Методы модуляции оптической несущей
Фактическим переносчиком данных в ОВ является оптическая несущая, излучаемая источником, модуляция которой может быть осуществлена следующими способами:
- непосредственной модуляцией оптической несущей линейной кодо
вой последовательностью - ЛКП;
- модуляцией с использованием промежуточной поднесущей, которая
затем непосредственно модулирует оптическую несущую;
- модуляцией несущей с использованием специального модулятора,
сигнал которого и модулируется с помощью ЛКП;
- модуляцией с использованием поднесущей и модулятора.
Непосредственная модуляция оптической несущей.Одним из основных методов модуляции оптического излучения является управление током накачки источников лазерного излучения. Реализация данного подхода сопряжена с определенными трудностями - необходимо обеспечить стабильность рабочей точки и снижение влияния нелинейной зависимости мощности излучения от тока через излучатель (нелинейности ватт-амперной характеристики). Устранение этих недостатков достигается построением модулятора на основе управляемых источников оптического излучения (УИОИ). Последние могут быть выполнены по принципу стабилизации мощности оптического излучения введением отрицательной обратной связи (ООС) по излучению и самонастройки. При этом все они построены по принципу непрерывного сравнения входного сигнала с выходным сигналом.
Рассмотрим более подробно УИОИ с ООС по излучению, структурная схема которого представлена на рис. 7.21, где В - выпрямитель, ВУ - вычитающее устройство, УИТ - управляемый источник тока, ЛД - лазерный диод, ФП - фотоприемник, ОК - оптический коллектор.
Согласно структурной схеме УИОИ с ООС по излучению, входной сигнал Ufa поступает через выпрямитель В на один из входов вычитающего устройства ВУ и затем на управляемый источник тока УИТ, к выходу которого подключен источник излучения ЛД. При этом управляющим сигналом для УИТ является разность выпрямленного входного сигнала U\ и сигнала обратной связи £/2-
Последний формируется фотоприемником ФП, который воспринимает часть светового потока, излучаемого ЛД. Оптическая связь ФП с ЛД может быть осуществлена светоделительной пластиной, сферическим зеркалом с отверстием для вывода полезного излучения и оптическим коллектором-
|
Рис. 7.21. Структурная схема УИОИ с отрицательной обратной связью по излучению
Вариант УИОИ с введением ООС по излучению является наиболее простым в реализации и в то же время обеспечивает надлежащую широ-кополосность и высокую точность.
Однако метод непосредственной модуляции оптической несущей имеет ряд существенных недостатков:
- нелинейная зависимость мощности излучения от тока через излуча
тель требует применения дополнительных схем линеаризации;
- метод помимо модуляции световой волны оказывает динамическое
влияние на ее спектр, изменяя центральную длину волны излучения лазе
ра, а также спектральный состав и амплитуды отдельных мод резонатора,
причем, чем меньше количество излучаемых мод, тем существеннее это
влияние;
- метод может быть использован не со всеми типами источников излу
чения;
- метод неудобен для систем WDM.
Поэтому возникла необходимость в использовании внешних модуляторов.
Модуляция с использованием промежуточной несущей.Вместо использования прямой модуляции, для которой электронные компоненты, учитывая высокую частоту оптической несущей (порядка 100 ТГц), достаточно дороги, можно осуществить процесс модуляции на более низких частотах, используя промежуточную несущую, или поднесущую, на радиочастоте в диапазоне 10 МГц... 10 ГГц.
Этой модулированной поднесущей можно затем модулировать основную несущую. Основное отличие этой схемы модуляции от схемы прямой модуляции в том, что при этом могут быть использованы различные стандартные методы и устройства модуляции: амплитудные, частотные, фазовые и комбинированные, разработанные для конкретного диапазона радиочастот.
Использование поднесущей необходимо и при многоканальной модуляции в системах WDM. В этом случае отдельные входные потоки модулируют свои поднесущие, которые затем мультиплексируются в одну поднесущую, модулирующую оптическую несущую.
Модуляция с использованием внешнего модулятора.Использование специального внешнего модулятора, как правило, улучшает функциональные характеристики систем передачи и гибкость системы в целом, а также позволяет использовать готовые решения, наработанные в других областях и для других применений.
Модуляция с использованием поднесущей и модулятора.В этой схеме модуляции комбинируют два предыдущих метода. Она может быть применена для использования готовых решений одноканальных модуляторов в схемах WDM.