Proiectarea Sistemelor de Transmisiuni a Informației prin Fibre Optice

Introducere

Elaborarea şi utilizarea sistemelor optoelectronice a primei generaţii s-a început din momentul inventării şi producerii laser-ului în 1960. Utilizările lor de bază se refereau la organizarea comunicaţiilor neghidate, adică prin atmosferă şi cosmos.

Producerea fibrei optice cu coeficientul de atenuare redus (anii 1970) a contribuit la dezvoltarea sistemelor optoelectronice a generaţiei a doua, în care de acum informaţia se transmite prin cablul cu utilizarea modulaţiei intensităţii radiaţiei laser şi detectării directe a radiaţiei optice prin intermediul fotodiodei. După eficienţă, sistemele optoelectronice ale generaţiei a doua sunt superioare sistemelor de transmisiune prin cablul coaxial şi radioreleu, însă în ele se utilizează insuficient proprietatea coerenţei radiaţiei laser şi capacitatea informaţională a cablului optic.

La începutul anilor 80, în legătură cu elaborarea şi producerea fibrei optice monomod şi a diodei laser monomod, au fost elaborate sistemele optoelectronice de generaţia a treia, după cum sunt sistemele optoelectronice coerente. Sistemele optoelectronice coerente permit asigurarea vitezei de transmisiune a informaţiei 8-10 Gbps, sporirea sectorului de amplificare până la 250-300 km, utilizarea amplificatoarelor optice în linie, realizarea deplină a capacităţii informaţionale a cablului optic datorită utilizării metodelor de modulaţie a frecvenţei şi fazei, fotomixării la recepţie şi multiplexării spectrale a canalelor.

În prezent s-a stabilit următoarea schemă de transmisiune a semnalelor prin cablul optic (fig. 1), unde: SSI este sursa semnalului informaţional, MOE – modului optoelectronic de emisie, CO – cablul optic, R – regeneratorul, MOR – modulul optoelectronic de recepţie, RSI – receptorul semnalului informaţional, SAEE – sursa de alimentare cu energie electrică.

În schema prezentată semalul informaţional de la SSI modulează purtătoarea optică a emiţătorului optic din componenţa MOE, adică semnalul electric informaţional prin intermediul emiţătorului optic este convertat într-un semnal optic. Purtătoarea optică modulartă în continuare se injectează în fibrele CO.

Fig. 1

Luând în consideraţie că CO posedă anumit coeficient de atenuare, purtătoarea optică, propagându-se prin CO, se va atenua şi peste o anumită lungime a CO, numită lungimea sectorului de regenerare, se amplasează regeneratoarele (amplificatoarele) R. În regeneratoarele R semnalul se amplifică, i se restabileşte forma iniţială şi relaţiile respective în timp. De la ieşirea regeneratorului R purtătoarea optică modulată se injectează în următorul sector al CO. Numărul sectoarelor de regenerare şi, prin urmare, numărul regeneratoarelor R se determină cu valoarea atenuării traficului lineic ce constă din CO şi regeneratoarele R şi distanţa dintre staţiile terminale.

La recepţie purtătoarea optică modulată este detectată de fotoreceptorul din componenţa MOR şi convertată din semnal optic în semnal electric. Apoi semnalul electric se amplifică în regeneratorul R, i se restabileşte forma iniţială şi relaţiile în timp şi în continuare este interceptat de RSI.

Este natural că SSI, MOE, MOR, RSI şi regeneratoarele R necesită de a fi alimentate cu energie electrică de la SAEE. Regeneratoarele se alimentează cu energie electrică de la sursele staţiilor terminale, adică se alimentează de la distanţă sau de la surse de alimentare autonome (acumulatoare). Pentru alimentarea cu energie electrică a regeneratoarelor de la distanţă în CO sunt prevăzute conductoare metalice din cupru.

Elementele importante ale sistemelor de transmisiuni ale informaţiei prin cablul optic (STICO) sunt: emiţătorul optic, fotoreceptorul şi regeneratorul.

În STICO în calitate de emiţătoare optice se utilizează diodele electroluminescente (DEL) şi diodele laser (DL), confecţionate pe baza semiconductorilor. De obicei DEL sunt nişte emiţătoare optice cu radiaţia necoerentă şi se utilizează la distanţe reduse, iar DL sunt emiţătoare optice cu radiaţie coerentă şi se utilizează în STICO la distanţe medii şi sporite.