Sut mae'r Trosglwyddydd Optegol yn cael ei ddatblygu a'i weithio
Mae'r defnydd o donnau golau i drosglwyddo signalau teledu a gwybodaeth data yn wyddoniaeth a thechnoleg newydd a ddatblygwyd ar ddiwedd yr 20fed ganrif. Mae ei ymddangosiad wedi galluogi'r byd's diwydiant gwybodaeth i ddatblygu'n gyflym. Nawr mae'r dechnoleg trosglwyddo ffibr optegol yn datblygu ar gyflymder y tu hwnt i bobl's dychymyg. Mae ei gyflymder trosglwyddo optegol 100 gwaith yn uwch na 10 mlynedd yn ôl, ac amcangyfrifir y bydd yn cynyddu tua 100 gwaith yn natblygiad y dyfodol. Gyda datblygiad parhaus technoleg trawsyrru ffibr optegol, gellir perfformio amlblecsio, dad-amlblecsio, llwybro a newid yn y parth optegol. Gall y rhwydwaith ddefnyddio'r adnoddau lled band enfawr o ffibr optegol i gynyddu gallu'r rhwydwaith a gwireddu trosglwyddiad "tryloyw" gwasanaethau lluosog.
Mae'r system drosglwyddo optegol yn bennaf yn cynnwys trosglwyddyddion optegol, derbynyddion optegol, holltwyr optegol, ceblau ffibr optig, a chydrannau eraill.
I. Egwyddor sylfaenol trosglwyddo ffibr optegol o signalau optegol
Mae trawsyrru optegol yn dechnoleg sy'n trosglwyddo ar ffurf signalau optegol rhwng yr anfonwr a'r derbynnydd. Mae'r broses waith o drosglwyddo signalau teledu yn optegol yn cael ei chynnal rhwng y trosglwyddydd optegol, y ffibr optegol, a'r derbynnydd optegol; mae'r trosglwyddydd optegol yn yr ystafell gyfrifiadurol ganolog yn trosi'r signal teledu RF mewnbwn yn signal optegol, sy'n cynnwys trawsnewidydd trydan / optegol (Trosglwyddydd Trydan-Optigol (E / O) wedi'i gwblhau, ac mae'r signal optegol wedi'i drawsnewid yn cael ei dderbyn gan y dyfais derbyn canllaw trosglwyddo ffibr optegol (derbynnydd optegol), ac mae'r derbynnydd optegol yn trosi'r signal optegol a geir o'r ffibr optegol yn signal trydanol, felly, egwyddor sylfaenol y signal trosglwyddo optegol yw'r broses gyfan o drydanol / optegol ac optegol /. trosi trydanol, a elwir hefyd yn gyswllt optegol.
Mae'r dull trosglwyddo optegol presennol yn defnyddio modiwleiddio arddwysedd golau. Er enghraifft, mae dyfais allyrru golau laser yn allyrru golau cydlynol fel y'i gelwir gyda'r un cyfnod. Felly, mabwysiadir dull modiwleiddio sy'n newid y dwyster luminous cyffredinol. Mae'n defnyddio newid llinellol y pŵer optegol allbwn sy'n cyfateb i newid cerrynt signal mewnbwn y trawsnewidydd trydanol/optegol. nodweddiad.
Yn y Transducer Optegol-Trydanol (O/E), mae'r cerrynt allbwn yn gymesur â dwyster y signal optegol mewnbwn. Felly mae tonffurf cerrynt allbwn y trawsnewidydd optegol/trydan yn debyg i donffurf cerrynt mewnbwn y trawsnewidydd trydanol/optegol, gan gyflawni Pwrpas trosglwyddo signal.
Felly, sut mae'r ffibr optegol yn arwain y signal optegol? Ar hyn o bryd, mae'r ffibr optegol a ddefnyddir yn y system teledu cebl yn ffibr optegol silindrog, sy'n cynnwys silindr ffibr optegol a chladin ac mae'n ddeunydd gwydr cwarts. Mae'r cladin yn chwarae rôl amgáu'r golau yn dynn yn y ffibr optegol, amddiffyn y craidd, a gwella cryfder y ffibr optegol ei hun. Rôl y craidd ffibr yw trosglwyddo signalau optegol. Er bod y craidd a'r cladin yn cael eu gwneud o ddeunyddiau gwydr cwarts, mae gwahaniaethau yng nghyfansoddiad dopio'r ddau yn ystod y cynhyrchiad, sy'n arwain at fynegeion plygiannol gwahanol (y craidd yw 1.463 ~ 1.467, a'r cladin yw 1.45 ~ 1.46), wrth gwrs, mae hefyd yn gysylltiedig â'r gwahanol ddeunyddiau a ddefnyddir. Pan fydd y ffynhonnell golau a allyrrir gan y laser yn mynd i mewn i graidd y ffibr, pan fydd y golau'n mynd i mewn i ryngwyneb y cladin, cyn belled â bod yr ongl ddigwyddiad yn fwy na'r ongl gritigol, bydd cyfanswm yr adlewyrchiad yn digwydd yn y craidd, a'r golau ni fydd yn gollwng i'r cladin. Bydd y signal optegol yn y craidd yn parhau i luosogi'n ddi-dor nes iddo gael ei gyfeirio at y derbynnydd optegol. Y broses hon yw'r egwyddor sylfaenol o drosglwyddo signal optegol mewn ffibr optegol.
II. Afluniad mewn trosglwyddiad optegol
Pan fydd golau'n cael ei drosglwyddo mewn ffibr optegol, bydd rhywfaint o afluniad hefyd yn digwydd. Mae'r rhesymau dros yr afluniad fel a ganlyn:
(1) Yn y system trawsyrru ffibr optegol, oherwydd aflinolrwydd nodweddion trosi trydanol / optegol y laser lled-ddargludyddion, mae'r signal optegol allbwn yn anghyson â newid y cerrynt cyffroi, gan arwain at ystumio, a elwir yn ystumiad modiwleiddio. Ni chaniateir i werth mynegai modiwleiddio M fod yn rhy fawr. Mae angen dewis trosglwyddydd optegol gyda pherfformiad uchel a thechnoleg prosesu cyn ystumio cryf. Mae'r dechnoleg prosesu cyn-ystumio yn defnyddio dyluniad artiffisial i gynhyrchu rhag-ystumio i wella'r llinoledd modiwleiddio, er mwyn dileu a lleihau'r system trawsyrru ffibr optegol. Pwrpas CSO a CTB.
(2) Yn y system drosglwyddo optegol, gan nad oes gan y mwyhadur RF gyrru a'r mwyhadur RF sy'n derbyn fawr o siawns o ystumio, gall y ffotodiode PIN llinellol anwybyddu'r ystumiad bach oherwydd nad yw lefel y signal yn rhy uchel. Y prif reswm yw ystumio nodweddion modiwleiddio laser lled-ddargludyddion a gwasgariad ffibr.
(3) Pan fydd y laser yn modiwleiddio dwyster y golau, bydd tonfedd y golau yn newid, a bydd modiwleiddio amledd ychwanegol yn ymddangos, a fydd yn ehangu amledd y signal ac yn achosi effaith chirp, a amlygir yn bennaf fel ystumiad CSO.
(4) Bydd nodweddion gwasgariad y ffibr optegol yn achosi gwahaniaethau yn yr oedi grŵp o donfeddi gwahanol, gan arwain at ystumio a achosir gan amseroedd cyrraedd anghyson yn y derfynell, ystumiad CSO yn bennaf.
Mae'r ystumiad a gynhyrchir yn y system drosglwyddo ffibr optegol yn afluniad CSO yn bennaf, ac mae gradd ystumiad CTB yn llawer llai nag ystumiad CSO. Er mwyn sicrhau ansawdd trosglwyddo'r system a gwneud cymhareb cludwr-i-sŵn y system a pherfformiad ystumio o fewn ystod resymol, mae'r mesurau a gymerir yn ddangosyddion cyffredinol Defnyddio CNR i gydbwyso dangosyddion CSO a CTB. Os byddwch yn cynyddu neu'n gostwng y gwerth CNR gan 1dB, yna bydd y CSO yn dirywio neu'n gwella 1dB, a bydd y mynegai CTB yn dirywio neu'n gwella gan 2dB.
III. Egwyddorion gweithio'r trosglwyddydd optegol
Y ddyfais optegol bwysicaf yn y trosglwyddydd optegol yw'r laser lled-ddargludyddion. Mewn gwirionedd, deuod laser (LD) ydyw. Wrth gwrs, nid yw rhai yn defnyddio deuodau laser ond yn defnyddio deuodau allyrru golau lled-ddargludyddion (Deuod Allyrru Golau, LED). o.
Yn gyffredinol, mae trosglwyddydd optegol 1310nm yn mabwysiadu modd modiwleiddio uniongyrchol (modiwleiddio band ochr-osgled olion, modd VSB-AM). Ei swyddogaeth yw trosi signalau trydanol yn signalau optegol, y gellir eu cyflawni trwy newid cyflenwad pŵer y laser wedi'i chwistrellu trwy gylched allanol. Gall y gylched rhagfarn y mae'n ei gosod ddarparu'r cyflenwad pŵer rhagfarn gorau ar gyfer y laser. Bydd gan y laser allbwn pŵer gwahanol pan fydd y cerrynt gogwydd yn wahanol. Er mwyn sicrhau allbwn sefydlog o bŵer optegol, dylid dylunio cylched rheoli awtomatig ar gyfer pŵer optegol a thymheredd laser, Megis y defnydd o ficrogyfrifiaduron i gyflawni'r cyflwr gweithio gorau o reolaeth awtomatig y trosglwyddydd optegol.
Defnyddir laserau yn eang fel osgiliaduron optegol (hy, dyfeisiau allyrru golau), sy'n dibynnu ar y rhyngweithio rhwng cyflwr ynni'r deunydd cyfrwng laser a golau.
Er mwyn i'r laser weithio, rhaid bod rhywfaint o gerrynt. Mae yna berthynas benodol rhwng maint y cerrynt hwn a dwyster y golau. Pan gynyddir y presennol, mae dwyster y golau yn cynyddu'n sydyn. Mae hyn yn dangos bod y laser wedi dechrau gweithio. Mae hyn yn gwneud i'r laser weithio. Gelwir y cerrynt yn gerrynt trothwy. Y lleiaf ydyw, y gorau, oherwydd mae eisoes wedi galluogi'r laser i weithio. Os bydd y cerrynt trothwy yn parhau i gynyddu, bydd y parth dirlawnder allbwn yn cael ei ffurfio. Pan fydd cerrynt y parth dirlawnder yn cyrraedd gwerth penodol, bydd y signal yn cael ei drosglwyddo. O ran y pŵer sydd ei angen ar gyfer trosglwyddo ffibr optegol, gall pŵer allbwn sawl megawat yn y rhanbarth llinellol fodloni gofynion trosglwyddo signalau a gwybodaeth pellter hir. Yn ogystal â faint o ddwysedd golau, mae ansawdd trosglwyddo golau hefyd yn gysylltiedig â phroblemau megis sbectrwm a sŵn.
Nid yw'r sbectrwm aml-donfedd yn addas ar gyfer trosglwyddo signalau analog o ansawdd uchel. Hyd yn oed os yw'n gweithio mewn un modd, mae lled ei sbectrwm allyriadau. Po gulach yw'r lled, y puraf y daw'r don ysgafn a'r mwyaf cydlynol o ran amser y daw. Hynny yw tonnau ysgafn gyda chydlyniad da. Nid oes angen lensys a dyfeisiau eraill ar y ton ysgafn gyda chydlyniad da i'w gydgyfeirio i mewn i fan bach, ac mae'n fwy addas ar gyfer nifer yr achosion o ffibrau optegol.
IV. Egwyddorion gweithio'r derbynnydd optegol
Prif gydran y derbynnydd optegol yw'r ffotodetector, hynny yw, y ffotodiode sensitifrwydd uchel (PIN). Mae'r ffotodiode yn defnyddio effaith ffotodrydanol y lled-ddargludydd i gwblhau canfod y signal optegol fel bod y signal optegol yn cael ei adfer i'r signal teledu RF, ac yna'r signal RF Ar ôl ymhelaethu a rheolaeth lefel AGC, mae'r signal RF cymwys yn allbwn ar gyfer y dosbarthiad rhwydwaith.
Prif dechnolegau derbynyddion optegol yw C/N, C/CTB, a C/CSO. Mae'r tri dangosydd technegol hyn i gyd yn cael eu pennu gan berfformiad y modiwl trosi ffotodrydanol. Yn achos yr un mewnbwn pŵer optegol, mae lefel RF yr allbwn trosi yn wahanol. Pan fydd effeithlonrwydd trosi'r modiwl ffotodrydanol yn uchel, ei bŵer allbwn Hyd yn oed os yw'r lefel yn uchel, mae'r mynegai gwerth C / N a ddygir ganddo yn dda, ac i'r gwrthwyneb, mae'r mynegai gwerth C / N yn gwaethygu. Mae dau ddangosydd technegol C/CSO a C/CTB yn cael eu pennu gan llinoledd y modiwl ffotodrydanol. Mae modiwlau ffotodrydanol o ansawdd uchel yn caniatáu ystod pŵer derbyn ehangach o dan yr un dangosyddion C / CSO a C / CTB.
V. Rhagolygon datblygu dyfeisiau optegol
Gyda'r diweddariad parhaus o dechnoleg trosglwyddo ffibr optegol mewn rhwydweithiau band eang a gwelliant parhaus gwasanaethau aml-swyddogaethol, mae'r gofynion ar gyfer nodweddion trosglwyddo dyfeisiau optegol a ffibrau optegol yn mynd yn uwch ac yn uwch. Mae'r oes o ffibrau optegol yn disodli gwifrau copr yn dod o'r diwedd. Gydag ôl troed yr oes wybodaeth Gyda'r dyfodiad, mae rhagolygon datblygu technoleg trawsyrru optegol yn eang iawn.
Dewis a defnyddio trosglwyddydd optegol
Y trosglwyddydd optegol yw offer craidd y system drosglwyddo cebl optegol. Ei swyddogaeth yw modiwleiddio'n optegol y mewnbwn signal trydanol teledu cebl amledd radio i'r trosglwyddydd optegol i gyflawni trawsnewid trydanol ac optegol (E/O), ac anfon signalau optegol parhaus, sefydlog a dibynadwy i'r system cebl optegol. Y mathau o drosglwyddyddion optegol sydd ar y farchnad ar hyn o bryd: yn ôl eu gwahanol ddulliau modiwleiddio, fe'u rhennir yn ddau fath: trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n uniongyrchol a throsglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n allanol. Defnyddir trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n uniongyrchol yn bennaf mewn systemau ffibr optegol 1310nm, a defnyddir trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n allanol yn bennaf mewn systemau ffibr optegol 1550nm. Ni waeth a yw'n drosglwyddydd optegol wedi'i fodiwleiddio'n uniongyrchol neu wedi'i fodiwleiddio'n allanol, mae ei gydran graidd yn cynnwys laserau.
Modiwleiddio'r trosglwyddydd laser yn uniongyrchol
1. Cyfansoddiad
Mae cyfansoddiad y trosglwyddydd optegol modiwleiddio uniongyrchol, yn ychwanegol at yr elfen graidd cydrannau laser DFB, mae cyflenwad pŵer, mae cylched rhagfarn laser, cylched cychwyn araf laser, cylched amddiffyn gorlwytho a cylched amddiffyn gyriant, rheoli pŵer a cylched rheoli oeri, golau cylched canfod, cylched iawndal ystumio, sglodyn ffotodetector (PIN) (ar gyfer canfod pŵer optegol a rheoli pŵer awtomatig), oergell lled-ddargludyddion a thermistor ar gyfer rheoli tymheredd awtomatig dwy ffordd (ATC), ac ati.
2. Proses weithio
Signal mewnbwn y trosglwyddydd optegol yw'r signal amledd radio teledu (RF). Ar y pen blaen, mae signalau RF lluosog yn cael eu cymysgu i mewn i un signal gan amlblecsydd ac yna'n cael eu hanfon at fewnbwn y trosglwyddydd optegol. Ar ôl cael ei chwyddo gan preamplifier, mae'n cael ei reoli'n electronig gwanhau, iawndal ystumio, a rheolaeth lefel pŵer awtomatig. , Ac yna gyrru'r sglodyn laser i berfformio modiwleiddio trydanol / optegol, a throsi'r signal trydanol yn signal modiwleiddio optegol. Gall ychwanegu ynysydd optegol at y pen allbwn leihau dylanwad y don golau adlewyrchiedig o'r cebl optegol ar y laser yn fawr. Anfonir y signal optegol i'r cebl optegol trwy'r cymal symudol optegol, ac mae'r signal optegol yn cael ei drosglwyddo i bob pwynt optegol trwy'r cebl optegol.
Gellir gweld bod pŵer trawsyrru ac ystumiad aflinol y laser yn dibynnu ar y cerrynt rhagfarn (IO), felly mae gan y trosglwyddydd optegol gylched gogwydd a chylched iawndal ystumio'r laser i sicrhau sefydlogrwydd y mynegai aflinol a'r allbwn trosglwyddo.
Pan fydd tymheredd y laser yn cynyddu, bydd y trothwy yn cynyddu, bydd dwyster golau allbwn dirlawn yn gostwng, a bydd ystod llinol y gromlin DP yn gostwng (hynny yw, bydd yr ystod hunan-dynamig 2 yn gostwng). Er mwyn sicrhau bod y trosglwyddydd optegol bob amser yn gweithio'n normal, rhaid sicrhau bod y laser yn gweithio ar dymheredd cyson (yn gyffredinol 25graddC). Mae'r oerach lled-ddargludyddion a'r thermistor a ddefnyddir ar gyfer rheoli tymheredd awtomatig dwy ffordd (ATC) y trosglwyddydd optegol yn sicr o weithio ar dymheredd cyson o 25graddC.
Mae microbrosesydd yn y trosglwyddydd optegol, ac mae data cyflwr gweithio gorau'r laser yn cael ei storio yn y sglodion. Gellir cychwyn y laser yn araf a gellir datgysylltu'r cerrynt gyriant teledu RF yn awtomatig i amddiffyn y laser. Mae'r switshis amrywiol ar banel blaen y trosglwyddydd optegol yn cael eu rheoli gan ficrobrosesydd.
Bydd newidiadau tymheredd a heneiddio dyfeisiau yn achosi newidiadau yn effeithlonrwydd trosi cerrynt laser ac ffotodrydanol. Os ydych chi am reoli pŵer allbwn optegol y laser yn gywir, dylech ei ddatrys o ddwy agwedd: un yw rheoli cerrynt rhagfarn y laser fel ei fod yn olrhain y trothwy yn awtomatig. Mae newid cerrynt yn sicrhau bod y laser bob amser yn gweithio yn y cyflwr rhagfarn gorau; yr ail yw rheoli osgled y cerrynt modiwleiddio laser i ddilyn y newid yn yr effeithlonrwydd trosi trydanol ac optegol yn awtomatig. Mae rheolaeth pŵer awtomatig yn cwblhau'r ddwy dasg uchod i sicrhau bod y laser yn allbynnu pŵer optegol cywir.
Trosglwyddydd optegol wedi'i fodiwleiddio'n allanol
Mae'r trosglwyddydd optegol wedi'i fodiwleiddio'n allanol yn cynnwys y modulator allanol, laser, cylched rheoli laser, cylched rheoli modiwleiddio, microbrosesydd, cylched cyn-ystumio, ffotosynhwyrydd, gwanhau signal RF, mwyhadur, cyflenwad pŵer, ac ati.
3. Cymharu trawsyrwyr optegol modiwleiddio uniongyrchol a modiwleiddio allanol
Defnyddir trosglwyddyddion modiwleiddio uniongyrchol yn bennaf ar gyfer laserau DFB. Mae gan laserau DFB llinoledd da a gallant gael gwell gwerthoedd CTB a CSOheb iawndal cylchedau cyn-ystumio. Fodd bynnag, oherwydd modiwleiddio uniongyrchol, mae modiwleiddio amlder ychwanegol a dangosyddion ystumio aflinol (yn enwedig gwerth CSO) yn anodd bod yn uchel iawn.
Mae gan drosglwyddydd DFB berfformiad sefydlog, strwythur syml, a phris isel, felly fe'i defnyddir yn eang.
Yn gyffredinol, nid yw pŵer y trosglwyddydd optegol modiwleiddio uniongyrchol yn rhy fawr, o fewn 18nw, felly, mae'r pellter trosglwyddo yn gyfyngedig, ac fe'i defnyddir yn gyffredinol mewn rhwydweithiau dosbarthu lleol a rhwydweithiau trawsyrru cebl optegol lefel trefgordd. Defnyddir y math hwn o drosglwyddydd optegol yn bennaf mewn rhwydweithiau ffibr optegol 1310nm, ac mae gwanhad ffibr optegol 1310nm yn 0.35db/km, felly nid yw'r pellter trosglwyddo uchaf yn fwy na 35 cilomedr.
Trosglwyddydd optegol wedi'i fodiwleiddio'n allanol: pŵer allbwn uchel, hyd at 2×20mw neu fwy (dau allbwn), sŵn isel, a dim afluniad cso a achosir gan gyfuniad o nodweddion modiwleiddio amledd ychwanegol a gwasgariad ffibr tebyg i LD. Felly, fe'i defnyddir yn aml wrth drosglwyddo systemau gwifrau ar raddfa fawr yn bell. Yn gyffredinol, mae trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n allanol yn defnyddio laserau YAG. Ar ôl i laserau YAG gael eu modiwleiddio'n allanol, mae'r llinoledd yn wael iawn, a rhaid defnyddio cylchedau cyn-ystumio i wneud iawn. Oherwydd ei wasgariad llai, mae trosglwyddydd optegol YAG yn addas iawn ar gyfer ffibr optegol tonfedd 1550nm, a ddefnyddir yn bennaf mewn rhwydweithiau ffibr optegol 1550nm. Mae golau YAG yn cael ei drosglwyddo yn y rhwydwaith ffibr optegol 1550nm, y gellir ei ddefnyddio ar gyfer ymhelaethu a chyfnewid. Mae gan y ffibr optegol 1550nm wanhad bach (0.25db / km), felly gellir defnyddio trosglwyddydd optegol YAG ar gyfer trosglwyddo pellter hir iawn. Defnyddir y trosglwyddydd optegol wedi'i fodiwleiddio'n allanol yn y rhwydwaith ffibr optegol 1310nm, a gall y pellter trosglwyddo gyrraedd 50 cilomedr, sydd hefyd yn gyflymach na phellter trosglwyddo'r trosglwyddydd optegol modiwleiddio uniongyrchol. Fodd bynnag, mae trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n allanol yn ddrud, ac anaml y mae rhwydweithiau ffibr optegol ar gyfer trosglwyddo pellter byr yn defnyddio trosglwyddyddion optegol wedi'u modiwleiddio'n allanol.
4. Mae dangosyddion technegol y trosglwyddydd optegol
Mae dangosyddion technegol y trosglwyddydd optegol yn sail i ddewis y trosglwyddydd optegol, ac mae paramedrau perfformiad da'r trosglwyddydd optegol yn effeithio'n uniongyrchol ar ddangosyddion technegol da y system deledu cebl gyfan.
5. Dewis y trosglwyddydd optegol
Mae'n bwysig iawn i dechnegwyr teledu cebl ddeall a meistroli cyfansoddiad, egwyddor weithio, a pharamedrau perfformiad trosglwyddyddion optegol, oherwydd dim ond trwy feistroli egwyddorion gweithio sylfaenol a dangosyddion perfformiad technegol trosglwyddyddion optegol y gellir defnyddio trosglwyddyddion optegol yn effeithiol ac yn rhesymol. Cynnal a chadw dyddiol da.
Ar hyn o bryd, mae yna lawer o weithgynhyrchwyr tramor a domestig o drosglwyddyddion optegol. Mae yna fwy o fathau o drosglwyddyddion optegol, ac mae'r dangosyddion perfformiad a phrisiau annibynnol hefyd yn wahanol iawn. Mae dewis rhesymol o fudd mawr i sicrhau ansawdd y rhwydwaith ffibr optegol a lleihau cost adeiladu rhwydwaith. Cymhareb pris perfformiad uchel, system sicrhau ansawdd ddibynadwy, a gwarant gwasanaeth ôl-werthu da yw'r dewis o offer optegol
