga uzluksiz, barqaror va ishonchli optik signallarni yuborish uchun optik transmitterga radiochastotali kabel televideniesi elektr signalining kirishini optik modulyatsiya qilishdir. Hozirgi vaqtda bozorda mavjud bo'lgan optik transmitterlarning turlari: turli xil modulyatsiya usullariga ko'ra, ular ikki turga bo'linadi: to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan optik transmitterlar va tashqi modulyatsiyalangan optik transmitterlar. To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan optik transmitterlar asosan 1310nm optik tolali tizimlarda qo'llaniladi va tashqi modulyatsiyalangan optik transmitterlar asosan 1550nm optik tolali tizimlarda qo'llaniladi. To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan yoki tashqi modulyatsiyalangan optik transmitter bo'lishidan qat'i nazar, uning asosiy komponenti lazerlardan iborat.
To'g'ridan-to'g'ri lazer transmitterini modulyatsiya qiling
1. Tarkibi
To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya qiluvchi optik transmitterning tarkibi, yadro komponenti DFB lazer komponentlariga qo'shimcha ravishda, quvvat manbai, lazer egilish davri, lazer sekin ishga tushirish davri, haddan tashqari yukdan himoya qilish davri va haydovchini himoya qilish davri, quvvatni boshqarish va sovutishni boshqarish davri, yorug'lik mavjud. aniqlash sxemasi, buzilishni qoplash sxemasi, fotodetektor (PIN) chipi (optik quvvatni aniqlash va quvvatni avtomatik boshqarish uchun), yarimo'tkazgichli muzlatgich va ikki tomonlama avtomatik haroratni nazorat qilish uchun termistor (ATC) va boshqalar.
2. Ish jarayoni
Optik uzatuvchining kirish signali teleradio chastotasi (RF) signalidir. Old tomonda bir nechta RF signallari multipleksor tomonidan bitta signalga aralashtiriladi va keyin optik transmitterning kirishiga yuboriladi. Old kuchaytirgich tomonidan kuchaytirilgandan so'ng, u elektron nazorat ostida zaiflashuv, buzilish kompensatsiyasi va avtomatik quvvat darajasini nazorat qiladi. , Keyin elektr/optik modulyatsiyani amalga oshirish uchun lazer chipini boshqaring va elektr signalini optik modulyatsiya signaliga aylantiring. Chiqish uchiga optik izolyator qo'shilishi optik kabeldan aks ettirilgan yorug'lik to'lqinining lazerga ta'sirini sezilarli darajada kamaytirishi mumkin. Optik signal optik harakatlanuvchi birikma orqali optik kabelga yuboriladi va optik signal optik kabel orqali har bir optik nuqtaga uzatiladi.
Ko'rinib turibdiki, lazerning uzatish quvvati va chiziqli bo'lmagan buzilishi oqim oqimiga (IO) bog'liq, shuning uchun optik transmitter chiziqli bo'lmagan indeksning barqarorligini ta'minlash uchun lazerning egilish davri va buzilish kompensatsiya davri bilan jihozlangan. uzatish chiqishi.
Lazerning harorati ko'tarilganda, chegara oshadi, to'yingan chiqish yorug'lik intensivligi pasayadi va PI egri chizig'ining chiziqli diapazoni kamayadi (ya'ni 2 o'z-o'zidan dinamik diapazon kamayadi). Optik transmitter har doim normal ishlashini ta'minlash uchun lazer doimiy haroratda ishlashini ta'minlash kerak (odatda 25darajaC). Optik transmitterning ikki tomonlama avtomatik haroratni nazorat qilish (ATC) uchun ishlatiladigan yarimo'tkazgichli sovutgich va termistor 25 graduslik doimiy haroratda ishlashi kafolatlanadi.darajaC.
Optik uzatgichda mikroprotsessor mavjud va lazerning eng yaxshi ish holati ma'lumotlari chipda saqlanadi. Lazer sekin ishga tushirilishi mumkin va lazerni himoya qilish uchun RF televidenie haydovchi oqimi avtomatik ravishda uzilishi mumkin. Optik uzatgichning old panelidagi turli kalitlar mikroprotsessor tomonidan boshqariladi.
Haroratning o'zgarishi va qurilmaning qarishi lazer chegara oqimi va fotoelektrik konversiya samaradorligining o'zgarishiga olib keladi. Agar siz lazerning optik chiqish quvvatini aniq nazorat qilmoqchi bo'lsangiz, uni ikki jihatdan hal qilishingiz kerak: biri lazerning egilish oqimini avtomatik ravishda chegarani kuzatib borishi uchun nazorat qilishdir. Oqimning o'zgarishi lazerning har doim eng yaxshi egilish holatida ishlashini ta'minlaydi; ikkinchisi - elektr va optik konversiya samaradorligining o'zgarishini avtomatik ravishda kuzatib borish uchun lazer modulyatsiya oqimining amplitudasini nazorat qilish. Avtomatik quvvatni boshqarish lazerning to'g'ri optik quvvat chiqarishini ta'minlash uchun yuqoridagi ikkita vazifani bajaradi.
Tashqi modulyatsiyalangan optik transmitter
Tashqi modulyatsiyalangan optik transmitter tashqi modulyator, lazer, lazerni boshqarish sxemasi, modulyatsiyani boshqarish davri, mikroprotsessor, oldindan buzilish davri, fotodetektor, RF signalini susaytiruvchi, kuchaytirgich, quvvat manbai va boshqalardan iborat.
3. To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya va tashqi modulyatsiyali optik uzatgichlarni solishtirish
To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya transmitterlari asosan DFB lazerlari uchun ishlatiladi. DFB lazerlari yaxshi chiziqlilikka ega va yaxshiroq CTB va CSO qiymatlarini olishlari mumkinoldingi buzilish davrlarining kompensatsiyasisiz. Biroq, to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya tufayli qo'shimcha chastotali modulyatsiya mavjud va chiziqli bo'lmagan buzilish ko'rsatkichlari (ayniqsa, CSO qiymati) juda yuqori bo'lishi qiyin.
DFB transmitteri barqaror ishlashga, oddiy tuzilishga va arzon narxga ega, shuning uchun u keng qo'llaniladi.
To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya qiluvchi optik uzatgichning kuchi odatda unchalik katta emas, 18nw ichida, shuning uchun uzatish masofasi cheklangan va u odatda mahalliy tarqatish tarmoqlarida va shahar darajasidagi optik kabel uzatish tarmoqlarida qo'llaniladi. Ushbu turdagi optik uzatgich asosan 1310nm optik tolali tarmoqlarda qo'llaniladi va 1310nm optik tolali zaiflashuv 0,35 db/km ni tashkil qiladi, shuning uchun maksimal uzatish masofasi 35 kilometrdan oshmaydi.
Tashqi modulyatsiyalangan optik transmitter: yuqori chiqish quvvati, 2 tagacha×20mw yoki undan ko‘p (ikkita chiqish), past shovqin va qo‘shimcha chastotali modulyatsiya va LD ga o‘xshash tolaning dispersiya xususiyatlarining kombinatsiyasi natijasida yuzaga kelgan cso buzilishlari yo‘q. Shuning uchun u ko'pincha keng ko'lamli simli tizimlarni uzoq masofalarga uzatishda qo'llaniladi. Tashqi modulyatsiyalangan optik transmitterlar odatda YAG lazerlaridan foydalanadilar. YAG lazerlari tashqi modulyatsiya qilinganidan so'ng, chiziqlilik juda yomon va kompensatsiya qilish uchun oldingi buzilish davrlarini ishlatish kerak. Kamroq dispersiyaga ega bo'lganligi sababli, YAG optik uzatgichi asosan 1550 nm optik tolali tarmoqlarda ishlatiladigan 1550 nm to'lqin uzunligi optik tola uchun juda mos keladi. YAG yorug'ligi 1550nm optik tolali tarmoqda uzatiladi, bu esa kuchaytirish va o'rni uchun ishlatilishi mumkin. 1550nm optik tolali kichik zaiflashuvga ega (0,25db/km), shuning uchun YAG optik uzatgichi ultra uzoq masofaga uzatish uchun ishlatilishi mumkin. Tashqi modulyatsiyalangan optik transmitter 1310nm optik tolali tarmoqda qo'llaniladi va uzatish masofasi 50 kilometrga yetishi mumkin, bu ham to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan optik transmitterning uzatish masofasidan tezroq. Biroq, tashqi modulyatsiyalangan optik uzatgichlar qimmat va qisqa masofaga uzatish uchun optik tolali tarmoqlar kamdan-kam hollarda tashqi modulyatsiyalangan optik transmitterlardan foydalanadi.
4. Optik uzatgichning texnik ko'rsatkichlari
Optik transmitterning texnik ko'rsatkichlari optik transmitterni tanlash uchun asos bo'lib, optik transmitterning yaxshi ishlash parametrlari butun kabel televideniesi tizimining yaxshi texnik ko'rsatkichlariga bevosita ta'sir qiladi.
5. Optik uzatgichni tanlash
Kabel televideniesi mutaxassislari uchun optik uzatgichlarning tarkibi, ishlash printsipi va ishlash parametrlarini tushunish va o'zlashtirish juda muhim, chunki faqat optik uzatgichlarning asosiy ishlash tamoyillari va texnik ishlash ko'rsatkichlarini o'zlashtirish orqali optik uzatgichlardan samarali va oqilona foydalanish mumkin. Yaxshi kundalik parvarishlash.
Hozirgi vaqtda optik transmitterlarning ko'plab xorijiy va mahalliy ishlab chiqaruvchilari mavjud. Optik transmitterlarning ko'proq turlari mavjud va ishlash ko'rsatkichlari va mustaqil narxlar ham juda farq qiladi. Oqilona tanlov optik tolali tarmoq sifatini ta'minlash va tarmoq qurilishi narxini pasaytirish uchun katta foyda keltiradi. Yuqori ishlash-narx nisbati, ishonchli sifatni ta'minlash tizimi va yaxshi sotuvdan keyingi xizmat ko'rsatish kafolati - bu optik uskunani tanlashdir.
