3.4.2 Линзовые соединения

На рисунках 3.19 – 3.22 представлены различные линзовые соединители [6, 8], которые согласуют световоды и излучатели.

Рисунок 3.19 Согласование линзой на световоде

Рисунок 3.20 Согласование линзой на излучателе

Рисунок 3.21 Согласование градановой линзой

Приведенные на рисунках примеры линзовых соединителей (микролинз, торцевых линз, граданов) не исчерпывают все возможные способы [2, 3, 8].

 

3.4.3 Вывод излучения в атмосферу

В открытых (атмосферных) оптических системах связи основная сложность состоит в изменчивости атмосферной прозрачности и рефракции оптического луча. Таким образом, осуществить строгую фокусировку луча от передатчика к приемнику не представляется возможным. Для того, чтобы получить максимальную мощность в приемном устройстве, необходимо учесть не только направленные свойства источника излучения (лазера, светодиода), но и апертуру приемника, дифракционные искажения при выводе излучения в атмосферу, рефракцию и поглощение в атмосфере и согласующих устройствах. В плоскости приемной апертуры должно формироваться изображение излучаемой мощности от передатчика. Для этого используется система расширения светового коллимированного пучка (рисунок 3.22). Это уменьшает расходимость, обусловленную дифракцией света.

Рисунок 3.22 Расширитель пучка, используемый для уменьшения его расходимости

Благодаря расширителю пучка получены угловые расходимости лазерного излучения в пределах 0,5 3  0,1 мрад при мощности передатчика от 10 до 45 мВт и дальности передачи от 0,5 до 5 км [80].

Для расчета максимального затухания атмосферного канала с учетом угловой расходимости излучения применимо соотношение 3.27 [114].

А_{атмос. кан.}=10lg(P_пер×D²_{прием. ант.}/P_{прием. миним}×φ²×L ²_{атмос.кан.})     (3.27)

Где P_пер – мощность на выходе передающей антенны, D_{прием.ант.} -диаметр приемной антенны, P_{прием.миним.}- минимальная мощность на входе приемной антенны, φ – угол расходимости излучения, L_{атмос.кан.} – длина атмосферного канала.

Если расходимость пучка света мала, например, не превышает 0,1 мрад, то требуемая точность наведения будет предъявлять жесткие требования к системе управления лучом и механической стабильности передатчика и приемника.

 

3.4.4 Перестройка частоты излучения лазера

В системах многоволновой передачи (DWDM), кроме лазеров с фиксированными частотами генерации, часто необходимы перестраиваемые лазеры. Такие лазеры необходимы для коммутации и управления оптическими потоками в оптических сетях. Также перестройка лазеров необходима для тестовых операций элементов систем DWDM. При этом важнейшей характеристикой перестройки лазера является скорость перестройки, которая должна измеряться наносекундами в одних случаях (переключение нагрузки с оптического канала на оптический канал) и в других случаях секунды, когда происходит тестирование каналов DWDM.

Широкое применение получили перестраиваемые лазеры с внешними резонаторами Фабри-Перо, дифракционными брэгговскими решетками, плоскими отражательными дифракционными решетками, встроенным управляемым воздушным резонатором и другие. В таблице 3.3 приведены примеры характеристик перестраиваемых лазеров.

Таблица 3.3 Характеристики перестраиваемых лазеров

Тип источника	Производитель	Спектральный диапазон, нм	Точность, нм
LPB	Tektronix	1290 - 1570	0.01
FLS-2600	Exfo	1520 - 1570	0.01
81554SM	Agilent	1290 - 1330	0.01
81640A	Agilent	1500 - 1640	0.015
TQ8111	ADVANTEST	400 - 1600	0.01

Подробную информацию о перестраиваемых лазерах можно найти в [36].

4. Модуляция излучения источников электромагнитных волн оптического диапазона