Вернуться   •   Содержание книги   •   Скачать   •   Дальше

Волоконная оптика. Теория и практика
Дэвид Бейли, Эдвин Райт

6.9. Модули приемников света

6.9.1. Основные элементы приемника

Основными элементами приемника являются:

а) детектор для преобразования полученного светового сигнала в электрический;
б) усилитель для увеличения электрического сигнала до уровня, с которым его можно обработать;
в) демодулятор или схемы принятия решений для извлечения из входного сигнала оригинальных данных.

Мы видели, что лавинные фотодиоды включают в себя внутреннее усиление, поэтому эти устройства комбинируют функции а) и б).

6.9.2. Усилители

Обычные световые сигналы, достигающие волоконно-оптического приемника, могут быть мощностью всего в один микроватт. Использование для обнаружения такого сигнала p-i-n-диода с чувствительностью 0,6 А/Вт создало бы выходной ток около 600 наноампер. Его необходимо усилить и преобразовать в напряжение для последующей обработки.

Усилители бывают четырех видов в зависимости от типа входного транзистора (полевой или биполярный) и конфигурации усилителя, независимого от высокого сопротивления или трансимпедансного.

Усилитель с высоким (входным) сопротивлением дает высокое усиление, но он может насыщаться сравнительно слабым входным сигналом. Трансимпедансный усилитель использует для снижения усиления отрицательную обратную связь, как показано на рис. 6.14. Это дает усилителю увеличенный динамический диапазон, большую полосу пропускания, но меньшую чувствительность.

Конфигурации оптоволоконного усилителя с высоким сопротивлением Конфигурации трансимпедансного оптоволоконного усилителя

Рис. 6.14. Конфигурации усилителя

Параметры лавинных и p-i-n-фотодетекторов для различных скоростей передачи данных до усилителя показаны на рис. 6.15. Можно видеть, что у лавинного диода чувствительность выше на всех скоростях. Усилитель на полевых транзисторах (FET) дает большую чувствительность на меньших скоростях, тогда как биполярные усилители имеют большую пропускную способность на более высоких скоростях. Показанный квантовый лредел относится к минимальной энергии, которую можно зафиксировать из-за статистической природы обнаружения фотонов и механизмов образования пар носителей.

В некоторых конструкциях усилитель монтируется на одном чипе с фотодиодом. Это увеличивает уровень сигнала без снижения отношения мощностей сигнал/шум. Внешние усилители, напротив, всегда добавляют шум и снижают отношение сигнал/шум.

Параметры уровня сигнала до усилителя

Рис. 6.15. Параметры до усилителя

6.9.3. Оформление приемников

При оформлении приемников нужно решить механические, электрические и оптические проблемы. Главной механической заботой является соединение волокна с самим модулем приемника, используя стандартный промышленный корпус такой, как DIP. Электрический интерфейс должен обеспечивать требуемые фотодетектором, усилителем и схемой детектора спряжения смещения, а также контроль усиления и выходные требования. Оптический интерфейс проще, чем у передатчиков, поскольку площади детекторов больше диаметров большинства волокон, и в соединении волокна с детектором собирается достаточное количество света. Некоторые модули используют для непосредственного подключения к детектору волоконные коннекторы в корпусе или большие многомодовые волокна для сбора световых лучей из маленького сердечника одномодового волокна.

Вернуться   •   Содержание книги   •   Скачать   •   Дальше