Файл: 177_____.doc

В· настоящее время получены мультиплексоры / демультиплексоры с числом каналов деления: n = 8, 16, 32, 64. Для диапазона длин волн 1450…1600 нм интервалы деления каналов по длинам волн достигают 0,5 нм. Теоретически это позволяет использовать одновременно до 150 оптических каналов разделенных по длинам волн.

Приведенные типы демультиплексоров могут быть выполнены как в планарном, так и в объемном виде.

3.6.3. Многоканальные волоконно-оптические линии связи

Структурная схема волоконно-оптической системы передачи информации со спектральным уплотнением каналов представлена на рис. 3.18. В зарубежной литературе подобные системы называются системам с разделением по длинам волн (WDM -waive division multiplexing).

Схема включает следующие элементы:

И - источники сообщений,

Л - полупроводниковый лазер,

М - модулятор,

МП - мультиплексор,

ДМП - демультиплексор,

ОУ - оптический усилитель,

МОУ - мощный оптический усилитель,

ОК - оптические кабели,

Д (ФП) - фотоприемные модели,

ПС - получатели сообщений.

ПОМ - передающий оптический модуль

ПРОМ - приёмный оптический модуль

Стоимость МП и ДМП в среднем составляет от 1000 $ до 20000 $.

Благодаря высокой частоте света каждая длина волны позволяет вести передачу до 10 Гбит/с (в лабораториях до 20 Гбит/с). Это позволяет передавать в режиме временного уплотнения до 120000 телефонных каналов и 100 телевизионных.

Рис.3.18.Структурная схема многоканальной волоконно-оптической системы передачи со спектральным уплотнением (WDM)

Сейчас в основном в волоконно-оптических линиях связи используется один спектральный канал в одном волокне. Переход на 100 каналов позволяет увеличить пропускаемую способность в 100 раз и не прокладывать новые кабели.

4. Электрооптические, магнитооптические и акустооптические устройства

4.1. Электрооптические эффекты

Продольный линейный электрооптический эффект

(эффект Поккельса), характеризуется тем, что показатель преломления кристалла зависит от внешнего электрического поля.

В однородном и изотропном кристалле распространение света во все стороны равноправно и индикатриса имеет вид сферы:

где n₀ – коэффициент преломления материала.

При подаче продольного напряжения U на кристалл толщиной L вдоль оси z (см. рис.4.1), получим поле с напряженностью: .

Под воздействием электрического поля вдоль оси z в кристалле меняется показатель преломления, и оптическая индикатриса приобретает следующий вид:

, (4.1)

где r₆₃- компонента тензора упругости.

Структурная схема испытательного стенда с электрооптическим модулятором в приведена на рис.4.1. На рисунке приняты следующие обозначения: 1- источник излучения, 2 и 7 – линзы, 3 и 6 – поляризаторы, 5 - электрооптический кристалл с прозрачными электродами, 8 - фотоприемник.

Стенд работает следующим образом. Свет от источника 1 коллимируется линзой 2 и параллельный пучок подают на модулятор, состоящий из поляризатора 3, кристалла с прозрачными электродами 5 и поляризатора-анализатора 6. Далее выходящий пучок света фокусируют на окно фотодиода 8. Под действием напряжения U(t) в кристалле создается анизотропия и поворот плоскости поляризации, приводящей к изменению амплитуды на выходе поляризатора-анализатора 6 и интенсивности тока на выходе фотодиода 8.

Таким образом, при приложении поля, одноосный кристалл превращается в двуосный, а индикатриса из круговой превращается в эллипс с разными показателями преломления для поляризационных компонент по осям y и x (n_y и n_x):

Фазовую и поляризационную модуляцию можно получить за счет изменения скоростей распространения поляризационных компонент по х и y:

(4.2)

Рис. 4.1. Структурная схема испытательного стенда с продольным электрооптическим модулятором (а) и ориентация осей в кристалле (б)

где Е - напряженность электрического поля.

При этом возникает двулучепреломление (ДЛП):

. (4.3)

Фазовая задержка поляризационных компонент по оси x и по оси y:

(4.4)

Разность фаз поляризационных компонент на выходе кристалла составит:

. (4.5)

Таким образом, на выходе изменяется состояние поляризации как в анизотропной среде.

Полуволновое напряжение для кристалла, соответствующее набегу фазы будет:

. (4.6)

Дляв кристалле гидрофосфата калия (КДП) - (KH₂PO₄) .

Для кристалла дигидрофосфата калия (ДКДП) - (NH₄H₂PO₄): . ДляSr_0,75Ba_0,25Nb₂O₆: .

4.1.1. Поперечный электрооптический эффект Поккельса

Поперечный линейный электрооптический эффект Поккельса также наблюдается в кристаллах с кубической решеткой. Наиболее сильно он заметен в кристаллах арсенида галия GaAs, сульфита цинка ZnS, силиката висмута Bi₁₂SiO₂₀ германата висмута Bi₁₂GeO₂₀.

Рис. 4.2. Структурная схема испытательного стенда с поперечным электрооптическим модулятором (а) и ориентация осей в кристалле (б)

При воздействии электрического поля на электрооптический кристалл перпендикулярно лучу изменяются показатели преломления света в направлении y :

(4.7)

где n₀ – обыкновенный луч, n_e – необыкновенный луч.

При этом скорости распространения вертикальной и горизонтальной компонент будут определяться соотношениями:

(4.8)

ДЛП кристалла составит:

Разность фаз поляризационных компонент на выходе кристалла (набег фазы) составит

или , (4.9)

где d - расстояние между пластинами под напряжением U, L –длина пути в кристалле.

Исходя из (4.9) можно получить выражение для полуволнового напряжения, когда :

. (4.10)

Фазовую и поляризационную модуляцию можно реализовать, используя линейный электрооптический эффект в следующих кристаллах с кубической решеткой: GaAs – арсенид галия, ZnS – сульфит цинка, Bi₁₂SiO₂₀– силикат висмута, Bi₁₂GeO₂₀ – германат висмута. С помощью этих веществ выполняют датчики напряжения. В этом случае компоненты тензора упругости имеют значения

Смотрите также файлы

Черногория Microsoft Office Word.doc

хорватия.doc

Италия Microsoft Office Word.doc

Испания.doc

греция.doc

Файл: 177_____.doc

3.6.3. Многоканальные волоконно-оптические линии связи

4. Электрооптические, магнитооптические и акустооптические устройства

4.1. Электрооптические эффекты

4.1.1. Поперечный электрооптический эффект Поккельса

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно