Навигация
Модулятори оптичних сигналів
13643
знака
2
таблицы
6
изображений
Модулятори оптичних сигналів
Вступ
Однією з найважливіших задач волоконної оптики в зв'язку є модулювання оптичних сигналів, яка потребує використання різніх фізичніх ефектів.
Нижче будуть розглянуто використання акустооптичних і електрооптичних ефектів.
1. Акустооптичнi модулятори
Акустооптичнi модулятори широко використовуються у волоконній оптиці завдяки трьом основним властивостям: можливості переключення луча по двох напрямках; модуляції інтенсивності оптичного променя; можливості зсуву оптичної частоти.
Принцип дії акустооптичного модулятора заснований на залежності показника заломлення ряду оптично прозорих матеріалів від зовнішнього тиску.
Такими матеріалами є 
(диоксид телуру), 
(ниобат літію) і 
(молибдат свинцю). У модуляторах тиск створюється акустичними хвилями (рис. 1), якi генеруються п'єзоелектричним перетворювачем і утворюючими ряд горизонтально орієнтованих ліній з однаковим показником заломлення, так звана дифракційна решітка Брегга.
Рисунок 1 – Дифракційна решітка Брегга
Дана решітка забезпечує часткове відбиття вхідного променя і переміщається з акустичною швидкістю 
.
При цьому вхідний і вихідний промені мають той самий кут 
нахилу до поверхні, однак новий напрямок луча має місце тільки при визначених кутах (кутах Брегга). Коли крок решітки 
дорівнює оптичній довжині хвилі в матеріалі, досягається інтерференція всіх часткових хвиль, у цьому випадку
, (1)
де і 
– швидкість поширення і довжина акустичної хвилі;
– частота генератора акустичної хвилі; 
– кут Брегга в кристалі;
т – порядок переломленого променя; 
– довжина оптичної хвилі в повітрі; n – показник заломлення кристала, рівний 5.18 для і 5.26 для . Швидкість поширення хвилі для даних кристалів, відповідно, дорівнює 3630 м/с і 4260 м/с.
За межами кристалу найбільший інтерес представляє кут Брегга першого порядку, що може бути обчислений з вищенаведених рівнянь за допомогою закону Снеллiуса, застосованого до межи між кристалом і повітрям
(2)
Звідси видно, що в даному виразу вiдсутнiй показник заломлення, тому при фіксованій швидкості акустичної хвилі кут Брегга виявляється залежним тільки від частоти генератора акустичної хвилі й оптичної довжини хвилі. Типові кути Брегга становлять значення близько 1°, тому для поділу променів необхідно використовувати горизонтальну структуру модулятора.
Для модуляції інтенсивності відхиленого оптичного променя потужність генератора акустичних коливань повинна модулюватися по амплітуді, а переключення досягається шляхом вмикання і вимикання сигналу генератора.
При цьому інтенсивність 
дифрагованого луча пропорційна акустичної потужності, показнику якості матеріалу (М2), геометричним розмірам (L/Н), і обернено пропорційна квадрату довжини хвилі, тобто
(3)
З останнього виразу видно, що акустооптичний модулятор має нелінійну функцію перетворення (рис. 2), яка представляється зазвичай у вигляді
, (4)
де 
– частота модуляції, 
– тривалість фронту наростання акустичної хвилі.
Рисунок 2 – Нелінійна функція перетворення акустооптичного модулятора
Як видно з даної залежності, для здійснення аналогової модуляції потрібен зсув робочої точки в лінійну область, забезпечуючи тим самим необхідне значення контрастності і глибини модуляції лазерного випромінювання, що визначаються відомими виразу
, (5)
, (6)
де 
і 
– максимальна і мінімальна обмірювана інтенсивність випромінювання лазера для променя першого порядку.
У результаті акустооптичної взаємодії частота лазерного випромінювання зміщається на величину, рівну акустичній частоті 
, що зв'язано з переміщенням дифракційних ґрат і може бути використане для гетеродинного детектування, при якому відбувається точний вимір фазових параметрів. При цьому, якщо промінь спрямований проти напрямку акустичного поширення, вихідна частота вище вхідний, у противному випадку навпаки. Очевидно, що в міру збільшення частоти глибина модуляції зменшується, погіршуючи параметри системи, що використовує акустооптичний модулятор.
Похожие работы
... ією. Звичайно, можна забезпечувати збільшення кроку між каналами та існування нерівномірного кроку між ними, за рахунок цього зменшуючи рівень завад від ЧХЗ. Отже, при великих довжинах регенераційних ділянок пропускна здатність оптичного тракту визначається допустимою кількістю оптичних каналів із заданими потужностями джерел випромінювання, як добуток кількості каналів на швидкість одного з ...
... і, деякого розширення спектра випромінювання. Ці явища обмежують швидкість передачі системи. Для попередження розігріву p-n переходу ЛД вміщують в мікроохолоджувач. Окрім модуляції інтенсивності, можливі частотна та фазова модуляція оптичного випромінювання. Частоту лазера можна змінювати, використовуючи її залежність від температури активної речовини. Цей засіб, що називається термічним, ...
... быть рассчитаны по формулам: Годовая прибыль при запланированном уровне рентабельности составит: 8. Мероприятия по охране труда В данном дипломном проекте требуется разработать передающее устройство одноволоконной оптической системы передачи, рассчитанной на работу с длиной волны 0.85 мкм, которая относится к ближнему инфракрасному диапазону излучения. Поскольку передающее устройство ...
... , будет разрабатываться его принципиальная схема и электрический расчет основных узлов. 8. Мероприятия по охране труда В данном дипломном проекте требуется разработать передающее устройство одноволоконной оптической системы передачи, рассчитанной на работу с длиной волны 0.85 мкм, которая относится к ближнему инфракрасному диапазону излучения. Поскольку передающее устройство ...
0 комментариев