Тошкент ахборот технологиялари университети оптик алоқа тизимлари

5- МАЪРУЗА


ОПТИК МОДУЛЯТОРЛАР


Режа:

5.1 Оптик сигнални модуляциялаш усуллари.

5.2. Оптик модуляторларнинг турлари. Электрооптик, акустооптик, магнитооптик, юпқа пардали ва ярим ўтказгичли оптик модуляторлар.


5.1. Оптик сигнални модуляциялаш усуллари

Маълумки, ахборотлар оқимини оптик тола бўйлаб узатиш оптик элтувчи - ёруғлик тўлқинини ахборот сигналига монанд тарзда ўзгартиришни тақазо этади. Ёруғлик нурланишнинг бир ёки бир неча параметрларини электр (ток ёки кучланиш), товуш, механик ёки оптик сигнал таъсирида вақт ёки фазо бўйича берилган қонуниятга кўра ўзгартиришдан иборат мазкур жараённи оптик нурланишни модуляциялаш жараёни деб аталади.

Ёруғлик нурланишини соддалик учун ясси монохраматик тўлқин деб фараз қилинса, унинг вақт ва фазо бўйича тарқалиши физик оптикадан яхши маьлум бўлган қуйидаги тенглама орқали ифодаланади:

E(x,t)=Emcos[2π(n t- n n/Сox+φo)], ( 5.1 )

бу ерда Е - ёруғлик тўлқини электр майдонининг кучланганлиги; Еm - мазкур электр майдон кучланганлигининг амплитудаси, n - тебранишлар частотаси, t - вақт, n - муҳитнинг синдириш кўрсатгичи, Со - ёруғликнинг вакуумдаги тезлиги, х - нурланишниг тарқалиш йўналиши бўйича координата, φo - тебранишларнинг бошланғич фазаси.

Бу тенгламадан кўринадики, оптик элтувчини ахборот сигналига мос равишда модуляциялаш жараёнини ёруғлик тўлқинининг амплитудаси, частотаси, фазаси ва қутбланиш векторининг йўналишини ўзгартириш орқали амалга ошириш мумкин. Оптик сигнал тола бўйлаб тарқалиб, сўнгра фотоқабулқилгичга тушади. Замонавий фотоқабулқилгичлар ёруғлик нурланишини фақат интенсивлик бўйича қайд этади. Шу сабабдан интенсивлик бўйича модуляциялаш жараёнидан энг кенг фойдаланилади. Бошқа турдаги модуляциялаш жараёнларидан фойданаланилганида, дастлаб у ёки бу усулда модуляцияланган нурланишни интенсивлик бўйича модуляцияланган сигналга ўзгартириш талаб этилади.
Модуляцияланган ёруғлик нурланишини олишнинг турли хил усуллари мавжуд. Улардан биринчиси тўғри модуляция усули бўлиб, унда ёруғлик манбаи – ёруғлик диоди ёки лазер диоди нурланишининг модуляциясига улардан оқиб ўтадиган инжекция токини ўзгартириш йўли билан эришилади (5.1,а- расм).
Ташқи модуляция деб аталган иккинчи усулда ёруғлик манбаидан тарқалаётган ўзгармас (модуляцияланмаган) ёруғлик оқими махсус қурилма –модулятор ёрдамида модуляцияланади (5.1,б-расм). Ва ниҳоят, агар тегишли модулятор бўлса, уни лазер резонаторига киритиш ва шу тарзда ички модуляцияни амалга ошириш мумкин (5.1в-расм). Бундан кўринадики, ички модуляция моҳият эътибори билан тўғри модуляциянинг бир тури ҳисобланади.



5.1-расм. Ёруғлик нурланишини тўғри (а), ташқи (б) ва ички (в)
модуляциялаш усуллари.

Оптик элтувчини тўғри модуляциялаш усулининг рўёбга чиқарилиши оптик алоқа тизимларида қўлланиладиган ёруғлик манбалари - ёруғлик диоди ва лазер диодининг муҳим хусусиятларидан ҳисобланган етарли даражадаги тезкорлик ва шу муносабат билан уларда кечадиган физик жараёнларни электр сигнали ёрдамида самарали бошқариш имкониятининг мавжудлиги билан боғлиқ. Бу ҳол мазкур асбобларнинг иш жараёнини белгиловчи ноасосий заряд ташувчилар яшаш вақтининг кичиклиги билан тушунтирилади. Чунончи, ҳисоблашларнинг кўрсатишича, кўп модали лазерлар ёрдамида 400 Мбит/с тезликли импульс - кодли модуляцияни етарли даражада осонлик билан амалга ошириш мумкин. Бир модали лазер диодларидан фойдаланиш эса, узатиш тезлигини бир неча гигогерцларгача ошириш имконини беради. Ҳозирги вақтда 14 ГГц ва ундан юқори тезликларда ишловчи лазер диодлари мавжуд.