w
w
w
s
r
.
d
a
r
i
k
k
w
w
w
r
i
k
s
ar
s
r
.
ad
n
i
m
.se
w
w
w
e
s
.
w
ww
SADRŽAJ
1. OPTIČKI PRIJEMNICI ............................................................................................................ 2
s
r
.
d
ir a
s
r
.
d
ira
2. FOTODETEKTOR................................................................................................................... 3
3. FOTODIODE........................................................................................................................... 3
k
s
r
ina
4. IDEALNI FOTODETEKTOR .................................................................................................... 7
5. LAVINSKE FOTODIODE ........................................................................................................ 9
m
e
s
w.
e
s
.
w
6. ŠUM FOTODETEKTORA ..................................................................................................... 12
7. EKVIVALENTNA SNAGA ŠUMA .......................................................................................... 15
ww
ww
8. ŠUMOVI U POJAČAVAČU ................................................................................................... 16
9. KOHERENTNI OPTIČKI SISTEMI ZA DETEKCIJU .............................................................. 22
s
r
.
d
a
r
i
k
s
r
.
ad
10. KOHERENTNA DETEKCIJA OPTIČKOG SIGNALA ........................................................... 23
r
i
k
s
ar
11. SISTEMI ZA DIREKTNU DETEKCIJU ................................................................................ 24
12. HOMODINSKA DETEKCIJA ............................................................................................... 25
n
i
m
.se
13. REALNI HOMODINSKI SISTEMI DETEKCIJE.................................................................... 27
e
s
.
w
14. HETERODINSKA DETEKCIJA ........................................................................................... 29
w
w
w
ww
15. LITERATURA ...................................................................................................................... 33
s
r
.
d
kira
s
r
.
d
a
r
i
k
s
r
.
d
kira
s
r
a
in
m
e
s
w.
e
s
.
ww
1.OPTIČKI PRIJEMNICI
ww
w
2
k
s
r
na
s
r
.
irad
w
w
w
s
r
.
d
a
r
i
k
k
w
w
w
r
i
k
s
ar
s
r
.
ad
Prijemnik optičkog signala predstavalja elektronsko kolo koje se sastoji od optičkog detektora,
predpojačavača i elemenata za uobličavanje signala. Na sl.1. data je blok šema optičkog
digitalnog prijemnika. Detektor pretvara ulazni optički signal u električni signal, koji se zatim
n
i
m
.se
w
w
w
s
r
.
d
ir a
e
s
.
w
ww
s
r
.
d
ira
k
s
r
ina
m
e
s
w.
e
s
.
w
Sl.1. Blok šema optičkog prijemnika
ww
ww
obrañuje. S obzirom da je optički signal veoma slab, detektovani signal se pojačava pomoću
predpojačavača. Ovdje je važno da šum koji unosi predpojačavač bude što manji. Zbog toga se
kao predpojačavač koristi niskošumni pojačavač, koji unosi minimalan šum, ali na žalost, on ima
i nizak pojas propuštanja za brzi prijenos podataka, koji se koristi u sistemima optičkih
komunikacija. Upravo zbog toga koristi se i ekvalizator (equalizer) zajedno sa
predpojačavačem, čime se postiže zahtijevani pojas propuštanja. Kao što je poznato od ranije,
ekvalizaciija (izjednačavanje) se odnosila na korigovanje amplitude i frekventne karakteristike
kod analognog prijenosa, dok kod digitalnog prijenosa ekvalizacija omogućava minimiziranje
vjerovatnoće greške, do koje dolazi zbog intersimbolske interferencije. Ekvalizator dakle
smanjuje greške koje nastaju pri prijenosu podataka, koje se sastoje u prelasku bita u susjedni
bit-period zbog širenja impulsa, koje nastaje usljed disperzije u optičkom vlaknu. Iz ekvalizatora
signali dolaze na elektronski pojačavač (postamplifier), koji ima automatsku regulaciju
pojačanja, tako da slabije signale jače pojačava, a jače signale manje pojačava. Iza ovakvog
postpojačavača dolazi filter, koji odstranjuje nepoželjne frekvencije nastale pri obradi signala. U
nekim optičkim prijemnicima za prijenos podataka sa manjim brzinama, detekcija signala je
asinhrona i komparator odreñuje da li je impuls prisutan ili nije (jedinica ili nula). Za dobijanje
optimalnih karakteristika pri velikim brzinama prijenosa takt podataka je kodiran u prijenosni
signal i on se obnavlja u prijemniku pomoću kola za uspostavljanje takta (clock recovery circuit).
Ovo kolo napaja kolo za odlučivanje (decision circuit), koje odreñuje pojavu logičke nule ili
jedinice. Na bazi takvog odlučivanja dobija se tok podataka, koji može sadržati i greške. Ove
greške, nastale zbog šuma, su veoma značajne. U telekomunikacionim sistemima šum može
nastati u predajniku, kanalu, detektoru ili pri obradi signala. U svjetlovodnim sistemima šum
kanala je praktično nula, zbog neosjetljivosti vlakna na elektromagnetne smetnje. Šum
fotodetektora je bitno drugačiji nego kod radio detektora kod kojeg on zavisi od signala. Šum
nastao pri obradi signala isti je kao kod drugih elektronskih aplikacija. Uparvo zbog toga
razmatraćemo digitalni prijemnik kroz prisustvo šuma pojačavača, optimizacije izlaznog odnosa
signal/šum i zahtjeva u pogledu ekvalizacije.
s
r
.
d
a
r
i
k
s
r
.
ad
r
i
k
s
ar
n
i
m
.se
w
w
w
s
r
.
d
kira
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
ww
s
r
.
d
kira
s
r
a
in
m
e
s
w.
e
s
.
ww
ww
w
3
k
s
r
na
s
r
.
irad
w
w
w
s
r
.
d
a
r
i
k
k
w
w
w
r
i
k
s
ar
s
r
.
ad
n
i
m
.se
2. FOTODETEKTOR
w
w
w
e
s
.
w
Optički detektor ili fotodetektor ima ulogu da pretvori optički u električni signal. Idealni
fotodetektor mora imati visok koeficijent korisnog dejstva za pretvaranja ovih signala, nulti šum,
ravnomjernu amplitudno-frekventnu karakteristiku za sve signale, linearnu karakterstiku i mora
biti nezavisan od brzine prijenosa. Osim toga, on treba da ima male dimenzije, da bude
kompatibilan sa integrisanim kolima, jeftin i jednostavan za proizvodnju. Prema ovim
zahtjevima, fotodetektor može biti fotootpor, fotoćelija, fotodioda, fototranzistor, fotodarlington i
lavinska fotodioda. Meñutim u sistemima optičkih komunikacija danas se koriste uglavnom
poluprovodničke fotodiode i lavinske fotodiode.
s
r
.
d
ir a
ww
s
r
.
d
ira
k
s
r
ina
3. FOTODIODE
m
e
s
w.
e
s
.
w
Fotodiode smo ranije detaljno proučili u Elektronici, a sada ćemo pogledati samo relativne
karakteristike fotodiode pri primjeni u optičkim telekomunikacijama. S obzirom da se fotodiode
proizvode na bazi poluprovodnika, one moraju biti inverzno polarisane i imati takvu konstrukciju
da upadna svjetlost djeluje na zaporni sloj, sl.2. Poluprovodnik mora imati takvu širinu
zabranjene zone, koja omogućava nastajanje parova elektron-šupljina, a to znači da mora biti
ispunjen uslov:
ww
s
r
.
d
a
r
i
k
ww
s
r
.
ad
r
i
k
s
ar
gdje je f – frekvencija upadne svijetlosti, h – plankova konstanta i ∆W – širina zabranjene zone.
Ako se gornji izraz uzme sa znakom jednakosti i frekvencija izrazi preko talasne duzine λ, može
se napisati da je:
n
i
m
.se
w
w
w
gdje je c – brzina svijetlosti a
=
, jer smo koristili znak jednakosti umjesto
s
r
.
d
kira
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
ww
. Na osnovu
s
r
.
d
kira
s
r
a
in
ww
m
e
s
w.
e
s
.
ww
Sl.2. Fotodioda
w
4
k
s
r
na
s
r
.
irad
Download

11396-Elektrotehnika-Optoelektronski sistemi (121