Obiectivele cursului… … … …pag.20 [629223]

CUPRINS
MODUL 4

Obiectivele cursului……… …………… ……………………….. ……pag.20
4.1 Caracteristici ale transmi țătorul optic………………..pag.20
4.2 Rezumat……………… …………… ……………. ……………. …….pag.24
4.3 Teste de autoevaluare…………… …………… ……………….pag.25
4.4 Bibliografie…………. …………… ……………. ……………. …….pag.25

MODUL 4
Transmi țătorul optic
Obiectivele cursului

• Acest curs î și p r o p u n e prezentarea principalelor
elemente care compun arhitectura unui sistem
de comunica ție care utilizeaz ă fibrele optice și descrierea
acestora.

• Al doilea obiectiv al const ă î n de s c r i e r e a principalelor
aspecte legate de performantele
transmitatorului optic .

• Al treilea obiectiv presupun e prezentarea solutiilor de
configurare a transmitatorului optic in diferite montaje pentru
conectarea la fibra optica.

Durata medie de studiu individual este de 25 min. Acest interval de timp
presupune parcurgerea conț inutului capitolului si familiarizarea cu particularit ățile specifice
transmiță torului optic.

4.1 Caracteristici ale transmi țătorul optic
Functia de baz ă a transmitatorului optic este sa converteasc ă semnalul electric de la
intrare in lumina modulata pentru transmisia in cablul cu fibra optica.
Exista mai multe metode de modulare:
• In intensitate – Intensity Modulation,
• In Frecventa – Frequency Shift Keying,
• In Faza – Phase Shift Keying and
• In Polarizare – Polarization Modulation.
In acest context vom discuta numai de Modularea lu minii in intensitate, numita deseori si (ASK)
Amplitude Shift Keying si On-Off Intensity (OOK). Aceasta este cea mai simpla metoda de
modulare a purtatoarei generata de o sursa optica. Rezultatul purtatoarei optice modulate este
data de catre:
Es (t) = E 0 m(t) cos ( 2 π fst )

Depinzand de natura semnalului electric rezultatul modularii luminii poate fi lumina – lipsa lumina (on-off intensity) sau poate fi variatie liniara in intensitate a luminii intre doua nivele
20

predeterminate. In Figura 4.1 se prezinta grafic aceste doua metode de modulari de baza a
luminii.

Figura 4.2. Metodele de baza a modularii optice
une dispo arele optice sunt LED-
e

mare si ca urmare nu este asa de buna sursa de lumina ca si

Figura 4.3. Caracteristica P-I la LED-uri si LD-uri

ult mai economice. In Figura 4.3. este reprezentat ă caracteristica P ( putere optica emisa)
functie – de I curentul prin dispozitivul LED sau LD.

Cele mai com zitive utilizate ca si surs e de lumina in transmitato
urile ( Light Emitting Diode ) si diodele laser – LD (Laser Diode). Intr-un sistem cu fibra optica,
aceste dispozitive sunt montate in tr-un pachet care permite fibrei optice sa fie foarte aproape d
zona de emisie a luminii in scopul cuplarii astfel incat, cat mai multa cantitate de lumina sa intre in
fibra. In unele cazuri emitatorul este cuplat cu o mica lentila sferica convergenta care colecteaza
si focuseaza lumina in fibra optica iar in alte ca zuri fibra este sudata direct ( pigtailed ) pe
suprafata de emisie al emitatorului. LED-urile au o arie de emisie relativ
LD-urile. Oricum ele sunt larg raspandite pentru tran smisii la distante scurte si medii fiindca sunt
m
21

Cu exceptii minore LD-urile au avantaje fata de LED-uri prin urmatoarele:
• Ele pot sa fie modulate la o viteza foarte mare.
• Ele pot sa produca o mare putere optica.
• Ele au o mare eficienta in a se cupla cu cablul cu fibra optica.
entată lățimea spectral ă a-l LED-ului si al LD-ului.

i LD-ului
LED-urile si LD-urile opereaza in partea de in frarosu al spectrului electromagnetic asa ca
lumina este invizibila oc t alese astfel incat
acele lu
subcapitolul cabluri cu F.O.).
ste metode de

u LED-urile au avantajul fata de LD-uri fiindca ele au:
• Mare siguranta
• Mai buna liniaritate
• Un cost sczut
In Figura 4.4 este reprez
Figura 4.4. L ățimea spectral ă a LED-ului ș
hiului uman. Lungimile de unda cu care opreaza sun
ngimi de unda sa fie cele mai putin atenuate de cablul cu fibra optica si care dau o mare
sensibilitate diodelor receptoare (fotodiodelor).
Cele mai utilizate lungimi de unda sunt 850nm, 1300nm, 1550nm. Atat LED-urile cat si LD-urile lucreaza in toate cele trei lungimi de unda (vezi
Si la LED-urile si la LD-urile inainte sunt stabilite modurile de operar e de modulare; On-Off sau
liniar. In Figura 4.5 se prezinta simplificat circ uite care pot sa oprereze cu ace
modulare. In figura 4.5 A se utilizeaza un tranzis tor pentru a modula adispozitivul optic On-Off in
pas cu semnalul digital de intrare. Acest semnal poate fi convertit de la aproape orice circuit c
format digital care poate sa atace corect baza tranzistorului.
22

Figura 4.5. Metode de Modulare a dispozit ivelor optice On-Off 3A, si liniar 3B

Figura 4.6 a. Modularea undei in curent, m(t); b. Semnalul optic m odulat, m(t)

In figura 4.6 este reprezentat ă modularea unui semnal optic. In consecinta viteza este data de
atre circu te de
i in
nversarea semnalului este pentru a da putere de modulare in dispozitivele optice.
.
ic.

Modularea analogica deasemenea poate lua un mare numar de forme. Cea mai simpla
alta
metodac it si inerent de catre dispozitivul optic . Utilizat in acest mod viteza poate fi de su
MHz la LED-uri si de mii de MHz la LD-uri. Circuitele de stabilitate cu temperatura la aceste
circuite pentru LD-uri au fost omise pentru si mplicitate. LED-urile normal nu cer stabilitate cu
temperatura. Modularea liniara a LED-urilor sau al LD-urilor este facuta cu amplificatoare operationale ca s
figura 4.5 B. I
Inca odata stabilitatea cu temperatura a fost omisa din acest exemplu pentru simplicitate.
Modularea digitala On-Off la dispozitivele optice LED si LD se pot face printr-o varietate de forme
Cel mai simplu deja l-am vazut lumina prezenta pentru ‘1’ logic si lipsa lumina pentru ‘0’ log
Doua astfel de forme comune sunt puls cu modulare in latime si puls cu modularea ratei. In prima
forma o latime a unui impuls reprezinta ‘1’ logic iar cu o alta latime reprezinta ‘0’ logic. In ultimaforma toate impulsurile sunt de aceeasi latime insa se schimba rata de aparitie a lor astfel pentru
‘1’ logic avem o rata R1 iar pentru ‘0’ logic avem o rata R0 (vezi Figura 4.7).
Figura 4.7. Diverse metode de transmitere a informatiei analogice optic
este ca intensitatea luminoasa sa varieze in mod direct cu semnalului de intrare electric. O
este ca o purtatoare RF sa fie modulata cu un alt semnal sau in alte cazuri purtatoarea
23

RF sa fie modulata cu semnale separate apoi toate sa fie combinate obtinindu-se un complex de
forme de unda (exemplu QFSK – Quadrature Frequency Shift-Key).
Frecventa de operare echivalenta a luminii care este dupa toate o rad
iatie electromagnetica mai
a mare de 1000000 GHz. Latimea de banda a luminii produsa de catre LED-uri si de catre LD-uri sunt de o latime exacta. Din nefericire tehnologiile de azi nu ne permit ca aceasta banda sa poat
fi selectata exact ca si in transmisiile radi o. Mai degraba intreaga latime de banda optica este
comutata on si off in acelasi mod ca si mai inainte ( la inceputurile radio ) unde se comutau parti
din spectrul RF on si off. Oricum cu timpul tehnica va depa și aceste obstacole si transmisia
coerentă, va deveni directia in care va progresa fibra optic ă.
4.2 Rezumat
Tipuri de m la transmiterea optic ă a informa ției.
pe fibră optică in procesul de
modulaodulații utilizate
Definirea elementelor componente a emi țătorului optic.
Prezentarea schemelor de circuite utilizate la transmisia
re si transmitere a datelor.
4.3 Teste de autoevaluare
1. Care su aza folosite la transmiterea informatiei prin
cablurile
la pag.2 1 fig. 4.2
ductoare folosite pe post de emitatoare optice.
rul
g.21 si in fig. 4.3
D si laser LD, analizind caracteristica din
fig.4.4 c
perfor mante superioare asigura diodele led sau
ns pag.23 diodele laser asigura viteze de modulatie de ordinul GHz fata de cele nt tehnicile de modulatie de b
cu fibre optice.
I: răspuns corect
2. Care sunt dispozitivele semicon
a) dioda laser LD
b) dioda LED
c) fototranzisto
I: răspuns corect la pa
3. Sub aspectul latimii spectrale a diodei led LE
are considerati ca are performante mai bune.
I: răspuns corect la pag.22 fig 4.4.
4. Sub aspectul vitezei de modulatie
laser?
I: raspu
LED care doar de ordinul MHz.

24

4.4 Bibliografie
[1] Bates, Regis J (2001). Optical Switching and Networking Handbook . New York:
McGraw-Hill. p. 10. ISBN 0-07-137356-X .
[2] Tyndall, John (1870). "Total Reflexion" . Notes about Light.
[3] Tyndall, John (1873). "Six Lectures on Light" .
[4] H. H. Hopkins and N. S. Kapany (1954). "A flexible fibrescope, using static
scanning". Nature 173 (4392): 39. doi:10.1038/173039b0 .
[5] Jones, Newell. First 'Radio' Built by San Diego Resident Partner of Inventor of
Telephone: Keeps Notebook of Experiences With Bell , San Diego Evening Tribune, July
31, 1937. Retrieved from the University of San Diego History Department website,
November 26, 2009.
[6] "Optical Fiber" . Sendai New . Retrieved April 5, 2009 .

25