ЗАЩИТА 2 ЛР. 2 Поясните, изза чего при прямой модуляции интенсивности возникают нелинейные искажения, как они оцениваются. Поясните отличия нелинейных искажений сид и ппл
 Скачать 205.91 Kb.
|
Rx[S(t) - KxIос] (4.7)где R – коэффициент, учитывающий передачу в усилителе 2.  Рисунок 4.4. Схема модулятора с компенсацией нелинейных искажений в цепи обратной связи  Рисунок 4.5. Подавление второй гармоники при фазовой компенсации Необходимо отметить, что кроме компенсации нелинейных искажений в схеме с обратной связью стабилизируется величина средней излучаемой мощности и поддерживается рабочий режим источника излучения. Идея метода фазовой компенсации отражена на рисунке 4.5. При фазовой компенсации продуктов нелинейности модуляции (второй гармоники) применяется одновременная модуляция двух близких по характеристикам приборов. При этом модулирующие сигналы S(t) сдвинуты по отношению друг к другу на 90° (  /2). Фазы вторых гармоник будут сдвинуты на величину (180°), т.е. будут интерферировать в общем пути в противофазе.Для уменьшения влияний нелинейных искажений на качество передачи информации в аналоговых системах применяют предварительную модуляцию на поднесущей частоте. При этом модулированный сигнал преобразуется в формат импульсного двухуровнего сигнала с частотно-импульсной, широтно-импульсной, время-импульсной модуляцией (ЧИМ, ШИМ, ВИМ). Если мы посмотрим, по разным источникам излучения, то для СИДа затухание по второй гармоники будет порядка 30дБ, затухание нелинейности по третьей гармоники, будет порядка 50дБ. Для ППЛ затухание нелинейности по второй гармоники будет порядка 50дБ, затухание нелинейности по 3 гармоники будет порядка 70 дБ. Мы видим, что СИД более нелинейный прибор, у него будет больше амплитуда продуктов нелинейности. Во-вторых, так как затухание нелинейности по третьей гармонике, достаточно большое у СИДа 50дБ у ППЛ 70дБ, то соответственно дальше затухание нелинейности можно не считать, так как понятно, что чем больше затухание нелинейности, тем больше мощность сигнала превышает, над мощностью помехи, поэтому тем лучше 4)Приведите АЧХ модулятора с ППЛ, поясните ее характер. Приведите АЧХ модулятора с ППЛ, полученную в лабораторной работе. Как оценивается полоса пропускания модулятора с ППЛ? Как зависит полоса пропускания от выбора рабочей точки? Что такое звон лазера, из-за чего он возникает? Ответ: астотная характеристика модуляции ППЛ имеет ограниченную верхнюю частоту, определяемую спонтанным временем жизни фотона в активном слое внутри резонатора [8, 24]:  (4.14)где  - пороговый ток лазера,  - ток модулирующего сигнала.Частотные характеристики модуляции ППЛ зависят и от добротности резонатора  (4.15) где с – скорость света; n – показатель преломления активного слоя ППЛ; L – длина резонатора; а Р – потери на рассеяние; R1 и R2 - коэффициенты отражения зеркал резонатора.Кроме того, выбор величины тока смещения относительно порогового позволяет изменять полосу частот модуляции (рисунок 4.9). Приведенные модуляционные характеристики имеют явно выраженный резонансный характер. В основе резонансного характера лежит процесс взаимодействия между избыточными носителями и оптическим излучением в резонаторе. В зоне генерации возникают два своеобразных резервуара (носители заряда и кванты – фотоны), между которыми происходит обмен энергией. Наиболее наглядно резонансное явление наблюдается при импульсной модуляции тока накачки (рисунок 4.10).  Рисунок 4.9. Частотные характеристики модуляции ППЛ При возбуждении лазера скачком тока IS наблюдается задержка начала генерации на время  S , которое необходимо для возрастания плотности носителей зарядов до порогового уровня: (4.16)Резкое увеличение концентрации носителей заряда в свою очередь вызывает возрастание рекомбинационного излучения, которое опять с задержкой увеличивает вынужденную рекомбинацию, что приводит к падению концентрации носителей заряда и уменьшению излучаемой мощности. Наличие задержек приводит к колебательному процессу, называемому "пичковым" или "звоном лазера". Пичковый режим ограничивает частотный диапазон модуляции многомодового лазера. Применение в технике оптической связи узкополосковых лазеров, лазеров зарощенного типа, одномодовых лазеров РОС со специальными поглощающими противопичковыми добавками на основе титана исключили в значительной степени влияние "звона".  Рисунок 4.10. Импульсная модуляция ППЛ  Рисунок 4.11. Динамическое уширение спектра лазера при модуляции Другой проблемой прямой модуляции лазерного прибора стало динамическое уширение спектра. Если ППЛ работает в режиме постоянного тока, то легко возникает одна продольная мода. Однако если осуществить непосредственную гармоническую модуляцию, то число генерируемых продольных мод возрастает. Это связано с тем, что одновременно с модуляцией происходит резкое изменение усиления в активном слое, и при большом числе продольных мод усиление постепенно превышает потери в резонаторе. Это уширение спектра называется динамическим или другое название чирпинг-эффекта, т.е. паразитной частотной модуляции. Динамическое уширение спектра зависит от частоты модуляции и становится серьезной проблемой в случае, когда полоса передачи ограничена шириной спектра источника оптического излучения, например, хроматической дисперсией в одномодовом стекловолокне (рисунок 4.11) т.к. это явление приводит к дополнительным искажениям оптических импульсов. Кроме того, в процессе прямой модуляции образуются дополнительные шумовые составляющие, которые также ограничивают возможности передачи по волоконным световодам. ЗВОН ЛАЗЕРА 4)ЗВОН ЛАЗЕРА На рисунке справа искажение верхушки импульса, это искажение вызывается релаксационными колебаниями, они возникают из-за того в лазере возникает такое явление как резонанс, оно же «звон лазера» Рассмотрим явление звона лазера подробней  Слева: изменение концентрации электронов, справа изменение концентрации фотонов Дело в том, что у нас в лазере находиться два резервуара: резервуар в котором находятся электроны и резервуар в котором находятся фотоны они взаимодействуют между собой и соответственно в некоторых частотах может наблюдаться резонанс. Подробно распишем явление резонанс. У нас возникает скачок тока, причем скачок тока у нас происходит резкий, но мы прекрасно понимаем, что при возбуждение лазера скачком тока, у нас наблюдается задержка генерации на время, которое показано на графике, которое не обходимо для увеличения плотности электронов до порогового уровня, у нас должна возникнуть инверсная населенность (когда заселённость верхнего уровня, превышает заселённость нижнего) и для этого не обходимо какаяя задержка td. То есть резкий скачок приводит к плавному росту плотности электронов на втором уровне, которые по началу ведет за собой рекомбенационное излучение, то есть спонтанное, как только концентрация носителей достигает какого-то порогового уровня у нас спонтанные фотоны взаимодействуют с возбужденными носителями заряда, начинается индуцированное, стимулированное излучение, но так как начинается резкий рост стимулированного излучения, но раз у нас электроны рекомбенировали, то концентрация их начинает падать, снижение вызвано резким возрастанием стимулированного напряжения. Эти процессы находятся в противофазе, там где идет падение, у другого рост. Но при этом у нас амплитуда импульса постоянная, продолжается накачка носителей на верхний энергетический уровень. Эти процессы протекают до того момента пока они не уравновешиваются, в итоге на переднем фронте импульса наблюдается ни что иное как релаксационные колебания АЧХ МОДУЛЯТОРА ППЛ У полупроводниковых лазеров ограниченная верхняя частота определяется спонтанным временем жизни фотона в активном слое внутри резонатора. Если мы пронаблюдаем амплитудно-частотную характеристику лазера она будет иметь резонансный характер.  При этом резонанс у нас будет наблюдаться где-то в диапазоне от 2 до 15 ГГц в зависимости от тока смещения ТОК СМЕЩЕНИЯ ВЫБИРАЮТ КОМПРОМИССНО МЕЖДУ КОЭФИЦИЕНТОМ ГАШЕНИЯ И ЧИРПОМ 30-50-70 ток смещения(рабочей точки) Чем больше ток рабочей точке тем менее выражено явление резонанса Чем меньше ток рабочей точки тем меньше полоса пропускания Чем выше ток рабочей точки тем выше полоса пропускания ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ МОДУЛЯТОРА С ППЛ ОЦЕНИВАЕТСЯ Коэффициентом глубины модуляции. Чем больше коэффициент глубины модуляции, тем больше помеха устойчивый сигнал  При модуляции любого источника у нас возникают нелинейные искажения сигнала, это связано с тем, что эти источники полупроводниковые, и даже линейные участки, на самом деле считаеться квази, то есть он обладает рядом нелинейности |
(4.1) где Р0 – постоянная или максимальная мощность излучения в зависимости от выбора величины тока смещения, М – параметр глубины модуляции, который определяется соотношением [24]
(4.2)
(ток смещения) можно представить в виде зависимости мощности излучения[14]:
(4.3)
(4.4)
s t + P2cos2
(4.6)