Koherentní optické komikace

Koherentní optické komikace

12.1 Úvod do koherentní optické komunikace

12.2 Fyzikální princip

Systémové aspekty

12.1 Úvod do koherentní optické komunikace

Funkční schéma:

Hlavní výhody:

- zvyšuje se citlivost přijímače o 20 dB (zvětšení dosahu)

- možnost použití WDM (zvětšení počtu kanálů)

- možnost použití výhodných modulačních metod (en. zvýhodnění o 9 dB)

- necitlivost k záření pozádí

Nevýhody:

Obr. 12.1. Citlivost přijímače (doplnit).

Obr. 12.2. Použití WDM

OFDM je jemné optické dělení vln optickými disperzními prvky v rámci jedné spektrální čáry laserové diody.

Požadavky na laserové diody:

- vysoká koherence

- vysoká stabilita středního kmitočtu;

- nízký amplitudový a fázový šum

- laditelnost proudem nebo teplotou;

Požadavky na OV:

- jednomodové

- zachovávající polarizaci

- zařazení polarizátoru

- zařazení děliče

12.2 Fyzikální princip

a) Heterodynní detekce (předpokládejme analogovou modulaci pole)

FD reagují na fotonový tok a jsou necitlivé na fázi pole, přesto lze fázi pole zjistit následujícím způsobem (pomocí interference).

	F				i

Interferují signálové a referenční pole (); vznikají optické zázněje, které jsou v procesu fotodetekce přeměněny na zázněje elektrického proudu. Elektrický proud tak nese informaci o amplitudě a fázi signálového pole.

Dělení:

. . . heterodynní detekce

. . . homodynní detekce

Heterodynní detekce.

Signálové pole:

Modulovány jsou veličiny .

Pole místního oscilátoru (referenční pole):

Výsledné pole na aktivní ploše fotodiody:

Intenzita:

;

Výsledný výkon:

;

Fotoproud:

Platí:

Obr. 12.3. Grafické znázornění fotoproudu. (Doplnit.)

Heterodynní detekce vyžaduje po fotodetekci nejdříve elektrickou detekci na MF a pak ještě elektrickou detekci v základním pásmu signálu.

Homodynní detekce.

Výsledné pole na aktivní ploše fotodiody:

Intenzita:

Avšak: ; nechť dále (použití fázového závěsu) , pak

Obr. 12.4. Grafické znázornění fotoproudu. (Doplnit.)

Při homodynní detekci následuje po fotodetekci hned elektrická detekce v základním pásmu signálu. (Není potřebný MF detektor.)

Systémové aspekty

(heterodetekce, PIN)

Výkon signálu na MF (viz fyzikální princip):

Výkon šumu (výstřelový, tepelný):

;

Vyjádření poměru SNR (výkon místní LD převyšuje ostatní výkony):

Pro lineární elektrický detektor a pro synchronní detekci (AM) platí:

(SNR)_BB = 2(SNR)_MF

Je-li B_MF = 2B_m, je

,

kde B_m je šířka pásma signálu v základním pásmu.

(homodynní detekce, PIN)

Výkon signálu v základním pásmu (viz fyzikální princip):

Výkon šumu (výstřelový, tepelný):

;

Vyjádření poměru SNR (výkon místní LD převyšuje ostatní výkony):

(Doplnit obrázky: Spektra signálu a šumů.)

12.4. Praktické realizace

V praxi přináší aplikace koherentního přenosu relativně velký dosah (až 300 km při
622 Mb/s) a velký počet kanálů (např. 670 kanálů v optickém oknu 1500/1580 nm při
622 Mb/s).

Realizace WDM:

(Viz obrázek)

Širokopásmová ústředna:

(Viz obrázek)

Využití jedné LD pro plněduplexní spoj:

(Viz obrázek)