Digitální spojovací systémy

obr.13.1. a) Čelně emitující LED. b) Půlkruhová LED. c) Hranově emitující LED. d) Burrusova LED.

obr.13.2. Ukázka svazků paprsku a druhy vlnění.

Spojení LED – optické vlákno

obr.13.3. Spojení LED s optickým vláknem.

ILD (Injection Laser Diodes – Laserové diody)

Konstrukce a činnost ILD.

obr.13.4. Konstrukce a činnost ILD.

Vhodnost užití světelných zdrojů

1. Vlnová délka emitovaného světla

LED emitují světlo vlnové délky 500-1600 nm se šířkou spektra 20-70 nm

ILD 800-1600 nm 0,5-3 nm

obr.13.5. Spektrum vlnové délky.

1. Výkon emitovaného světla

obr.13.6. Výkon emitovaného světla.

1. Směrovost emitovaného světla

obr.13.7. Směrovost emitovaného světla.

1. Spolehlivost

LED jsou spolehlivější, mají mnohonásobně delší životnost než ILD.

1. Teplotní efekty

obr.13.8. Teplotní efekty.

1. Provozní bezpečnostní opatření

Ke zničení čipu může vést překročení mezního proudu v propustném směru – ILD je citlivější než LED, u ILD může dojít k poškození překročením množství světla dopadajícího na koncová zrcadla.

1. Cena

LED systémy konstrukčně jednodušší a levnější než ILD.

Detektory světla

Převádějí světelný signál na signál elektrický. V komunikačních systémech s optickými vlákny se nejčastěji používají fotodiody PN, fotodiody PIN a lavinové fotodiody.

Druhy fotodiod

1. Fotodiody PN

obr.13.9. Fotodiody PN.

1. Fotodiody PIN

obr.13.10. Fotodioda PIN s optickým vláknem.

1. Lavinové fotodiody

obr.13.11. Lavinová fotodioda s optickým vláknem.

Používané materiály – křemík (pro fotodiody krátkých vlnových délek), InGaAs (pro větší vlnové délky).

Kvantová účinnost – je dána procentem dopadajících fotonů, které vytvoří nosiče náboje (elektrony a díry), schopné podílet se na toku proudu. Je závislá na vlnové délce dopadajícího světla, na materiálu a na uspořádání fotodetektoru.

obr.13.12. Graf kvantové účinnosti.

Charakteristiky:

1. Spektrální citlivost

2. Kvantová účinnost

Vyjadřuje se poměrem počtu uvolněných elektronů ku počtu dopadlých fotonů v procentech. (U lavinové fotodiody je v čitateli počet prvotně uvolněných elektronů.)

Fotodiody RAPD a PIN mají kvantovou účinnost 80-100%

PN 80-90%

Lavinové s ochr. prstencem 30-50%

Dynamický rozsah

Je to míra intenzity světelného signálu, který může být fotodiodou detekován – poměr výkonu nejsilnějšího signálu k výkonu nejslabšího signálu, který může být fotodiodou detekován (příliš slabý signál je překryt šumem, příliš silný signál přesytí přijímač a dojde ke zkreslení signálu).

1. Doba odezvy a doba náběhu

obr.13.13. Doba odezvy a doba náběhu.

1. Kapacitance

Kapacitance fotodiody se snižuje se zvyšujícím se závěrným napětím způsobuje snížení přenosové rychlosti.

obr.13.14. Graf kapacitance.

1. Šum

Je způsoben řadou faktorů.

obr.13.15. Šum.

Ekvivalentní výkon šumu (NEP – Noise Equivalent Power) – odpovídá množství světla, které by vytvořilo signál rovný množství šumu, které je obvykle produkováno fotodiodou. Řádově nW světelného výkonu. PN a PIN relativně vysoký NEP, lavinové fotodiody velmi nízký NEP.