1.4 Принцип роботи воспі

Мережі волоконно-оптичних систем передачі інформації складаються з активних та пасивних компонентів і пристроїв (модулів), за допомогою яких здійснюється передача інформації. Остання має вигляд електричного групового (багатоканального) сигналу у цифрових або аналогових системах передачі. Цим електричним сигналом модулюється один з параметрів (амплітуда, частота, фаза, поляризація, інтенсивність) оптичного несучого коливання, що здатне поширюватися у оптичному волокні з малими згасанням і спотворенням форми.

Під компонентом волоконно-оптичної системи передачі будемо розуміти виріб оптики або оптоелектроніки, призначений для виконання одної або декількох функцій щодо формування, передавання, розподілу, перетворення та оброблення оптичного сигналу (рис.1.6)

Рисунок 1.6 Класифікація основних компонентів

волоконно-оптичних систем та мереж

Насамперед компоненти за принципом дії можна поділити на активні та пасивні. Активні компоненти (модулі) потребують для своєї роботи зовнішнього джерела енергії (живлення), а пасивні - ні. Прикладами активних компонентів є джерела та приймачі випромінювання, передавальні та приймальні пристрої, оптичні підсилювачі тощо. Пасивними є такі компоненти, як оптичні волокна, з'єднувачі, фільтри, хвильові мульти- та демупьтиплексори і конвертори, розгалужувачі, вентилі, атенюатори, рефлектори та інші.

Формування оптичного сигналу

Звернемося до рис.1.6 Формування оптичного сигналу здійснюється

за допомогою джерела випромінювання (ДВ), що виконує електрооптичне (ЕО) перетворення. Модулятор – це пристрій, що змінює один з параметрів несучого коливання, створене ДВ. Модулятор може бути зовнішнім (встановлюватися на виході ДВ) або внутрішнім (входити до схеми керування джерелом). В останньому випадку електронний модулятор, ДВ і пристрій введення виконують у вигляді функціонально закінченого пристрою - передавального оптоелектронного модуля (ПОМ). За його допомогою можлива модуляція тільки інтенсивності (потужності) випромінювання, що використовується в сучасних некогерентних системах передачі. Зовнішні (електро- або акусто-оптичні) модулятори можуть модулювати, крім інтенсивності, також амплітуду, частоту, фазу та поляризацію випромінювання. Зовнішні модулятори більш складні і використовуються в когерентних системах передачі, які в майбутньому замінять більшість некогерентних.

Передавання оптичного сигналу

Сформований джерелом випромінювання і модулятором оптичний сигал поширюється по оптичному волокну, що є компонентом оптичного кабелю. Останній може розглядатися як модуль (пристрій), що має крім оптичних волокон захисні оболонки, зміцнювальні торси (стрижні) та інші компоненти. Оптичні волокна з'єднуються одне з одним (у довгій лінії) та з термінальним обладнанням за допомогою роз’ємних та нероз’ємних з’єднань. Основними параметрами оптичного волокна з точки зору передавання інформації є згасання потужності світла і спотворення форми оптичного сигналу.

Оброблення оптичного сигналу

В деяких випадках, насамперед у системах зі спектральним мультиплексуванням, необхідно перетворити довжину хвилі випромінювання в іншу. Для цих цілей використовують такий компонент, як хвильовий конвертор. Компенсацію згасання у оптичному волокні можна здійснити за допомогою оптичного підсилювача (ОП). Він може входити або до складу передавального (підсилювач потужності), або приймального (попередній підсилювач) модулів, або встановлюватися в лінійному тракті (лінійний підсилювач). Ці компоненти можна розглядати як пристрої оброблення оптичного сигналу.

Розподіл оптичного сигналу

В певних випадках, особливо в волоконно-оптичних мережах виникає необхідність розподілу оптичного сигналу по волокнах на декілька напрямків або об'єднання в одне волокно сигналів, що надходять від багатьох терміналів. Цю функцію виконують такі компоненти, як оптичні розгалужувачі.

В інших випадках необхідна комутація (переключення) оптичних сигналів з одного напрямку (пристрою) на інший, яка здійснюється за допомогою оптичних перемикачів (комутаторів). В системах зі спектральним мультиплексуванням виникає необхідність у фільтрації, спектральному мульти- та демультиплексуванні оптичних сигналів. Ці операції виконуються у відповідних компонентах оптичного тракту. Для захисту лазера від відбитих оптичних сигналів застосовується оптичний вентиль, а для цілей вимірювань - опичний рефлектор.

Перетворення оптичного сигналу

На приймальному боці за допомогою приймача випромінювання (ПВ) здійснюється оптоелектричне (ОЕ) перетворення. Оскільки при поширені потужність оптичного сигналу зменшується і спотворюється його форма, то на виході ПВ має місце слабкий і, в додаток, спотворений електричний сигнал. Сигнальний процесор підсилює (з малими шумами), коригує форму, відновлює рівень цього сигналу, перед тим як направити його до абонента.

Пристрій виведення світла з волокна, приймач випромінювання та електронний процесор виконують у вигляді функціонально закінченого пристрою приймального оптоелектронного модуля (ПРОМ). До складу когерентного приймального пристрою також входить місцевий (гетеродинний) лазер і оптичний суматор для додавання полів сигналу та місцевого лазера перед О/Е перетворенням.