Реферат: Использование лазеров в информационных технологиях
Источники света для оптической связи по световодам . Эти источники должны удовлетворять следующим условиям:
- длина волны излучения должна лежать в диапазоне минимального затухания;
- излучающая поверхность должна соответствовать примерно диаметру световода для хорошего согласования источника света и световода без фокусирующих элементов.
Эти требования выполняются с помощью полупроводниковых элементов. Поэтому в качестве источников света служат:
- светодиоды
- полупроводниковые инжекционные лазеры, работающие в непрерывном и импульсном режимах
Из-за малого затухания в световоде на длине волны l-1,3 мкм и l=1,55 мкм разработаны специально для этих длин волн лазеры на двойной гетероструктуре InGaAsP/InP, причем достигается выходная мощность 15 мВт.
Для протяженных линий связи в качестве источников света используются лазеры. Они имеют, правда, также некоторые существенные недостатки по сравнению со светодиодами. К ним относятся:
- более сильная зависимость от температуры частоты излучения;
- более низкий срок службы;
- более высокая стоимость.
МодулЯциЯ
Модуляция - это изменение параметров светового луча в зависимости от управляющего (модулирующего) сигнала, несущего информацию, при этом различают две основные формы модуляции: внешнюю и прямую.
При внешней модуляции поляризованный световой луч проходит вне источника света в модулятор, в котором в такте передаваемого сигнала изменяется амплитуда или фаза излучения. Модулятор работает, в общем, на основе электрооптического эффекта (рис. 13).
|
Рис.13. Принцип действия электрооптического модулятора: 1 - световой луч; 2 - поляризатор; 3 - электрооптический кристалл; 4 - анализатор; 5 - линейно поляризованный, модулированный свет. |
|
Рис. 14. Схема управления полупроводниковым инжекционным лазером: 1 - цифровой сигнал; 2 - кодирование; 3 - возбудитель; 4 - лазер; 5 - штекерное соединение; 6 - световод; 7 - PIN-фотодиод; 8 - ступень регулирования. |
При прямой модуляции излучение модулируется непосредственно за счет возбуждения источника света, т.е. источник света сам излучает модулированный свет (рис. 14). Прямая модуляция может быть реализована только в светодиодах и инжекционных лазерах, что достигается путем модуляции тока накачки.
Аналоговая модуляция имеет недостаток в сравнении с другими различными возможностями импульсной модуляции, включая и КИМ.
Отношение сигнал/ шум на приемнике, необходимое для неискаженного обнаружения сигнала, должно быть более высоким по сравнению с импульсно-кодовой модуляцией на 20 дБ.
В оптических системах передачи информации особенно выгодны системы с ИКМ.
Приемники
Обнаружение модулированного излучения при одновременной демодуляции, т.е. воспроизведение передаваемой информации, осуществляется с помощью оптоэлектронных приемников (детекторов).
Применяемые фотодетекторы должны иметь следующие характеристики:
- высокую чувствительность в спектральном диапазоне применяемого источника света;
- высокое временное разрешение;
- малые шумы;
- нечувствительность к температуре;