Общо описание ФОЛ
В оптична технология се основава на принципа за използване на светлина като основен източник на информация. Светлината е много по-лесно да се предават на дълги разстояния с по-ниски загуби от електрически ток. Освен това е много по-малко податливи на електромагнитни полета и е в състояние да предават поръчки за повече информация. самите оптични линии, които не са източници на електрически шум.
С влакна се предава електромагнитно лъчение в оптичния диапазон от дължини на вълните, съответстващи на честоти 1014-1015 Hz, което осигурява много висока честотна лента и производителност.
Висока имунитет шум се дължи на оптични влакна, които в природата и промишлеността практика няма източници на електрически и магнитни интензитет област, които могат да се променят условията на разпространение на светлинния импулс във влакното. Освен това, най-често оптични кабели не съдържат метални елементи, така че проблемите, свързани с потенциалната разлика между подовете и сгради, с бездомни течения в почвата, и така нататък. П. не възниква. Оптичните системи имат почти пълна електрическа изолация, не се страхуват от висока влажност на въздуха, не се нуждаят от оборудване, което ги предпазва от течове, аварии и къси съединения. Полупроводникови леки предаватели и приемници имат достатъчно висока стабилност.
Известно е, че най-малко загуби светлината се разпространява във въздуха в стъклото. Например, модерни влакна имат затихване на 0,2 db / km, което дава дължина 100 m 0,02dB затихване. В същото дължината модерен висок електрически кабел има симетрична отслабване на около 20db, т.е.. Д. 1000 пъти по-големи.
Първоначално, оптичното влакно се използва в военнопромишления комплекс. Всички съвременни постижения Фол длъжни да активното развитие на оръжия в средата и в края на миналия век. Имунитетът на електромагнитни смущения FOCL и висока скорост на предаване на информация, причинени тяхното използване в комуникацията между измервателни комплекси и командни системи, които са включвали компютър. Според чуждестранни източници 80-те години. около 5000 индивидуални оптични връзки с обща дължина от 150 км между компютрите, използвани като част от комплекс команда MX ракета система осигурява прехвърляне на информация със скорост 3.2 Mbit / и [1].
Разбира се, че е невъзможно да се премине през оптична връзка напрежение за устройствата, които работят, като използват PoE да се използва оптична трудно и скъпо активен оптоелектронни оборудване, оптични кабели и производство приемо технология по-трудно и по-скъпо да се работи с оптична причинява повишените изисквания спрямо уменията и културата на производствения персонал. Когато се работи с оптична връзка е необходимо да се вземе предвид застаряването на влакното под влияние на влагата и трудно гама-лъчение.
Блоковата схема на един оптични комуникационни линии, показани на фиг. 1.
Оптичния предавател (оптичен предавател) и оптичния приемник (оптичен приемник) са маркирани с пунктирана линия. В точка 1 светлинния сигнал се появява в точка 2 светлинен сигнал изчезва.
Когато предавателя и приемника са структурно комбинирани в едно устройство - радиостанцията или приемопредавател (transciever), - два оптични imeeyuschee адаптер за свързване на две оптични влакна. Ето защо картата за компютърна мрежа има изход адаптер за двете оптични влакна: една светлина навлиза на картата, от друга страна излиза от него.
Фигурата показва зависимостта на разстоянието, с което informtsiya предава от неговата скорост на предаване при използване на загубите на кабелни 2,7 db / km и излъчващ светлина диод с дължина на вълната от 0.84 цт и 0.03 цт ширина спектрална линия:
1 - вълна с пристъпи профил
2 - светловоден с градиентен профил
Намаляването на кабел отслабване и подобряване на системата за доставка, води до увеличаване на дължината на предаване. Необходимо е да се коригира връзка на фотодетектора с лек за употреба, което намалява до минимум загубата на отражение, например чрез използване на "анти-отразяващ" слой между крайната LED и фотодетектор прозореца.
Оптоелектронни устройства за оптичен
FOCL строителство в сегашния си вид е станало възможно благодарение на огромен пробив в развитието на полупроводникови оптоелектрониката, тъй като 60-те години. на миналия век.
Ако говорим за източници на светлина, е необходимо да се отбележи създаването на полупроводникови лазери са повърхност излъчваща вертикален резонатор кухина. Това дълга дължина на вълната VCSEL-лазер (вертикална кухина повърхността на светене Laser), които са чудесна алтернатива на по-скъпи традиционните механични (ръб излъчване) лазери, Fabry-Perot лазери и DFB (Разпределени обратна - DFB).
DFB лазери и Фабри-Перо често изискват специални оптични елементи (свързване), за да влезе в влакното на лъча образувани с елипсовиден профил и широк модел лъч (широк отклонение), което усложнява монтажа на оптични системи и увеличава тяхната цена.
Полупроводникови лазери VCSEL е оформена с тесен лъч радиация модел (ниско отклонение) и симетричен профил.
VCSEL лазер резонатор е разположена перпендикулярно на субстратната повърхност, като улеснява тестване на лазери в производствения процес, и като резултат намаляване на разходите за тяхното сглобяване. В момента неговата цена е около $ 2.
През 80-те години. Tomsk NIIPP разработи серия от LED за обхвата 0, 85 микрона и 1.3 микрона в корпуси, представляващи единна гнездо оптичен конектор. Тези диоди се характеризират с 8-15 НЧ скорост, директни токове - до 50 mA, високата линейността на светлина настоящите характеристики на излъчване на диаметъра на площ - 200 тМ, въведени в изхода оптични влакна - 0.02-0.5 вата.
Физико-техническия институт. Ioffe разработен singlemode и многорежимните лазери с дължина на вълната от 1.3 микрона с висока мощност при ниски токове помпа с малка ширина на обвивката на спектъра. За лазери с един режим влакна прилагат в 0.5-10 MW мощност беше помпа токове 30-250 УО и ширина 10-15 нм спектрална обвивка. Многомодовото лазери с дължина на вълната от 1.3 микрона осигуряват вход радиация мощност до 50 MW при помпа токове до 600 mA.
За използване в Рефлектомери развиват бързо пикосекундни лазери с дължина на вълната от 0.8 микрона и 1.3 микрона, за да се гарантира продължителността на импулса на 6-30 к.с. при мощност до 500 MW. LPI създаден в единичен режим лазер с дължина на вълната от 1.3 микрона, предвидени мощност на излъчване въведена в влакна единица от 1,5 MW оптичен при работен ток 80 тА. Модулът има равнинна структура, малки по размер, осигури изход радиация чрез рязане режим влакна [2].
Най-често се използва полупроводников материал за светлинни източници за оптичен е твърд разтвор на Ga 1-х Al Х, наслагване радиация диапазон 0,63-0,94 m. Полупроводникови диоди, излъчващи светлина, базирани на Ga 1-х Al Х имат обикновено малка мощност на излъчване, позволява да се въведе в оптичен мощност 1mW и в зависимост от състава имат ширина на линията на емисиите от 2540 пМ и живот на 10 от 5-10 6 часа. Полупроводникови лазери с двойно heterostructure основава на галиев арсенид lase при дължини на вълните 0,83-0,94 цт. Отместване ивици необходимо лазер дължина на вълната не съвпада с линия на абсорбция на хидроксилни групи ОН влакно [3].
Сериозен недостатък на полупроводникови лазери (не само на вътрешния пазар) е най-ниско MTBF (издръжливост) и спад в производителността - намаляване на мощността по време на работа.
Ако говорим за приемниците на оптични лъчения - фотодиоди, технологията на производството им също е усъвършенствал в рамките на MIC. Водеща изследователски институт за развитие на фото детектори е на Института по приложна физика (NIIPF). Епитаксиално структура за фотодетектори изготвено NIIPF отглежда "Giredmet" Mintsvetmet [2].
Като цяло, в оптични комуникационни линии са използвани като лавина фотодетектори и р-в фотодиоди. Фотодетектори за оптични влакна трябва да се високоскоростен да има висока стойност на честотната лента продукт с фактор лавина умножение, имат ниски нива на излишък шум (за DL), за да бъде бърз, имат малък капацитет, малки тъмно ток, да е стабилна на външни влияния, има максимална чувствителност на дължина емитер дължина на вълната и дълъг експлоатационен живот, както и да предостави възможността да съответства на следващия етап на усилвателя.
Прилагането на тези противоречиви искания е създал серия от фотодиоди в шкафове, подходящи за свързване към оптична връзка със следните параметри:
- силициев р-I-N фотодиоди - текущата чувствителност на 0,4-0,5 A / W дължини на вълните - 0.85 микрона, скоростта - 1-10 НЧ, тъмно ток - 2-10 НС при работно напрежение от 5 V (24);
- ПИН фотодиоди са хетероструктури базирани на InGaAsP / INP с работни дължини на вълните на 1,3 и 1,55 микрона, текущата чувствителността на 0,6-0,9 A / W, 0,07-0,3 НЧ скоростта, тъмно ток 0,1- 5 НС при работно напрежение 5-10 V;
- Германиеви лавина фотодиоди работни дължини на вълните на 1.3 микрона и 1,55 микрона с текущата чувствителност на 6014 A / W, шум плътност на тока (5-10) 10-12 A / Hz 1/2, 0,1-0.6 скорост НЧ , 0,6-2 PF капацитет при работно напрежение на 30-100 V;
- photoreceiving устройство с р-и-п FET с работни дължини на вълните на 1.3 и 1.55 микрона, 170-700MGts честотна лента, чувствителност от -36 до 43 стока.
По този начин, от началото на 90-те години. имахме нужда оптоелектронни елементната база за създаването на оптична линия е създадена в страната. Developments са въведени в производство и са били използвани в производството на битова техника за оптична, локални мрежи, кабелна телевизия и други комуникационни линии [2].