РћқСѓ құралы

Қазақстан республикасы Білім және ғылым министрлігі

«Алматы энергетика және байланыс университеті»

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

Коньшин С.В, Агатаева Б.Б, Елизарова Е.Ю

ОПТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ РАДИОРЕЛЕЛІК ТАРАТУ ЖҮЙЕЛЕРІ Оқу құралы

ӘОЖ 621.37 (075.8) КБЖ 32.84я73 K 55

Рецензенттер:

КазҰТУ технникалық. ғылым докторыры, профессор Д.З. Джурунтаев

Техника ғылымдарыныңкандидаты, ассоц. МУИТ профессоры Г.И. Хасенова

Техника ғылымдарыныңкандидаты , АЭжБУ доценті О. М Матаев

Алматы энергетика және байланыс университетінің Ғылыми кеңесі басуға ұсынды (№ 13 хаттама, АЭжБУ 14.06.2016ж) әдебиеттер

басылымдарын шығарудың тақырыптық жоспары бойынша басылады

Коньшин С.В.

К55 Оптикалық және радиорелелік тарату жүйелері: Оқу құралы/

С.В.Коньшин, Б.Б.Агатаева, Е.Ю.Елизарова. – Алматы, 2016. – ... б.

ISBN 978-601-7889-05-0

Оқу құралында талшықты оптикалық тарату жолдары және радиорелелік жүйелер кӛмегімен байланыс орнату сұрақтары қарастырылған, оптикалық толқын жолдарындағы сәулеленудің таралуының негіздері кӛрсетілген, сәулелену және фотоқабылдағыштардың кӛздерінің түрлері қарастырылған, олардың құрылымы бейнеленген, гибридті жүйелердің бірігу сұрақтары қарастырылған.

Оқу құралы «Радиотехника, электроника және телекоммуникация»

мамандығы бойынша білім алатын студенттер мен магистранттарға арналған.

ӘОЖ 621.37 (075.8) КБЖ 32.84я73

ISBN 978-601-7889-05-0 ©АЭжБУ, 2016 Коньшин С.В, Агатаева Б.Б,

Мазмұны

Кіріспе 4

1 Талшықты-оптикалық тарату жүйелері классификациясы және түрлері………..

4 1.1 Тарату ортасы ретінде талшықты-оптикалық толқынжол 6

1.2 Жарық кӛздері 8

1.3 Жиілікті-модуляцияланған импульс 17

2 Жарықты сәулелену детекторлары 32

2.1Анықтамасы 32

2.2 Қажетті қатынастар 34

2.3PIN - фотодиодттары 38

2.4 Оптикалық қабылдағыштар 45

3 Регенераторылар және талшықты-оптикалық күшейткіштер 51

3.1Талшықты-оптикалық күшейткіштер 56

3.2Талшықты күшейткіш эрбиеммен легирленген (EDFA) 60 4 ГибҚұрамы мыс тарамдар және оптоталшықты гибритті жүйелер 68

Қысқартулар тізімі 82

Әдебиеттер тізімі 88

Кіріспе

Соңғы уақытта ӛндіріске оптикалық талшық кеңінен еніп келеді . 2015 жылды алып қарасақ дүние жүзінде 2000 шаршы метрге дейін талшық ӛндіріске қосылып, тӛселіп жұмыс жасалуда десек артық айтпағанымыз. Бұл инфокоммуникацияның басты негізі. Қазіргі кезде оған бәсекелес болатын басқа талшық түрі жоқ десек болады.

Оптикалық талшық — жердегі заманауи байланыс жүйелерінде қолданылатын тарату ортасы. Ол елеулі ақпарат кӛлемін тасымалдауға мүмкіндік береді. Егер оның ӛткізу жолағы мен байланыс арнасының сыйымдылығын 1 бит/с ӛткізу жолағының 1 герціне сәйкес деп есептеп салыстырсақ, мұндай арнаның сыйымдылығы шексіздікке жақын деген қорытындыға келеміз. Былайша, қолданыстағы бүкіл радиожиіліктік спектр (3 кГц — 200 ГГц) бір талшық бойынша жіберілуі мүмкін.

Оптикалық талшық сандық таратудың сұлбасына тамаша сәйкестендіріледі. Мысалы, коаксиалды кабель және бірнеше ӛткізгіш бойынша таратылу оптикалық талшық бойынша таратылған қайталағышпен салыстырғанда шартты ұзындық бірлігіне қарағанда әлдеқайда үлкен. Бұл қатынас 20:1-дан 100:1-ға дейін.

Талшық сыйымдылығы бір биттік ағымға есептегенде 10 Гбит/с-қа жетуі мүмкін. Оған қоса, толқынды мультиплекстеу технологиясын қолдана отырып, бір талшық бойынша мұндай ағымдардың 320 таратуға болады.

Елестетейік, талшықты оптикалық талшық(ТОТ) 24 талшықтан тұрады, оның 4-уі резервте. Онда, қалған 20-сы 10 симметриялық толықдуплексті арна құрастыруға мүмкіндік береді. Осылайша, талшыққа 3,2 Тбит/с сыйымдылықта, жалпы сыйымдылық 32 Тбит/с аламыз. Бұл сыйымдылық қазіргі таңдағы байланыс арнасының сыйымдылығына қатысты талаптарды біраз уақытқа қанағаттандыруға мүмкіндік береді.

Бұл оқу құралы 5В071900- Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығында оқитын студенттерге арналған.

1 Талшықты-оптикалық тарату жүйелері классификациясы және түрлері

1 кестедегі 1 суретте блоктарға сәйкес салыстыру келтірілген. Онда жоғарыда берілген үлгіні тізбектей түзетін блоктар кӛрсетілген. Бұл салыстыру бойынша кӛп кезеңде ТОТЖ мыс-сымды жүйе мен таратудың радиожүйелерінен айтарлықтай айырмашылық жасамайтынын аңғарамыз.

Блоктардағы операциялар аналогты немесе сандық болуы мүмкін.

Кӛптеген кабельді телевизиялық жүйелер аналогты форматты қолданады, алайда уақыт ӛте келе сандыққа ауысады. Блок-сұлбадағы әрбір блоктың қызметін сипаттай кетсек. Электрооптикалық түрлендіргіш (ЭОТ) сандық электрлік сигналды оптикалық NRZ- немесе RZ-сигнал немесе манчестерлік кодты қолданатын сигналға түрлендіреді.

1 сурет -Талшықты оптикалық тарату жүйесінің қарапайым үлгісі Оған қоса ол кіріс импульстарының тұрақты ығысуын қажет ететін талапты деңгейді орнатады.

1 кесте - Оптикалық және радиотарату жүйелерінің блоктарын салыстыру

Талшықты-оптикалық тарату жүйелері

Радио/сымсыз/ сымды байланыс желісі

Түсіндірме Электрооптикалық

түрлендіргіш

Сигналды түзгіш немесе модулятор

Барлық үш жағдай да

сигналдың пішінінің ӛзгерісін қажет етеді, мыс., AMI-ны NRZ-ке

Оптикалық сигнал кӛзі Сигнал кӛзі (таратқыш немесе модем)

Тӛмен деңгей секілді сигнал кӛзінің шығысы

Талшықты-оптикалық тарату ортасы

Радиосигналды атмосфера немесе радио-аудио сигналды мыс ӛткізгіштер бойымен жіберу.

Оптикалық сигналдың детекторы

Модемнің қабылдағышы немесе демодуляторы

Қабылдағыштың жұмыс істеу шектері 3 жағдайда да қате кӛрсеткішін анықтайды.

Шығыс сигналын түзу сұлбасы

Қабылдағыштың және модемнің шығысы және сигнал түзушісі

Жарықтың практикада кеңінен қолданылатын екі кӛзі бар:

жарықшығарғыш диод — ЖШД (LED) және лазерлі диод — ЛД (LD). Екі жарық кӛзі де -10 дБМ нен +6 дБМ-ге дейінгі диапазонда жататын салыстырмалы түрде тӛмен шығыс деңгейіне қатысты.

Бұл жарық кӛзі жарықтық сигналының алыстатылған шетінде бір оптикалық талшықтармен жалғанады (басқа талшықтар ӛзге мақсаттар үшін қолданылады). Кабель ішіндегі оптикалық талшықтар бірмодалы және кӛпмодалы болады.

ТОК ұзындығы 2,4,8,10 км болатын бір кабелді секция болатын катушкаларда таралады (нақты құрылыс сымдарымен де анықталуы мүмкін).

Қосылатын оптикалық айырмалар белгіленген жарық кӛзі мен

қайтарылатын жоғалулар. Ӛсіндінің болуы арқылы шақырылған енгізілетін жоғалулар 0,1 дБ-дан тӛмен болуы керек, ал оптикалық айырумен болған аналогты жоғалулар 1 дБ-дан тӛмен болуы керек. Ӛсінді мен кабель арасындағы импеданстардың келісу деңгейін анықтайтын қайтарылатын жоғалулар 30 дБ-дан тӛмен болмауы керек.

Қабылдағыш немесе жарық сәулеленгіш детекторды талшықты оптикалық желінің соңында қолданылады. Кӛптеген ТОТЖ-да қазіргі таңда қабылдағыштың екі типін қолданылады: PIN-duod және лавиналық фотодиод (ЛФД). PIN-диод, толықтай қоршаған ортаның ӛзгерісіне оңай немесе одан да аз сезімтал болады, алайда 10-20 дБ қосымша күшейтуді қамтамасыз етуі мүмкін. ЛФД — қоршаған ортаның ӛзгерісіне әлдеқайда сезімтал болып келеді және 10-20 дБ қосымша күшейтуді қамтамасыз етеді. ТОТЖ жобалаушысы қабылдағыштың шегін белгіленген бит бойынша қателер коэффициенті деңгейіне сүйене отырып таңдайды — BER.

Қабылдағыш шегі — дБм теріс ӛлшемімен берілген және келесідей факторлардан тәуелді: қабылдағыш типінен, оның құрылымынан, тарату жылдамдығынан және ВЕR деңгейінен тәуелді қуат деңгейі. Жүйені жобалауда қабылдағыштың кірісіндегі сигнал деңгейі шектен тыс болмауы қажет. Қысқа секцияларда жиі кіріс сигналдың деңгейін қажетті диапазонға ығыстыру үшін оптикалық аттенюаторды қабылдағышпен тізбектей жалғайды [1.1]. 1 кестеде түрлі жүйелердің кӛрсеткіштерінің нашарлауына ықпалының салыстырмалы ТОТЖ, радиожүйелердің, сымсыз және сымды тарату жүйелерінің мәліметтері келтірілген.

1.1 Тарату ортасы ретінде талшықты-оптикалық толқынжол

ОТ сымын оптикалық жарықжол деп атауға болады. Бұл терминді радисттерден алған, атауы аналогты – толқынжол. 2 суретте талшықтың сымы және оның құраушылары кӛрсетілген. ОТ сымы ортасындағы жүрекше мен оны қоршайтын қаптамадан тұрады. Кез-келген қосымша қоршаулар қорғаушы болуы мүмкін. 2 суретте пластикалық қоршау келтірілген.

Әдетте, ӛзекшенің сыну кӛрсеткішін n₁ деп белгілейді, ал қаптаманың сыну кӛрсеткішін n2. ОТ-ның сымы жобасы n1n2 болса, ӛзекше-қаптама құрылымы ӛзін толқынжол секілді жұмыс жасайтынын кӛрсетеді.Кварцтық шыны (SiO₂) ӛзекшеге де, қаптамаға да негізгі материал болады. Керекті мәндерді келтіру үшін легірленетін қоспалар қолданылады олар бор немесе германий.

Жарықтың талшықты-оптикалық жарықжол бойынша таралуы.

Оптикалық талшық бойынша жарықтың таралуын түсіндіру үшін геометриялық оптика мен Снеллиус заңы арқылы іске асатынын айтуға болады. Оңайлата айтсақ, жарық үлкен сыну кӛрсеткіші бар ортадан аз сыну кӛрсеткіші бар ортаға ӛткенде сынған сәуле қалыптыдан ауытқиды.

2 сурет - Оптикалық талшықтың негізгі құрылымы.

Бӛліну шегіне түсу бұрышы неғұрлым үлкен болса, сынған сәуле қалыптыдан соғұрлым қатты ауытқиды, қалыптыға қарағанда 90 градусқа жетпейінше және бӛліну шегімен жылжи бастайды.5 суретте түрлі түсу бұрыштары келтірілген. 3 а суретте сынған сәуленің толықтай басқа кеңістікке ӛтуі келтірілген. 3(б) суретте критикалық сыну бұрышы, бӛліну шегі бойынша сынған сәуленің сырғанауы келтірілген.

Бұл жағдай түсу бұрышы критикалықтан асып түскенде болады.

Жарықты таратуға арналған шыны ОТ толықтай ішкі шағылуды қажет етеді.

Белгілі бір толқын ұзындығына қатысты басқа ОТ құрылғысы, бұл қалыптандырылған жиілік V:

2 2

1 2 1

2 a 2

V  n n n

    

. (1.1)

Мұндағы а —жүрекшенің радиусы, n₂ОТ үшін қаптамасыз = 1,





  

.

2 2

1 2

n n мүшесі (1.1) теңдігінде сандық аппертура деп аталады (NA).

Негізінде, сандық аппертура оптоталшықтың жарықжинағыш қабілетін сипаттауға қолданылады. Шын мәнінде, ОТ қабылдайтын оптикалық қуаттың мӛлшері NA квадратына пропорционал. Байқағанымыздай, ОТ сандық аппертурасы оның физикалық ӛлшемдерінен тәуелді.

Сандық аппертураны жақсырақ түсіну үшін 4 суретті қарастырайық, онда талшық қабылдайтын жарық конусын бейнелейді. Ол суреттен тӛмен орналасқан формулада кӛрсетілгендей ол конустың бұрышы келесідей теңдікпен анықталады sinqA = NA. NA мен бейнеленген талшықтың жарықжинағыш қабілетінің концепциясы осы қабылдағыш конуспен сызбалай жақсы бейнеленген.

3 суретте келтірілгендей, ТОТЖ-ның негізгі үш элементі бар: негізгі кӛзі, талшықты оптикалық байланыс желісі (ТОБЖ) және оптикалық детектор. ТОТЖ-ға келер болсақ оның ұзындығын және екі қайталағыш арасындағы секция ұзындығы қайталағыштарды қолданбай шектейтін екі негізгі параметр бар. Бұл маңызды параметрлер болып жоғалуларды есептейміз, дБ/км –мен ӛлшенетін және жолақтың кеңдігінің ұзындыққа эквивалентті туындысымен берілетін дисперсия -МГцкм. (бұл туынды әдетте кеңжолақтылық коэффициенті деп аталады, ол тек кӛпмодалы ОТ немесе ТПК ғана қолданылады). Желінің ұзындығы қуатпен шектелуі мүмкін (қуат бюджетімен), демек, жоғалулармен шектеледі немесе дисперсиямен шектеледі (жинақталған дисперсиямен).

Алыстатылған соңында бейнеленетін символаралық интерференция түрінде бейнеленетін дисперсия екі фактормен шақырылады. Оның бірі — материалды дисперсия, ал екіншісі — модалық дисперсия. Материалды дисперсия сыну кӛрсеткіші жиілікпен бірдей ӛзгереді. Модалық дисперсия оптоталшықты толқынжол бірнеше моданы қолдайтын болса туындайды. Бұл жағдайда түрлі модалар түрлі фазалық және топтық жылдамдықтарға ие және олардың энергия максимумдары детекторға уақыттың түрлі мезеттерінде жетеді. Кӛптеген оптика кӛздері кӛптеген модалар қозатынын есептейтін болсақ, олар оптоталшықты толқынжол арқылы түрлі кідіріспен тасымалдана отырып, бұрмалануларға әкеледі деген тоқтамға келеміз.Бұрмаланулар деңгейі түрлі модалардың қандай мӛлшері уақыттың белгілі бір мезетінде детектор кірісіне жететінінене тәуелді болып келеді.

Талшықта таралатын модалардың санын азайтудың бір жолы болып толқынжолдың құрылымы мен ӛлшемдерін ӛзгерту табылады. Қайтадан (1.1) теңдігіне келер болсақ, ал n2/n1қатынасын мүмкіндігінше кем қылып сақтауға болса, мысалы 1,01 немесе одан аз болса, талшықта таралатын модалар саны радиусты кеміту арқылы шектеуге болатынын аңғаруға болады.

Біз талшық қолдайтын модалар санын N(1.6) формуласын қолдана отырып есептей аламыз. Егер V =2,405, болса, онда тек бір (НЕ11) мода ғана таралады. Егер V 2,405-дан үлкен болса, бір модадан да кӛп тарала алады.

Салыстырмалы түрде үлкен таралатын модалар санына қарай келесі бағаны алуға болады:

N=V ²/2 . (1.2) 1.2 Жарық көздері

1 суретке қайта келер болсақ, талшықты-оптикалық байланыс желісі жарық кӛзінен, немесе жарық детекторымен немесе қабылдағышпен

қосылған оптоталшықты кабель секцияларынан тұратынын байқауға болады.

Заманауи жарық кӛздері немесе таратқыштары интегралды сұлбалар мен лазерлі диодтардан (ЛД) немесе сәулелендіргіш диодтардан (СД) тұрады.

Олардың сәулеленуі қазіргі таңда бұрын қолданылатын дискретті электрлік компоненттер мен электрооптикалық құрылғылардан оптикалық таратқыштарды алмастырған бӛлек интегралды сұлбалар кӛмегімен модуляцияланады. 4 суретте опто-талшықты таратқыштың жеңілдетілген блок-сұлбасы келтірілген.

4 сурет - Опто-талшықты таратқыштың жеңілдетілген блок-сұлбасы Сәулелендіргіш диодтар.

Сәулелендіргіш диодтар СД — байланыста қолданылатын сәулелендіргіш диодтарИҚ облыста сәулеленеді. Олар кӛптеген лазермен салыстырғанда қымбат емес. Алғашында СД-тар кӛпмодалы талшықпен қолданылады, олар үлкен сандық аппертурасы бар кӛпмодалы талшықпен ғана кең конуста сәулеленетінәсерлі қамдануы мүмкін.

СД р-п ауысуы бар диод болып табылады. Электрон-тесік жұбының рекомбинациясы кедейленген аймақта жарықты генерацияланады. Оның бӛлігі диодтан шығады және жинақталып, оптоталшыққа бағытталады.

Сәулеленетін жарық когерентті емес, жеткілікті кең спектрге ие (30-60 нм) және конуста салыстырмалы түрде үлкен бұрышпен сәулеленеді.

СД-ның құрылысы сәулеленетін беткейден немесе сәулеленетін кесіндісі бар құрылым сияқты сипатталады, ол СД бетінен, ауысудың параллель жазықтығынан ннемесе ауысу облысының кесіндісімен сәулелену деңгейінен тәуелді. 5-суретте осы екі СД-ның құрылымы келтірілген. Екі тип те р-п гомоауысу арқылы немесе белсенді облыс р- және n-типті гетероауысу арқылы түзілуі мүмкін. Гетероқұрылыс негізіндегі диод жақсы сипаттамаларға ие. Ол бүкіл облыста эмиссияны басқаруға және ішкі

5 сурет - Сәулеленетін беті бар СД-ның кӛлденең қимасы (а) және сәулеленетін кесіндісі бар СД(б)

Сәулеленетін диодтардың (СД)-ның негізгі параметрлері.

СД-ның шығыс қуаты құрылымы мен ӛндірушіден тәуелді 0,01 және 0,1 мВт аралығында жатады (20-дан 10-ға дейін дБм).

СД-ның екі керексіз ерекшелігі бар, жүйенің жобалаушысы оны елеуі қажет:

1)сәулеленетін түйіннің бұрыштық кеңдігі:

а) сәулеленетін беткейі бар СД— шамамен 120°;

б) сәулеленетін кесіндісі бар СД— шамамен 30°.

2)сәулелену спектрінің кеңдігі: 30-80 нм.

СД-лар үш мӛлдірлік терезелері үшін жасалады:850, 1310 және 1550 нм.

Алайда олар бірінші екі терезеде жиі қолданылады: 850 және 1310 нм.

ЛД-ға қарағанда СД ӛндірісте елеулі түрде арзан,олар әлдеқайда үлкен қызмет ету мерзіміне ие және қалыпты жағдайда жұмыс жасағанда температураны қалыптандыруды қажет етпейді. Сәулелену тасымалына келер болсақ, олардың тиімділігі аз. Алайда екі белгіленген типтен сәулеленетін кесіндісі бар СД сәулеленетін беткейі бар СД-ға қарағанда тиімді. Олардың қолдануы әдетте жылдамдығы 155 Мбит/с және одан тӛмен жүйелермен шектелген. 2-кестеде сәулеленетін кесіндісі бар СД-лардың негізгі параметрлерінің қосымшасы келтірілген.

2 кесте -Сәулеленетін кесіндісі бар СД-лардың негізгі параметрлерінің қосымшасы

Параметр Мәні

Бірмодалы талшықта сәулеленетін шығыс қуат (25°С) Сандық апертура (NA)

Тӛмендеу /импульс түсу уақыты

2-50 мкВт 0,1 - 0,6

3 нс (максимум)

Қуаттың типтік коэффициенті

Орталық толқын ұзындығының температурамен ӛзгеруі

Спектралды кеңею

1,2%/°С (типтік) 0,5-0,8 нм/°С 0,4 нм/°С (типтік)

Бастамасы.Ақпарат, [4.2, 4.4, 4.5] келтірілген.

Лазерлік диодтар.

Лазерлік диодтар әдетте үлкен ұзындықта және жоғары жылдамдықтағы (155 Мбит/с-тен жоғары) байланыс желілерінде қолданылады. ЛД-тың бірнеше түрі бар :

- кӛпмодалы (MLM) немесе Фабри—Перо резонаторларымен;

- бірмодалы (SLM);

- таратылған кері байланысы бар бірмодалы (DFB), жиі кездеседі кейде оларды DFB-лазерлер деп те атайды;

- сыртқы модуляторы бар DFB-лазерлер;

-сәулелендіргіш беткейі бар және вертикалды резонаторлы жазықтықпен лазерлер (VCSEL).

Лазерлердің түрлері олардың жасалу кезеңінде келтірілген.

Көпмодалы лазерлер (MLM)немесе Фабри—Перо резонаторлары бар лазерлер.

Кӛпмодалы(MLM) немесе Фабри—Перо резонаторларымен лазерлер бірнеше модалармен сәулеленеді, олардың спектрі 6 суретте келтірілген.

Спектрдің кескіні қалайтын толқын ұзындығы мен тӛменгі амплитуданың шеткі модаларының болуы басым моданың болуын бейнелейді, аралықтармен шамамен 1 нм болып бӛлінген. Лазердің сәулелену модуляциясы кезінде тек қана негізгі мода ғана емес, бүйір модалары да модуляцияланады. Оптикалық сәулеленудің толық кеңдігі максимумның жартысының деңгейінде (FWHM) модуляция бар кезінде 4-5 нм-ге тең.

Лазер спектрінің одан да толығырақ зерттелуі бойынша байқайтынымыз толық шығыс қуаттың салыстырмалы тұрақтылығына қарамастан әрбір бӛлек моданың қуаты елеулі түрде ӛзгеруі мүмкін. Бұл құбылыс қуаттың мода бойынша таралуы деген атқа ие болған, маңызды практикалық мәнге ие.

Лазерлі сигнал талшық бойынша таратылғанда, толқын ұзындығынан тәуелді топтық кідірісті есептегенде қуаттың мода бойынша таралуы шығыс сигналдағы шуыл деңгейінің ӛсуіне әкеліп соғады. Нәтижесінде жүйенің сипаттамасында қуаттан тәуелсіз жүйенің бюджетінде қосымша қуатты бӛлектеу жолымен тӛмендетуге болмайтын қателер деңгейі пайда болады.

Бірнеше жүз Мбит/с –тен асатын жылдамдықтарда жұмыс жасайтын

6 сурет - Кӛпмодалы(MLM) немесе Фабри—Перо резонаторларымен лазерлерінің спектрі

Байқағанымыздай, жалпы қуаттың бірнеше пайызын құрайтын жұп модалардың деңгейі жалпы қуаттын жартысынан кӛп болуы мүмкін. Бұл мағынада лазердің тиімді спектр кеңдігін, орташа есеппен жалпы қуаттың 1 немесе одан кӛп пайызын тасымалдай алатын спектрал диапазон деп анықтауға болады.

Бірмодалы (SLM) лазерлер.

SLM-лазерлер резонатордағы жоғалтулар оның түрлі кӛлденең модаларына әр түрлі болып келетіндей етіп құрылған жоғалтулары модалардан тәуелсіз жоғалтуларға ие MLMкеңінен орын алады.MLM- кесіндіде минимал резонаторлық жоғалтулары бар кӛлденең мода біріншінің кірісіне жетеді және басым мода болады. Ӛзге кӛрші модалар ол кезде келте сәулеленуден қуаттың ӛсуін ұстап тұратын ӛздерінің жоғары жоғалтулары арқасында дискриминацияланады. Бұл жағдайда осы екіншілік модалармен тасымалданатын қуат, әдетте тӛмен деңгейлі толық сәулеленетін қуаттың 1%- нан кем. Егер SLM-лазер дұрыс бағытталған болса, бірінші бүйір мода кем дегенде 30дБ-ге басым модадан кем болады деген болжам жасауға болады.

Таратылған кері байланысы бар жартылайөткізгіш лазер (DFB).

DFB-лазердің құрылысы толқын ұзындығын таңдауға мүмкіндік береді.

Кері байланыс бір орында локализацияланбаған, керісінше резонаторлық жазықтық бойынша таратылған. Лазердің бұл типі лазерлік құрылыстың екі қабатының арасында периодикалық дифркациялық торларға ие.

Бұл моданың сыну кӛрсеткішінің ӛзгеруіне сай.

DFB-лазер оптикалық кері байланысқа ӛте қатты сезімтал, жекелей келгенде негізгі байланыс желісінің талшығы мен лазер арасындағы интерфейс болып қызмет жасайтын оптикалық кесінділерден ерекшеленеді.

Тіпті салыстырмалы түрдегі мардымсыз кері байланыс (деңгейі бойынша

әсер етуі мүмкін. Осылайша, мысалы, егер желінің кеңдігі үлкейсе, моданың секіріс типті ӛзгерісі және салыстырмалы интенсивтілік шуылы (RIN) ӛсуі мүмкін. Кері байланыс интенсивтілігін кеміту үшін және оның әсерінен болатын эффектіні бәсеңдету үшін бірнеше қадамдар жасауға болады.

Осындай қадамдардың бірі – кері шағылатын беткейлерді қолдану. Кері байланысты талшықтың ұшын мұндай лазердің белсенді облысына шағылған сәуле түспейтіндей кішігірім бұрышпен біріктіру әдісімен де кішірейтуге болады. Оған қоса одан да радикалды қадам болып оптикалық кесіндінің интерфейсі мен лазері арасында изолятор орналастырып қоюда.

DFB-лазердің маңызды параметрі болып моданы бәсеңдету коэффициенті (MSR) жатады. Мұндай жартылайӛткізгіш лазерлерді жобалағанда негізгі мақсаты болып күшейткіш кӛлденең модаларды кеміту мен басым моданың максималды мүмкін қуатын алуда жатыр. MSR мәнін деңгейде күтуге болады > 30 дБ үздіксіз сәулелену DFB-лазері үшін. Мұндағы біздің қызығушылығымыз – жалғыз және тар спектрал желімен лазермен жарықтық сигналды таратуда. Идеал жағдайлар кезінде мұндай лазерлерден жолақтың кеңдігін жартылай қуат деңгейінде (FWHM) шамамен 0,2 нм күтуге болады (шамамен 25 ГГц). Егер DFB-құрылым лазермен генерацияланатын желі кеңдігін жақсарту үшін MQW құрылымымен коминацияланса, (кӛптеген кванттық шұқырлары бар құрылым), онда жолақтың кеңдігі жүздеген кГц-ке дейін кемітілуі мүмкін. Егер де жолақтың кеңдігі үлкейе берсе хроматикалық дисперсия ӛседі. Ол жоғарғы деңгейде тарату жылдамдықтары 1 Гбит/с-дан асатын жүйелер үшін тиімсіз. DFB- лазерлер саудадағы танымал лазерлер арасында ең тӛмен спектрал сәулелену желісіне ие. Олар барлық жағдайда секциялардың ұзын және ӛте ұзын проекцияларында жұмыс жасайды.

DFB-лазер — ӛте қымбат құрылғы, алайда ТОТЖ үшін ӛте маңызды.

DFB-лазердің оптималды жұмысында сенімді болу үшін оны бақылау керек, оны жинауда бірнеше компоненттер қосуға да болады. Мысалы, фотодиод (PIN-диодты қабылдағыш) оның шығысын бақылауға лазердің интеграл сұлбасын; температурасын басқаратын термоэлектр салқындатқыш (ТЕС);

оның шығысын басқаратын және қажетті жиілікті ұстап тұратын кері байланыс сұлбасын қосуға болады.

DFB-лазер сұлбасы 7-суретте келтірілген.

Сыртқы модуляторы бар DFB-лазер.

Соңғы жылдарға дейін біз модуляциясы бар, интенсивтілік модуляциясы деп аталатын, оптикалық кӛздер туралы айтып ӛттік. Іс жүзінде, біз жасайтынның барлығы тек – лазерді қосып ӛшіру, мұндағы екілік жүйедегі 1 қосуға сәйкес, ал ӛшіру екілік санау жүйесіндегі 0-ге тең. Нақтылай келсек лазер ешқашан толықтай ӛшпеген. Мұндай ӛшудің эквиваленті – кірістен сәл жоғарырақ келетін лазердің жұмыс аймағындағы нүкте.

Екілік 1 және 0-ді түзудегі басқа жолы - оптикалық модуляторды қолдану болып табылады. Модуляция мен оптикалық модуляторды қолданудың негіздері 8-суретте келтірілген. Байқасаңыздар, оптикалық модулятор тасушы толқын (CW) мен талшықтың интерфейсі арасында орналасқан.

CW-кӛзі - бұл әрдайым қосылып тұрған жарық кӛзі, демек ол жұмыс жағдайында орналасады, шығысында берілген қуат деңгейі бар.

Оптикалық модуляторлар оптикалық толқынжол бойынша таратылатын үздіксіз оптикалық қуатты басқаруға жобаланған интегралдық құрылғылар болып табылады. Олар түйін секілді жұмыс жасайды; екілік 0-ге жабық, ал екілік 1-ге ашық. Әдетте модулятордың үш типін ерекшелейді:

1 - Мах-Цендер (M-Z);

2 – электр рефракцияны пайдалану;

3– электр абсорбцияны пайдалана отырып (жартылайӛткізгіш) MQW.

Мах-Цендер Модуляторы (М—Z) LiNbO3литий ниобаты негізінде толқынжолдады пайдаланатын интерферометр болып келеді. M-Z- модулятордың толқынжолдары Y-таратқыш құрылымына ие. Мұндай LiNbO₃секілді материалдың сыну коэффициенті сырттай қойылған қуат әсерімен ӛзгеруі мүмкін. Сырттай қуат болмағанда, оптикалық/электромагнит- тік ӛріс екі жеңінде М—Z-модулятор (модулятор шығысында) бірдей фазалар ығысуына ие және интерференция синфазалы. Қосымша қосымша қуат шақырған сыну кӛрсеткішінің ӛзгеруі есебінен болатын фаза ығысуы осы синфазалылықты бұзады және таратқыштың шығысындағы қуатын кемітеді.

Жекелей келгенде егер екі жең арасындағы енгізілетін фаза ығысуы р-ға тең болса, интерференцияның керіфазалық сипатын есептегенде жарықтың толықтай болмауы байқалады. Мұндай әрекет механизм нәтижесінде модуляторға берілген биттердің электр ағыны шығысында биттердің оптикалық ағынының кӛшірмесін жасайды.

8 сурет –лазерлі таратқыштардың модуляциясы бар концепциялары және сыртқы модуляторды қолданатын лазерлердің кескіндері(б)

Сырттай модулятордың сипаттамалары сандық түрде сигналдың төмендеу коэффициентімен (ER) — сигнал деңгейлерінің қосылған және ӛшірілген кездегі қатынасымен анықталады. Литий ниобатының негізіндегі модуляторлар ER шамамен 13 (20) дБ қамтамасыз етеді және ағынның модуляция жылдамдығы 75 Гбит/с-ке дейін ӛседі.

Модуляторлар электрооптикалық полимерлерден жасалады. Оларда ағындардың модуляциясы шекті жылдамдығы шамамен 60 Гбит/с. Мұндай модуляторлар жиі модулятордың кіріс сұлбаларымен интеграцияланады.

Модулятордың ӛзге типі жартылай ӛткізгіштер негізінде жасалады.

Оларға электроабсорбцияны пайдаланатын модуляторлар жатады. Бұл технология Франц-Келдыш әсерін қолданады, оған сәйкес жартылай ӛткізгіштің тыйым салынған аймағы оған кӛлденең электр ӛрісін жақындатқанда кішірейеді. Бұл жағдайда мӛлдір жартылай ӛткізгіш қабат қойылған сыртқы қуат әсерімен оның тыйым салынған аймағы кеңдігі кішірейгенде жарықты жұта бастайды. Ол фотон энергиясы тыйым салынған аймақтың энергетикалық қоршауынан асқанда болатын жағдай. Электр жұтылу эффектісі MQW-құрылымдағылардан қаттырақ байқалатынан ескерсек олар тек осындай модуляторларда қолдану үшін пайдаланылады.

Олар үшін сигналдың ER бәсеңдеу коэффициенті 15 дБ және ығысу қуатының 2 В, ал осы кездегі жылдамдығы бірнеше Гбит/с құрайды. Осылайша, жылдамдығы 5 Гбит/с кезінде «чирп» тӛмен деңгейінде тасымал орын алған.

Модуляторлардың бұл типі ТОТЖ-да тарату жылдамдығы шамамен 20 Гбит/с кезінде қолданылады, ал кейбір тәжірибелерде тіпті 60 Гбит/с жылдамдыққа да жеткен.

түйіскен жерге домалақ оптоталшық кейпінде таратылатын шығыс сәулесі кӛлденең қимасында сығылу коэффициенті 3:1 болатын эллипс болып келеді.

Мұндай сәуле оптоталшықтың жүрекшесі қабылдай алатын сәуленің цилиндрлік пішінімен нашар түйіседі. Цилинрлік сәуле жиі кезде оны оптоталшықтың жүрекшесінің кӛлденең қимасын түйістіру үшін қосымша оптика қажет етеді. VCSEL типіндегі лазер қажетті домалақ сәулені шығарады. Осы екі сәулелену түрінің түйіндерінің геометриясы 9-суретте келтірілген.

9 сурет - СД-тың эллиптикалық шығыс сәулесі мен MLM, SLM және DFB типіндегі лазерлерді VCSEL типіндегі лазерге

тән шығыс сәулемен салыстыру

VCSEL типіндегі p-типті қабаттар қатарымен, белсенді аймақ және n- типті қабаттар қатардан тұратын вертикал құрылым болып келеді. Қабаттар саны қаланған сәулелену толқын ұзындығынан тәуелді. Берілген қабаттар жиынтығы In+Ga+As+(Al немесе Р) комбинациясынан жасалынатын Брэгг шағылыстырғыштарын қамтиды. Мысалы, In+Ga+As+Р комбинациясы 1310- 1550 нм толқын ұзындықтары терезесіндегі лазерлер үшін қолданылады.

Қажетті қабаттар планарлы технология негізінде эпитаксалді ӛсіру әдісімен жасалынады. VCSEL типіндегі лазерлер бірмодалы режимде модалар таралуы күшейту жиілігінің жолағынан асатын тек аз толқын ұзындығына ғана қолданылатын резонаторды қолдана отырып жұмыс жасайды.

Олар белсенді қабат жазықтығына перпендикуляр бағытта жарық шығарады, сәулеленгіш беткейі бар СД-та жасайтындай аналогты түрде болады. Мұндай лазердің жұмысы бірмодалы режимде VCSEL диаметрін 2-3 мкм-ге дейін кішірейту арқылы жүзеге асады. VCSEL типіндегі лазерлердің шығыс қуаты мен жолақ кеңдігі DFB-лазерлердің аналогты кӛрсеткіштерінен кішіжәне VCSEL ТОТЖ-да және жергілікті желілерде де қолданысқа ие.

Олардың бағасы салыстырмалы түрде DFB-лазерлерден кіші, мысалы VCSEL –дің басқа қолданысы болып, WDM-жүйелердегі идеал түрде сай келетін

VCSEL-лазердің құрылысының сұлбасы 10- суретте келтірілген [4.1, 4.3].

10 сурет - VCSEL-лазер құрылымының сұлбасы 1.3 Жиілікті-модуляцияланған импульс

ЖМ импульс түсінігі.

ЖМ импульснемесе чирптарату жүйелерінің сипаттамаларын 1550 нм толқын ұзындығында тіпті DFB-лазерді үлкен (порядка 40 дБ) мәнді MSR- мен (моданы басу коэффициенті) шектеуі мүмкін. Ертеде байқағанымыздай жартылайӛткізгіш лазерлердегі қарқындылық модуляциясы біздің қалауымсыз спектрал желісінің кеңею коэффициентін басқаратын фаза модуляциясымен бірге жүреді.

Фаза ығысуымен жүретін уақыттан тәуелді оптикалық импульстар чирп- импульстар деп аталады.Осындай оптикалық импульске қабаттасқан жиіліктік чирп нәтижесінде оның спектрі кеңейеді. Ол спектрал кеңею талшықтың дисперсиясын ескере отырып талшықтағы импульске әсерін тигізеді және жүйедегі BER кӛрсеткішінің нашарлауына әкеліп соғады [4.1].

ЖМ ығысуын нақтылай талқылау.

Білетініміздей, импульс ЖМ ығысуға бейім келеді, демек егер оның тасушы жиілігі уақыт бойынша ӛзгеретін болса, ол чирп-импульс деп аталады.

Осы жиіліктік ӛзгерістер фазаның уақыт бойынша туындысымен қатынасады.

Уақыттан тәуелді жиіліктік ығысу чирп деп аталады. Әдебиеттен С

егер мұндай кеңею жеткілікті түрде үлкен болса, ол қате 1 биттің туындауына әкеледі, ал ол ӛз кезегінде 0 биті болатын орын болса, қатеге әкеледі.

С параметрі теріс мәндермен қатар, оң мәндерге де ие бола алады.

BL көрстекіші — қашықтыққа жиіліктер жолағының туындысы (ӛлшемділігі Гцм) –С-ның теріс мәндерінде елеулі түрде кемуі мүмкін. Бұл лазерлік диодтың үлкен кеңеюі әсерінен болады. Жартылай ӛткізгіш лазер үшін модуляцияны қолданар кезде С параметрі әдетте теріс, 1550 нм толқын ұзындығына -6-ға тең. Бұл шартта BL көрсеткіші<100 (Гбит/ с), және талшықтың дисперсиясы тарату жылдамдығын 2 Мбит/с –ке дейін шектейді.

Бұл мәселені дисперсияны ығыстыру арқылы шешуге болады, және де дисперсияны алмастыру сұлбасын қолдана отырып. Жиіліктік чирп елеулі деңгейде сыртқы модуляторды қолдана отырып жойылады. Себебі, жарық кӛзі, ал ол әдетте DFB-лазер, үнемі қосулы. Нәтижесінде модуляция кезінде чирптің әсері байқалатындай, оған қоса деструктивті болады [4.1].

ЖМ ығысу әсерін сипаттайтын импульс параметрлері

Жартылай ӛткізгіш лазер импульсінің шығысында келтірілген. у осі бойыменимпульс амплитудасы салынған, хосі бойымен —tуақыты.Бұл суретте импульстің екі негізгі параметрлері келтірілген: импульстің бастапқы ӛсуі мен шыңындағы тӛгіліс (чирппен шарттастырылған). Келесі импульстің шыңының сипаттамасы бастапқы импульс шыңының сипаттамаларынан ерекшеленетіні де чирп әрекетімен шарттастырылған. Әрбір келесі импульстің шыңы алдыңғысынан кездейсоқ түрде ерекшеленеді.

Тарату жүйелерінде маңызды параметр болып импульстің өсу уақыты жатады. Ол таратудың максимал жылдамдығының шегін анықтайды. Жүйе үшін шектеуші деңгей орнату да оның сипаттамаларына әсерін тигізеді. Ол, лазердің генерациясын бұзбау үшін мейлінше тӛмен орналасуы мүмкін.

Бұл сигналдың төмендеу коэффициентіне әсер етеді, ол максимал түрде үлкен болуы тиіс. Бұл коэффициент импульс амплитудасының шектеуіш деңгейге қатынасын бейнеледі.

Лазерлі диодтарөндіріс көздерінің негізгі параметрлері.

Жартылай ӛткізгіш лазерлі диодтар әдетте, жоғары жылдамдықты (> 155 Мбит/с) алысқа қатынайтын байланыс жүйелерінде жарық кӛздері ретінде қолданылады. Кӛптеген ӛндірушілер лазер кӛздерінің шығыс қуаты шамамен +3 - +10 дБм (1-10 мВт) құрайды. Үлкен қуатты лазерлік диодтар нарықта пайда бола бастады. Қазіргі таңда лазер кӛзінің шығысында, мысалы EDFA типін, оның шығыс қуатын 500 мВт немесе одан да кӛпке үлкейту үшін оптикалық күшейткіш орналастырақ жеткілікті. Ӛндірушілердің үлкен қуатты лазерлерді шығаруының бір себебі болып DWDM жүйелерінің кең қолданылуы табылады (толқын ұзындығы бойынша тығыз мультиплекстеу).

DWDM жүйесінің сызықтық құраушылары жоғары енгізілетін жоғалуларға ие. Мұндай шығыс қуатының жоғары деңгейлерін қолдану DWDM жүйелерінде жоғалуларды болдырмауға ықпалын тигізеді. Мұндай қуат деңгейлерінде жұмыс жасайтын лазерлер кӛптеген мәселелерді алып келді, жекелей келгенде тарату трактінің оптикалық құраушыларына үлкен қуаттың әсер етуі. Осындай лазер кӛзінің тұсына қарай шағылысқан жарықтық энергияны тӛмендеткіш әмбебап құрылғы ретінде қолданылатын шектеуіштер кері жоғалуларға ие > 80 дБ, ол ӛз кезегінде шағылысқан қуатты тиімді тӛмендетуге мүмкіндік береді.

Келесідей жағдайды қарастырайық, біз DFB (мыс., тип Lucent D2500) типіндегі ЛД-ты орналастырдық деп есептесек, Мах-Цендер сұлбасымен жинақталған сыртқы модулятор (мыс., тип Lucent Lithium-Niobate) және Lucent EDFA типіндегі күшейткіш 28 дБ күшейтуі бар. Лазерлі диодтың шығысы 0,0 дБм деңгейінде болсын, ал енгізілетін жоғалулар 6 дБ құрайды.

Иоған қоса қуаттың ӛзге де жоғалулары шамамен 2 дБ шектеуіштерді және оптикалық кесінділерді қолдану арқасында болуы мүмкін. Мұндай комбинацияның шығыс қуаты мынаған тең болады:

0,0 дБм - 6 дБ - 2 дБ + 28 дБ = +20 дБм.

Егер Lucent компаниясы ұсынатын дисперсия есебінен болатын қуаттың жоғалуларының мәнін қолданар болсақ, шығыс қуаты + 18 дБм-қа дейін тӛмендейді.

СД сипаттамалары мен лазерлік диодтың сипаттамаларын салыстыру.

3 кесте - СДжәне ЛД сипаттамаларын салыстыру

Параметр ELED типіндегі СД

FP (MLM)-лазер Сыртқы модуляторы бар

VCSEL типіндегі лазер

Желінің спектрал кеңдігі максимум жартысынан толық кеңдік терминдерінде анықталады (FWHM). Бұл қуаттың шыңындағы мәнінің жартысының деңгейінде нанометрмен ӛлшенген оптикалық кӛздің сәулеленетін жарық сигналының спектрал кеңдігі.

Қазіргі таңда бұл мәні 40 Гбит/с-ке дейін кеңеюі мүмкін, бірақ одан кем болуы да мүмкін.

MTBF –тыйымға арналған орташа ӛңдеу уақыты. Қалыпты жағдайда жұмыс істеу шартында бұл мән салыстырмалы.

Көздері.[4.1, 4.2, 4.4, 4.6, 4.7].

СД және ЛД сәулелену спектрінің кеңдігін салыстыру.

13-суретте СД және ЛД-ның спектрал сызықтарының пішіндері салыстыруға берілген.

12 сурет – СД және ЛД сәулеленетін қалыпты сызық спектрлері.

Спектрал сызықтардың амлитудалары қалыптандырылған. Нақтылай келгенде ЛД-ның шыңының қарқындылығы СД-ға қарағанда жоғары

Желінің

спектрал кеңдігі, нм

30-60 < 3 <0,1 < 3

Максимал жылдамдық, Гбит/с

< 0,155 >2 > 10^б) 2

Талшық типі кӛпмодалы бірмодалы Дисперсия ығысуымен

Кӛпмодалы және бірмодалы

Бағасы Тӛмен Жоғары Жоғары Жеткілікті

MTBF^в), сағаттар 10⁹ 10⁸ 10⁷ 10⁸

С488 таратқышы 100 нм-дегі лазер, модулятор электржұтылуы мен интегралды қалыптандырғыш негізінде жасалған. Lucent Компаниясының айтуы бойынша бұл құрылғы таратуды 360 км және 640 км қашықтыққа жылдамдығы 2,5 Гбит/с кезінде тарата алады. Ол DWDM жүйелерінде тасушылардың 50 ГГц және одан тӛмен қадаммен қолданылады. 4-кестеде оның негізгі оптикалық параметрлері келтірілген.

4 кесте -SLM (DFB) - лазерлік таратқыштың негізгі оптикалық параметрлері

Параметр Типтік мәні G.957 ұсынысы

бойынша мәні Ӛндірістік мәні Комментарий

Орташа шығыс оптикалық қуаты

0 дБм +3 дБм +2 - +6 дБм > +20 дБм^1,2)ОУ- ды анықтамасы бойынша

қолдану Шығыс қуаттың

флуктуациялары 0,5 дБ +3 - -2 дБ 0,5 дБ

Байланыс орнының бюджетінде ескерілген Дисперсия

есебінен болатын жоғалулар

1,0 дБ Зерттеу

сатысында

Ұзын секцияға арналған 2 дБ

Кеңею 1600³⁾

Толқындардың жұмыс

диапазоны, нм

1280-1480;

1500-1650

1260-1360;

1500-1580

1260-1480;

1500-1660

-

Минималды қайтымды жоғалулар

24-30 дБ 24 дБ 24 дБ > 11 дБболуы

қажет Сигналдың

бәсеңдеу коэффициенті

10 дБ 8,2; 8,3 дБ 11 дБ

Шығыс қуаты қысқа секциялармен жұмыс жасауға мүмкіндікке ие болуы үшін басқарылатын болуы тиіс.

Жоғары шығыс қуаты WDM жүйесінде, құраушылармен енгізілетін жоғалуларды ескере отырып, жұмыс істеуі үшін қажет.

Мӛлдірлік терезесіндегі жұмыс диапазоны EDFA күшейткішінің 1550 нм жұмыс диапазонымен шектелген.

Көздері.Ұсыныс ITU-T G.957].

OKI компаниясына жылдамдығы 10 Гбит/с үшін лазерлі DFB-

газдық пішіні негізінде (MOVPE). Лазерлі (DFB) аймақ қарапайым лазерлі рп- блоктың жасырын құрылымымен келтірілген. Оның белсенді қабаты бесқабатты MQW-құрылыммен келтірілген, кванттық шұқырлары бар қабаттар InGaAs қабаттары болып табылады, ал шектеуіш қабаттар– InGaAsP қабаттары болып табылады. Модулятордың аймағы InGaAsP түйісуі ауысудың кеңдігі 1480 нм толқын ұзындығына сай және жұтушы қабаты бар жоғары жоталы мегақұрылым болып табылады. Екі жағынан да жота полиимидті полимерге тереңдетілген, ол электродтың сыйымдылығын кішірейту үшін жасалынады. Модулятордың беткейлігі шағылуға қарсы жабынмен жабдықталған. DFB-лазермен модулятор арасындағы оптикалық түйісу бүйіржақтардың түйісу әдісімен жасалынған. Қарастырылып отырған лазердің лазерлік аймақтың ұзындығы 350 мкм, ал модулятордың аймағының ұзындығы 200 мкм құрайды. Осы екі аймақ электродтардың 30 микронды бӛліну аймағымен бӛлінген.

13 сурет -OKI компаниясының модуляторы бар DFB-лазердің құрылымының сұлбалық кӛрінісі [4.7]

Электродардың бӛліну аймағының кедергісі– 10 - 20 кОм.

Мұндай лазердің оптикалық қуаты шамамен лазерді қоздырғыш тогы - 100 мА, жарықтық сигналдың бәсеңдеуінің тиімділігі – 10 дБ/В, 3 дБ деңгейдегі жиіліктер жолағының кеңдігі- 16 ГГц құрағандағы мәні – 4 мВт (+6 дБм). Бүйір жолақтарының параметрі 0,3-0,4 құрайды.

Қоздырғыштың ИС.Қоздырғыштың ИС10 Мбит/с жылдамдықта амплитудасы 2В болатын сигнал кӛмегімен жұмыс істейтін модуляторды іске келтіреді. Оның шығысындағы толқынның пішіні тікбұрыштыға жақын.

Қоздырғыш құрылғы дифференциалды күшейткіштің екікаскадты сұлбасынан тұрады. Бұл шығыс сигналының амплитудасы тұрақты деген тоқтамға келтіреді. Ӛрістік транзистор осы ИС-ке қолданылатын — InGaAs/GaAs Шотки тығынымен және жасырын р-қабатымен жӛнделген (BP-MESFET), тығын 0,2 мкм.

14 сурет -ИС қозған шығыс сигналының кӛздік диаграммасы, жылдамдығы 10 Гбит/с ( [4.7],2 сурет)

14-суретте ИС қоздырғыштың шығыс сигналының кӛздік диаграммасы келтірілген, жылдамдығы 10 ГБит/с. Тестілік қолдану ретінде псевдокездейсоқ NRZ-сигнал («нӛлге қайта оралмау» форматында — НҚО, 0,8 В екілік амплитудамен. Қоздырғыш сигналдың екілік шығыс амплитудасы 2,7 В (Vpp) құрады, ал ӛсу мен тӛмендеу уақыты, (амплитуданың 20 -80%

интервалында) - 32 және 30 сәйкесінше. Аз сигналды жиіліктік сипаттама үшін 3 дБ деңгейінде 9,5 ГГц, күшейту 15 дБ құрады. Қолданылатын қуат шамамен 1,8 Вт. Бұл шығыс сигнал 10 ГБит/с жылдамдығында жұмыс жасайтын модуляторды қоздыру үшін жеткілікті.

Модуль құрылымы.16-суретте оптикалық таратқыштың үстінен қарағандағы сұлбасы келтірілген. Модульде оқшаулағышы бар DFB-лазер, қоздырудың ИС-і, монитор үшін фотодиод, термистор, ішкі температураны қалыптандыру үшін термоэлектрлік, линза және оптикалық оқшаулағыш кіреді.