госы мехатроника / 28

Обычно используют источники света двух видов — cветодиоды (LED) и лазерные диоды (Lazer Diode). Глубокое исследование относительных преимуществ каждого из этих источников света находится вне рамок этой статьи. Но стоит все-таки отметить, что светодиодам не хватает рабочей скорости, необходимой для высокопроизводительных приложений на основе одноволновых кабелей. Поэтому их применяют с многоволновыми оптико-волоконными кабелями, по которым передается цифровой видеосигнал со стандартным разрешением на скорости до 270 Мбит/с. К тому же они излучают более широкий спектр волн и оказываются непригодными для тех приложений, в которых происходит комбинирование или уплотнение длины волны.

Лазерные диоды способны излучать световые волны разной длины и отличаются более высокой мощностью. Модули большинства производителей позволяют подбирать выходную мощность лазерного диода для конкретной системы. А возможность выбора длины световых волн для каждого сигнала позволяет комбинировать или уплотнять несколько различных сигналов при передаче по одному кабелю.

При практическом использовании в оптических системах пе­редачи информации световоды выполняются в виде оптических ка­белей.

Источники света для оптической связи по световодам должны удовлетворять следующим условиям:

- длина волны излучения должна лежать в диапазоне ми­нимального затухания; .., -»<у

- излучающая поверхность должна примерно соответство­вать диаметру световода для хорошего согласования источника света и световода без фокусирующих элементов;

- их излучение должно обладать минимальной шириной спектра.

Поэтому в качестве источников света чаще всего используются полупроводниковые инжекционные лазеры, работающие в непре­рывном или импульсном режимах.

Оптоволокно имеет минимумы затухания при длинах волн из­лучения А = 1,3 мкм и Л,=1,55 мкм, поэтому специально для этих длин волн разработаны полупроводниковые лазеры на двойной гетероструктуре с выходной мощностью 15 мВт.

Однако, по сравнению со светодиодами, полупроводниковые лазеры имеют некоторые существенные недостатки. К ним относятся:

- более сильная зависимость частоты излучения от темпе­ратуры;

- меньший срок службы;

- более высокая стоимость.

Световые лучи (моды), распространяющиеся под различными углами к оси стекловолокна, проходят различные длины путей, что приводит к различным временам распространения. За счет межмодо-вой дисперсии разброс во времени распространения лучей приводит к ограничению ширины полосы пропускания. Ширина спектра АХ из­лучения любых источников света не равна нулю (т.е. излучается не одна частота, а некоторый диапазон частот). Поэтому из-за различ­ной величины показателя преломления материала световода (а, зна­чит, и скорости распространения излучения в нем) лучи с различной длиной волны достигают выходного конца световода не одновремен­но. Это приводит к «размыванию» формы передаваемых импульсов (особенно при большой длине оптоволокна) и, следовательно, к до­полнительному ограничению ширины полосы пропускания световода. Поэтому для протяженных оптоволоконных линий связи в качестве источников излучения используются именно лазеры, т. к. их излуче­ние имеет минимальную ширину спектра.

Вследствие очень высокой частоты несущего светового пучка для модуляции можно использовать высокие частоты, поэтому шири­на полосы пропускания световода может достигать несколько гига­герц. Тем самым обеспечивается одновременная передача очень большого объема информации.