Оптичні приймальні пристрої

1. Загальні відомості

Функцією оптичного приймального пристрою (ОПрП) є оптична демодуляція, або перетворення оптичних імпульсів в електричні сигнали з їх подальшим підсиленням та обробкою (регенерацією, фільтрацією і т.ін.). Приймальні пристрої ВОСП, подібно радіочастотним аналогам можна поділити на три групи: пристрої з попереднім оптичним підсилюванням, з гетеродинним прийомом, з прямим (або безпосереднім) детектуванням. Кожний з методів детектування забезпечує певну чутливість приймального пристрою під час перетворення світла в електричний струм та у подальшій обробці електричного сигналу.

Під чутливістю приймального пристрою розуміють мінімальну потужність оптичного сигналу на вході фотодетектора, що забезпечує необхідну якість прийому, яка оцінюється відношенням сигналу до шуму в аналогових системах та ймовірністю помилки у цифрових системах. Найбільшу чутливість забезпечують пристрої з безпосереднім оптичним підсилюванням та з гетеродинним прийомом.

У ВОСП нових поколінь, системах кабельного телебачення, системах великої протяжності (трансокеанічні, трансконтинентальні) передбачене використання оптичних підсилювачів (ОП). Використання ОП дозволить поліпшити технічні характеристики ВОСП (енергетичний потенціал, довжину регенераційної дільниці). Оптичні підсилювачі використовуються як попередні підсилювачі фотоприймальних пристроїв, як лінійні підсилювачі-ретранслятори, підсилювачі потужності в оптичному передавальному пристрої.

Розроблені оптичні підсилювачі таких типів: напівпровідникові оптичні підсилювачі, волоконно-оптичні підсилювачі. Напівпровідникові оптичні підсилювачі мають малі розміри, енергоспоживання, вони можуть ефективно поєднуватись з елементами інтегральної оптики. Волоконно-оптичні підсилювачі мають кращі характеристики у порівнянні з напівпровідниковими оптичними підсилювачами, але вони досить складні та мають більшу енергоємність. Оптичними напівпровідниковими підсилювачами є напівпровідникові лазерні підсилювачі та оптичні транзистори. Оптичний транзистор – активний оптоелектронний прилад, заснований на власній оптичній бістабільності, управляється оптичним випромінюванням. Цей прилад може виконувати функції комутатора, осередка пам’яті, підсилювача, обмежувача. Усі ці функції виконуються в оптичному діапазоні.

Для волоконних підсилювачів використовуються такі ефекти:

- підсилення оптичних імпульсів у світловодах з показником заломлення, що періодично змінюється;

- підсилення лазерного випромінювання внаслідок примусового комбінаційного розсіювання (ПКР).

При розповсюдженні оптичного імпульсу по світловоду, в якому створена поступальна низькочастотна хвиля змінення коефіцієнта заломлення, потужність імпульсу світла може збільшитись у декілька разів, за умови, що групова швидкість імпульсу, що розповсюджується, співпадає з фазовою швидкістю хвилі показника заломлення. Крім підсилення цього разу виникає також звуження оптичного імпульсу, що зменшує дисперсію у волоконному світловоді.

В останні роки практично вирішена проблема підсилення оптичних імпульсів з використанням ПКР у другому та третьому вікнах прозорості. Для забезпечення підсилення у волокно одночасно з сигналом,що підсилюється вводиться випромінювання накачування з меншою довжиною хвилі. ............