- •А.Н. Игнатов
- •Новосибирск 2013
- •Предисловие
- •1.1 Введение в волоконную оптику
- •1.2 Особенности оптической электроники
- •1.3 История развития оптоэлектроники
- •1.4 Современное состояние оптоэлектронной элементной базы
- •1.5 Система обозначений оптоэлектронных приборов индикации
- •1.6 Система обозначений полупроводниковых приборов и оптронов
- •Тестовые вопросы к главе 1 «Введение в оптоэлектронику»
- •2 Физические основы оптоэлектроники
- •2.1 Различие между фотометрическими и энергетическими характеристиками
- •2.2 Фотометрические характеристики оптического излучения
- •2.2.1 Функция видности и ее зависимость от длины электромагнитной волны
- •2.2.2 Телесный угол, световой поток и механический эквивалент света
- •2.2.3 Сила света, IV
- •2.2.4 Освещенность поверхности, е
- •2.2.5 Закон освещенности
- •2.2.6 Светимость излучающей поверхности, м
- •2.2.7 Яркость светящейся поверхности, l
- •Величина
- •2.2.8 Закон Ламберта
- •2.2.9 Световая экспозиция, нv
- •2.5 Колориметрические параметры
- •2.6 Когерентность оптического излучения
- •2.6.1 Монохроматическая электромагнитная волна (мэв)
- •2.6.2 Особенности излучения электромагнитных волн в ультрафиолетовом (уф), видимом и инфракрасном (ик) диапазонах
- •2.7 Квантовые переходы и вероятности излучательных переходов
- •2.7.1 Энергетические уровни и квантовые переходы
- •2.7.2 Спонтанные переходы
- •2.7.3 Вынужденные переходы
- •2.7.4 Соотношения между коэффициентами Эйнштейна
- •2.7.5 Релаксационные переходы
- •2.8 Ширина спектральной линии
- •2.9 Использование вынужденных переходов для усиления электромагнитного поля
- •2.10 Механизм генерации излучения в полупроводниках
- •2.11 Прямозонные и непрямозонные полупроводники
- •2.12 Внешний квантовый выход и потери излучения
- •2.13 Излучатели на основе гетероструктур
- •2.14 Поглощение света в твердых телах
- •2.15 Типы переходов и характеристики излучающих полупроводниковых структур.
- •2.16 Параметры оптического излучения
- •Тестовые вопросы к главе 2 «Физические основы оптоэлектроники»
- •3 Приборы некогерентного излучения
- •3.1 Источники света
- •3.1.1 Разновидности источников
- •3.2 Основные характеристики и параметры светодиодов
- •3.2.1 Параметры светодиодов
- •3.2.2 Характеристики светодиодов
- •3.2.3 Определение и оценка параметров светодиодов
- •3.2.4 Схемы возбуждения, обеспечивающие высокую световую эффективность светодиодов
- •3.2.5 Влияние температуры
- •3.2.6 Срок службы
- •3.2.7 Ограничение тока
- •3.2.8 Достоинства твердотельных излучателей
- •3.3 Конструкции светодиодов
- •3.4 Основные схемы возбуждения светодиодов
- •3.5 Выбор типа светодиода
- •3.5.1 Основные соображения для выбора типа светодиода
- •3.5.2 Памятка разработчику
- •3.6 Электрическая модель светодиода
- •3.7 Светодиоды инфракрасного излучения
- •3.8 Светодиодные источники повышенной яркости и белого света
- •Тестовые вопросы к главе 3 «Источники некогерентного излучения»
- •4 Приборы когерентного излучения
- •4.1 Физические основы усиления и генерации лазерного излучения
- •4.2 Структурная схема лазера
- •4.3 Лазеры на основе кристаллических диэлектриков
- •4.4 Жидкостные лазеры
- •4.5 Газовые лазеры
- •4.6 Устройство и принцип действия полупроводникового инжекционного моно лазера
- •4.7 Устройство и принцип действия полупроводниковых лазеров с гетероструктурами
- •4.8 Волоконно-оптические усилители и лазеры
- •4.8.1 Волоконные усилители
- •4.8.2 Волоконные лазеры
- •4.8.3 Волоконные лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния
- •4.9 Светоизлучающие диоды для волоконно-оптических систем
- •4.10 Сравнительная характеристика лазеров и светодиодов
- •4.10.1 Параметры отечественных полупроводниковых лазеров и оптических модулей
- •4.11. Квантовые эффекты в полупроводниках
- •4.12. Фотонные нанокристаллы.
- •4.13. Наноэлектронные лазеры
- •4.13.1. Наноэлектронные лазеры с горизонтальными резонаторами
- •4.13.2. Наноэлектронные лазеры с вертикальными резонаторами
- •4.14.1. Органические светодиоды
- •4.14.2. Пассивно-матричные oled
- •4.14.3. Активно-матричные oled
- •4.14.4. Технологии получения органических светодиодов
- •Тестовые вопросы к главе 4 «Приборы когерентного излучения»
- •5 Полупроводниковые фотоприемные приборы
- •5.1 Принцип работы фотоприемных приборов
- •5.2 Характеристики, параметры и модели фотоприемников
- •5.2.1 Параметры фотоприемников
- •5.2.2 Характеристики фотоприемников
- •5.2.3 Параметры фотоприемника как элемента оптопары
- •5.2.4 Электрические модели фотоприемников
- •5.3 Фотодиоды на основе p-n – перехода
- •5.4 Фотодиоды с p–I–n структурой
- •5.5 Фотодиоды Шоттки
- •5.6 Фотодиоды с гетероструктурой
- •5.7 Лавинные фотодиоды
- •5.8 Фототранзисторы
- •5.9 Фототиристоры
- •5.10 Фоторезисторы
- •5.11 Основные характеристики и параметры фоторезистора
- •5.12 Пзс приемные фотоприборы
- •5.13 Фотодиодные сбис на основе моп – транзисторов
- •5.14 Пиротехнические фотоприемники
- •5.15. Фотоприемные наноэлектронные приборы
- •5.15.1. Фотоприемники на квантовых ямах
- •5.15.2. Фотоприемники на основе квантовых точек
- •Тестовые вопросы к главе 5 «Полупроводниковые фотоприемные Приборы»
- •6 Оптроны
- •6.1 Устройство и принцип действия оптронов
- •6.2 Структурная схема оптрона
- •6.3 Классификация и параметры оптронов
- •6.4 Электрическая модель оптрона
- •6.5 Резисторные оптопары
- •6.6 Диодные оптопары
- •6.7 Транзисторные оптопары
- •6.8 Тиристорные оптопары
- •Тестовые вопросы к главе 6 «Оптроны»
- •7 Индикаторные приборы
- •7.1 Жидкокристаллические индикаторы
- •7.1.1 Основы теории
- •7.1.2 Ячейки на основе эффекта динамического рассеяния (др – ячейки)
- •7.1.3 Ячейки на основе твист-эффекта
- •7.1.4 Основные типы и параметры
- •7.1.5 Схемы включения жидкокристаллических индикаторов
- •7.1.6 Схемы управления многоразрядными индикаторами
- •7.2 Электролюминесцентные индикаторы
- •7.2.1 Устройство и принцип действия
- •7.2.2 Типы и параметры
- •7.2.3 Схемы включения электролюминесцентных индикаторов
- •7.3 Плазменные панели и устройства на их основе
- •7.4 Электрохромные индикаторы
- •7.5. Отображение информации индикаторными приборами
- •Тестовые вопросы к главе 7 «Индикаторные приборы»
- •8 Применение оптоэлектроннх приборов
- •8.1 Устройство и принцип действия оптоэлектронных генераторов
- •8.1.1 Блокинг - генератор
- •8.1.2 Генератор линейно изменяющегося напряжения
- •8.1.3 Генератор с мостом Вина
- •8.2 Применение оптоэлектронных приборов в аналоговых ключах и регуляторах
- •8.3 Применение оптронов для выполнения логических функций
- •8.4 Применение оптронов как аналогов электрорадиокомпонентов
- •8.5 Устройство и принцип действия оптоэлектронных усилителей
- •8.6 Устройство и принцип действия оптоэлектронных цифровых ключей
- •8.7 Применение оптоэлектронных приборов для измерения высоких напряжений и управления устройствами большой мощности
- •8.8 Устройство и принцип действия оптических устройств записи информации
- •8.9 Принцип лазерно-оптического считывания информации
- •8.10 Принципы цифровой оптической записи и воспроизведения информации с компакт дисков
- •8.10.1 Устройство компакт-диска
- •8.10.2 Запись на компакт диски
- •8.10.3 Отличия cd-r/cd-rw дисков от штампованных
- •8.10.4 Маркировка дисков
- •8.10.5 Надежность дисков cd-r/rw в сравнении со штампованными
- •8.10.6 Изготовление и тиражирование компакт-дисков
- •8.10.7 Воспроизведение компакт-диска
- •8.10.8 Устройство накопителей на cd-rom
- •8.10.9 Представление и параметры звукового сигнала на cd
- •8.10.10 Джиттер
- •8.11 Оптоэлектронные сенсорные системы взаимодействия человека с электронной техникой.
- •8.11 Лазерный микропроектор со спиральной разверткой для мобильных устройств
- •Тестовые вопросы к главе 8 «Применение оптоэлектронных приборов»
- •9. Волоконно-оптические системы связи
- •9.1. Общие сведения
- •9.2. Классификация волоконно-оптических систем распределения
- •9.3. Волоконно-оптические системы распределения
- •9.4. Оптические передатчики
- •9.5 Приемники волоконно-оптических систем связи
- •9.5.1 Приемные оптоэлектронные модули
- •9.6. Цифровые волоконно-оптические системы связи
- •9.7. Аналоговые волоконно-оптические системы связи
- •9.8 Умные соединители на основе смартлинков
- •9.8.1 Технические решения смартлинков
- •9.8.2 Самоформирующиеся компьютеры
- •9.8.3 Оптоволоконные нейроинтерфейсы
- •9.9 Волоконно оптические технологии для сетей доступа
- •9.9.1 Общие сведения
- •9.9.2 Тенденции мирового развития сетей доступа
- •9.9.3 Технологии оптических сетей доступа
- •9.9.4 Категории оптических сетей доступа
- •9.9.5 Волокно до бизнеса – FttBusiness
- •9.9.6 Волокно до дома – ftth
- •9.9.7 Волокно до многоквартирного дома – fттb
- •9.9.8 Волокно до сельского района
- •9.10 Медиоконверторы и их применение в оптических системах связи
- •9.10.1 Общие сведения
- •9.10.2. Основные технические требования, предъявляемые к оборудованию
- •9.10.3. Классификация медиаконвертеров по критерию управляемости
- •9.10.4. Конструктивное исполнение
- •9.10.5. Основные параметры медиаконвертеров
- •9.10.6. Система управления
- •9.10.7. Устройство и применение медиоконвертора rs-485
- •Тестовые вопросы к главе 9 «Волоконно-оптические системы связи»
- •Приложение п1
- •Приложение п2
- •Приложение п3
- •Приложение п4 Перечень принятых сокращений
- •Список цитированной литературы
9.10.7. Устройство и применение медиоконвертора rs-485
Медиаконвертер RS-485 — to Multimode Fiber Optic типа Serial Data является интерфейсным устройством (медиаконвертером) полудуплексной шины RS-485 в оптический канал и обратно.
Применяется в следующих случаях:
При наличии сильных электрических или магнитных полей, которые создают помехи оборудованию;
При требованиях высокой изоляции (трансформаторы, коммутационные станции ТП,РП);
Если не допускается использование металлических линий связи по причине наводок;
Если необходима защита передачи данных;
Если использование опторазвязанных интерфейсов не обеспечивает решение вышеуказанных условий;
Таблица 9.4.Технические параметры медиоконвертора RS-485
|
|
Наименование параметра |
Значение пар |
Параметры оптического кабеля |
50/125 um (62/125um) |
Тип разъема 1 |
SС |
Тип разъема 2 |
DВ-9 |
Дистанция |
до 2 км |
Максимальная скорость, не более |
1.0 Mbps |
Минимальная скорость |
4.8 Mbps |
Питание внешнее, DC |
8 - 36В/200mА |
Выход "ALARM", ОС ток не более |
100 mA |
Выход "+3V", ток не более |
100 тА |
Размеры, мм |
135x75x18 |
Температура хранения |
-10... +55 С° |
Температура рабочая |
0... +50 С° |
Влажность, без образования конденсата |
0 - 85% |
Пара модемов работает по оптическому каналу связи. Максимальная скорость передачи до 1500 kbps, устройство поддерживает формат обмена по RS-485 8 или 9 бит данных. Режим использования бита PARITY задается переключателем SW1/4. С помощью переключателя SW1/2 к линии интерфейса RS-485 может быть подключен резистор 120 Ом, если устройство установлено в начале или конце линии RS-485. Функциональная схема медиаконвертора приведена на рис. 9.28
С помощью светодиодов "WD", "ALARM", "LINK", "RX/TX" и "POWER" производится визуальный контроль работы устройства:
Светодиод "POWER" светится при наличии питания +12В;
Светодиод "WD" вспыхивает на короткое время с интервалом около 1 сек;
Светодиод "LINK" светится при наличии оптического канала;
Светодиод "RX/ТХ" светится при обмене данными;
Светодиод "ALARM" светится при отсутствии оптического канала;
Рис. 9.28 Функциональная схема медиоконвертера
Тестовые вопросы к главе 9 «Волоконно-оптические системы связи»
9.1. Какой протяженностью обладает магистральный ВОСС:
а) 1 км;
б) 10 км и более;
в) 100 км и более;
г) 1000 км и более.
9.2. Какой протяженностью обладает зоновые ВОСС:
а) 1 км;
б) 10 км и более;
в) 100 км и более;
г) 1000 км и более.
9.3. Какой протяженностью обладает городские ВОСС:
а) 1 км;
б) 10 км и более;
в) 100 км и более;
г) 1000 км и более.
9.4. Укажите цифру соответствующую четвертой ступени иерархии цифровой ВОСС:
а) 139.262 Мбит/с;
б) 34.268 Мбит/с;
в) 8.448 Мбит/с;
г) 2.048 Мбит/с.
9.5. Какой вид модуляции обычно используется в магистральных ВОСС:
а) амплитудная;
б) частотная;
в) широтно-импульсная;
г) импульсно-кодовая.
9.6. Какие факторы учитываются при определении реальной чувствительности приемника цифровой ВОСП:
а) скорость передачи информации;
б) шумы оптического излучения;
в) вид модуляции;
г) диапазон рабочих частот.
9.7. Какая из систем связи перспективна для внедрения в сельских районах:
а) с прокладкой кабеля в грунте;
б) радиорелейная;
в) волоконнооптическая с использованием ЛЭП;
г) спутниковая.
9.8. Для чего в ЦОСС используют системы скремблирования:
а) для увеличения помехоустойчивости;
б) для увеличения быстродействия;
в) для улучшения статических свойств сигналов;
г) для снижения потребления мощности.
9.9. В каких случаях целесообразно использовать аналоговые ВОСС:
а) на участках с большой протяженностью;
б) на участках с малой протяженностью;
в) для оптических систем распределения;
г) для зоновых систем.
9.10. Какие требования предъявляются к цифровым сигналам ВОСС:
а) обеспечивать малые нелинейные искажения;
б) обеспечивать низкое потребление электроэнергии;
в) обеспечивать оптимальное кодирование информации;
г) обеспечивать экономию энергетического спектра.
9.11. Какая скорость передачи данных обеспечивается с помощью медиоконверторов:
а) до 64 Кбит/c;
б) до 128 Мбит;
в) до 256 Мбит;
г) до 1000 Мбит/c.
9.12. Какие виды комплексных услуг обеспечивают медиоконверторы:
а) аналоговую телефонную связь;
б) цифровую телефонную связь;
в) высокоскоростной доступ в Интернет;
г) передачу видеоконтента по запросу.
