Побудова волоконно-оптичної лінії передачі сигналу з використанням структурних елементів радіоелектронних апаратів - Курсовая работа

Результатом виконання курсової роботи є побудова волоконно-оптичної лінії передачі сигналу з використанням структурних елементів радіоелектронних апаратів, параметри яких розраховуються на основі дослідження фізико-хімічних властивостей: світловипромінюючого діода (СВД), модулятора, оптичного волокна та фотодетектора.При вивченні оптичних властивостей напівпровідникових приладів найбільш вдалою формою представлення випромінювального р-n переходу є його зонна діаграма, яка показана на рисунку 1.1. Основною фізичної величиною, що характеризує якість СВД, є зовнішній квантовий вихід ?в - відношення кількості випромінених СВД фотонів ФИ, до повної кількості дірок і електронів, що протікають через р-n перехід Np Nn: Якщо прийняти, що величини ФИ та Np Nn вимірюються за одиницю часу, то сила струму через СВД дорівнює: Тоді потужність випромінюваного ним світла визначається як: Максимальна гранична частота роботи світлодіода (частота модулюючого сигналу при внутрішньому способі модуляції випромінювання) визначається часом життя інжектованих в р-базу електронів ?n: забороненої зони Eg залежить від параметрів складу: Eg(ЕВ)=(0,36 0,97y).(1.5) Параметр складу у підбирається з умови того, що довжина хвилі випромінювання: повинна збігатися з довжиною хвилі одного з вікон прозорості кварцового оптоволокна (Рисунок 1.2), номер якого задається. Довжина хвилі повязана з енергією фотона hv виразом: Смуга випромінювання в енергетичних одиницях визначає інтервал енергій випромінюваних фотонів, квантова інтенсивність яких більша половини максимальної квантової інтенсивності; Враховуючи, що енергія випромінюваних фотонів набагато більша різниці енергій у смузі випромінювання, можна продиферинціювати формулу (1.7): Звідки, замінивши знак диференціала d на знак приросту ?, вираз для смуги випромінювання в одиницях довжини хвилі (напівширини спектру): Тоді смуга випромінювання в одиницях довжини хвилі визначається як інтервал .Практичне використання електрооптичного ефекту засноване на тому, що показник заломлення різний для світла, поляризованого перпендикулярно і паралельно прикладеному зовнішньому електричному полю, і ця різниця залежить від величини поля. На рисунку 1.3 вхідне світло, що поширюється вздовж осі z, поляризоване під кутом 45 по відношенню до зовнішнього електричного поля E0x. За наявності зовнішнього поля виникає різниця показників заломлення для поздовжнього до зовнішнього електричного поля Ex(?) і поперечної Ey(?) компонент електромагнітного поля світлового випромінювання. деn - показник заломлення за відсутності зовнішнього поля; В результаті при виході світлової електромагнітної хвилі з кристала довжиною l компоненти Ех(?) та Еу(?) набувають оптичну різницю ходу: Відповідна різниця фаз між компонентами Ех(?) і Еу(?) буде: Якщо ?опт=?/2, то площина поляризації вихідного світла буде повернута на 90° по відношенню до площини поляризації вихідного пучка.Це відбувається в результаті оптичної дисперсії, коли світлові хвилі з різною довжиною хвилі поширюються з різною швидкістю: більша довжина - більша швидкість. Частота проходження імпульсів не може бути більше граничної частоти fmax, при якій в процесі поширення імпульсів по світловоду довгохвильовий край ?2 одного імпульсу наздожене короткохвильовий край ?1 попереднього імпульсу, найменший період проходження імпульсів Ттіп має дорівнювати різниці інтервалів поширення короткохвильового t1 і довгохвильового t2 імпульсів: деn(?1) і п(?2) - показники заломлення для короткохвильового і довгохвильового країв спектрального діапазону імпульсу; Враховано, що знаючи величину дисперсії dn/d? для заданого діапазону довжин хвиль і спектральну напівширину імпульсу ??, можна знайти різницю показників заломлення для короткохвильового і довгохвильового країв спектрального діапазону імпульсу: Поширення світлового сигналу по світловоду супроводжується втратами, що характеризуються питомим коефіцієнтом втрат де - потужність на вході світловоду;Однак, енергія фотонів світла, що поглинається, не може більш ніж удвічі перевищувати ширину забороненої зони, оскільки при цьому світло поглинається поблизу поверхні, де генеровані носії відразу рекомбінують через поверхневі стани. Тому напівпровідник з шириною забороненої зони Eg буде поглинати світло з енергією максимуму випромінювання hv з нерівності: Ед ? hv ? 2Ед.(1.22) Світло з енергією максимуму випромінювання hv поглинається напівпровідниками з шириною забороненої зони Eg з нерівності Тоді потужність падаючого на поверхню напівпровідника площею S випромінювання: Коли поверхня напівпровідника освітлюється фотоактивним світлом з квантовою інтенсивністю ф0 (Рисунок 1.

Зміст

Вступ

1. Теоретичні відомості

1.1 Світловипромінюючі діоди (СВД)

1.2 Модулятори

1.3 Світловоди

1.4 Фотодіод

2. Розрахунок волоконно-оптичної лінії звязку

2.1 Розрахунок світловипромінюючого діода (СВД)

2.2 Розрахунок модулятора

2.3 Розрахунок світловоду

Висновки

Використані джерела електрооптичний модулятор фотодіод