Фотодетектори, оптички конектори

У оптичким телекомуникацијама на пријему се као детектор користе два типа фотодиода које претварају светлост у електричну енергију: јефтинији и мање осетљив PIN детектор и квалитетнији АРD детектор.

PIN диода је диода са широком недопираном полупроводном облашћу између P и N области. P и N област су јако допиране.

структура PIN диоде

структура PIN диоде

Уметнута област је преплављена носиоцима наелектрисања из P и N области. Електрично поље допираних области се протеже скоро целом дужином уметнуте области чиме убрзава пренос наелектрисања из P у N област што резултује бржим радом диоде чинећи их погодним за рад на високим фреквенцијама. PIN диода се користи за израду ослабљивача, брзих прекидача, фотодетектора…

Као фотодетектор PIN диода је инверзно поларисана, што значи да нормално не проводи струју. Када се осветли P+ област долази до стварања парова електрон-шупљина. Инверзно поларисано поље преноси ове генерисане носиоце кроз недопирану област стварајући струју.

Комерцијално доступне PIN фотодиоде имају степен искоришћења изнад 80-90% у таласном подручју телекомуникација (1500nm) и обично се праве од германијума или InGaAs. Постоје и силицијумске PIN фотодиоде, али њихова таласна дужина је испод 1100nm, па зато нису нашле примену у оптичким телекомуникацијама. С обзиром да имају кратко време одзива и да раде на фреквенцијама од неколико десетина GHz идеалне су за примене у оптичким телекомуникацијама велике брзине. PIN фотодиода такође може детектовати x и гама зраке.

APD (avalanche photodiode) је високо осетљив полупроводнички уређај који користи фотоелектрични ефекат да претвори светлост у струју. Када инверзни напон фотодиоде достигне одређени ниво носиоци наелектрисања настали деловањем фотона се због великог електричног поља у области мале концентрације примеса убрзавају и стичу велику кинетичку енергију. У судару са кристалном решетком они избијају нове електроне (сударна јонизација) који заједно са примарним електронима избијају нове електроне. Резултат овог процеса је лавински ефекат.

карактеристика APD диоде

карактеристика APD диоде

Радна област ових диода је у области лавинског ефекта, тако да приликом осветљавања диоде долази до „лавине“ носилаца чиме се добија струја вишеструко већа него код обичних диода. APD можемо посматрати као фотодетекторе који обезбеђују уграђен први степен појачања кроз лавинско умножавање. Применом високог напона инверзне поларизације (100-200V код силицијума) APD показује унутрашњи ефекат појачања струје (око 100). У принципу, што је већи напон веће је појачање.

Поред ове радне области (линеарни режим) постоји и тзв. Гајгеров режим рада у коме је појачање још веће (за инверзне напоне веће од напона прага VBD), а који баш због толиког појачања може детектовати присуство и само једног фотона.

За област таласних дужина 800 – 900nm се користе Si лавинске фотодиоде, док се апсорпцију светлости таласне дужине око 1600nm користе Ge лавинске диоде.

Оптички конектори

Оптички конектори су пасивне компоненте преносних система са оптичким влакнима. Служе за физичко прикључење оптичких влакана на активне компоненте оптичких преносних система или да се преко њих изврше преспајања влакана механичким, лако раздвојивим путем.

Најважнији део конектора је ферула (централна цевчица у конектору) кроз коју је пробушен канал димензије спољног пречника омотача (125 микрона) увећан за пар микрона. Овим се обезбеђује директан пролаз оптичког влакна кроз конектор. Материјали за израду феруле оптичког конектора су: челик, цирконијум или композитне пластичне масе. Прецизност израде отвора оптичког конектора условљава аксијално поравнање сучељених оптичких влакана у адаптеру, односно оптичког влакна и активног дела електронике. Кућиште конектора је елемент по коме се оптички конектори највише разликују. Улога кућишта је да обезбеди чврсту везу конектора са одговарајућим адаптером или кућиштем активне компоненте.

Постоји више типова конектора, зависно од стандарда, произвођача, типа влакна или кућишта емисионе и пријемне електронике. Оптички конектори се не деле према намени већ према типу кућишта у које се прикључују. Фибер оптичка технологија преноса података има неколико типова „стандардних“ конектора: ST, SC, FC/PC, SFF…

Оптички конектор типа ST

ST конектори је начињен по угледу на BNC конектор коаксијалних каблова.

Конструкција оптичког конектора обухвата неколико делова:
ферула од цирконијума,
метално или пластично кућиште за прикључење,
прстен за причвршћивање растеретног елемента (кевлара) оптичког кабла, и
аксијални ојачавачки елемент (растеретни бужир који онемогућава критично савијање влакна на улазу у конектор).

Особине оптичког ST конектора су:
унето слабљење конектора – max. 0,6dB (средње 0,25dB)
промена слабљења после поновљеног прикључења (500 прикључења) – max. 0,3dB
промена слабљења услед термичког циклирања (-40ºC до + 80ºC) – max. 0,5dB
промена слабљења услед аксијалног оптерећења на монтирани кабл са „tight“ заштитом влакна (11kg у трајању од 1мин.) – max. 0,5dB

Оптички конектор типа SC

SC (Square-subscriber) конектори се користе у мрежама где су брзине преноса података 100Mb/s. Овај конектор је начињен по угледу на RJ конектор код упредених парица, и прихваћен је према ANSI/TIA/EIA-568 за стандард при ожичавању комерцијалних зграда.

Конструкција оптичког конектора обухвата неколико делова:
ферула од цирконијума,
пластично кућиште за прикључење,
прстен за причвршћивање растеретног елемента оптичког кабла, и
аксијални растеретни бужир.

Особине оптичког SC конектора су:
унето слабљење конектора – max. 0,5dB (средње 0,25dB)
промена слабљења после поновљеног прикључења (500 прикључења) – max. 0,3dB
промена слабљења услед термичког циклирања (-40ºC до + 80ºC) – max. 0,5dB
промена слабљења услед аксијалног оптерећења на монтирани кабл са „tight“ заштитом влакна (11kg у трајању од 1мин.) – max. 0,5dB

Оптички конектор типа FC/PC

Оптички конектори типа FC/PC најчешће користе у телекомуникационим мрежама, и монтирају се на мономодно оптичко влакно. Карактеристика овог оптичког конектора је његов конвексан изглед врха конектора како би се обезбедио физички контакт (Physical Conntact) влакана.

FC конектор

FC конектор

Конструкција оптичког конектора обухвата неколико делова:
ферула од цирконијума
тело конектора,
прстен за фиксно прикључење конектора,
прстен за причвршћивање растеретног елемента оптичког кабла, и
аксијални растеретни бужир.

Особине оптичког FC/PC конектора су:
унето слабљење конектора – max. 0,2dB
промена слабљења после поновљеног прикључења (500 прикључења) – max. 0,2dB
промена слабљења услед термичког циклирања (-40ºC до + 80ºC) – max. 0,2dB
повратно слабљење – max. – 35dB

Начин постављања оптичког конектора

Основно у монтирању оптичког конектора без обзира на тип је да је неопходно довести оптичко влакно до „чела“ конектора и обезбедити висок степен њиховог поравнања. Такође је потребно обезбедити механичку повезаност оптичког кабла са телом оптичког конектора. Овај поступак причвршћивања ојачавачког елемента оптичког кабла-кевлара на конектор се најчешће изводи кримповањем, односно стезањем посебним типом клешта.

Постоје три начина за повезивање:
flat обе површине су равне, поравнање се врши по омотачу
curved PC (UPC) – сферно полирани конектор повратног слабљења max. -65dB, обе површине су сферног облика, поравнање се врши по језгру
Угаоно полиран оптички конектор (Angled Physical Contact – APC) – обе површине су засечене под углом. На овај начин постиже се најбољи квалитет пренесеног сигнала.

Повратни светлосни сигнал утиче на променљивост снаге извора, као и на таласну дисторзију (waveform distorsion) и фазни шум (phase noise). Поред поменутог такође изазива феномен познат као „мењање модова“ (mode hopping) што изазива померање централне таласне дужине емитоване светлости ласера. Стога је било неопходно обезбедити повратно слабљење на нивоу –60dB, што је технолошки било неизводљиво у техници UPC. Решење је нађено у косом полирању оптичког конектора што је резултирало повратним светлосним сигналом који је био ван нумеричког отвора влакна у које се враћа, тиме је смањена количина повратне светлости.

Advertisements

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се /  Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се /  Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се /  Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се /  Промени )

w

Повезивање са %s