Электрооптический преобразователь (ЭОП)

Для ЭОП на рис. 2.2, а приняты обозначения: U _вх, I _вх, P _{э вх} – напряжение, ток и мощность электрического сигнала на входе ЭОП;

R _р(Вт/А) = D Р _{о вх}(Вт)/D I _вх(А), r_р(дБ) = 20lg[ R _р(Вт/А)/1 Вт/А] (2.1)

– ваттовый отклик * ЭОП-а с учетом эффективности ввода мощности света в ОВ, где D Р _{о вх} – приращение оптической мощности на выходном оптическом полюсе ЭОП, вызванное приращением электрического тока D I _вх на его входном электрическом полюсе. Индексы «э» и «о» указывают на принадлежность параметра к электрической и оптической областям спектра соответственно. Далее наряду с физическими единицами (А, В, Вт, Ом) будут использоваться логарифмические – дБм, дБ. Первые будем обозначать прописными, а вторые – строчными буквами. Например, в выражении p _{э вх, вых}(дБм) =
10lg[ Р _{э вх, вых} (мВт)/1 мВт], Р _{э вх, вых} и p _{э вх, вых} – мощность и уровень мощности электрического сигнала на входе (выходе) соответственно. Для ЭОП с учетом соотношений (2.1), получаем

Р _{э вх} (Вт) = R _и(Ом), Р _{о вых} (Вт) = І _вх(А) R _р(Вт/А),

p_{о вых} (дБм) = [p_{э вх} (дБм) + r_р (дБ) – r_и(дБ) + 30 дБ]/2, (2.2)

p _{э вх} (дБм) = 2 p _{о вых} (дБм) – r_р(дБ) + r _и(дБ) – 30 дБ, (2.3)

где r _и(дБ) = 10lg[ R _и (Ом)/1 Ом)].

В табл. 2.1 приведены расчетные выражения для трех значений
R _и = 50 Ом и 75 Ом (цифровые и аналоговые ВОЛТ соответственно) и
R _и = 1000 Ом при котором формулы (3.2) и (3.3) упрощаются.

Таблица 2.1 – Соотношения для расчета параметров ЭОП

Сопротивление источника R и, Ом	Оптический полюс: p о вых (дБм) = [ p э вх (дБм) + rр(дБ)]/2 + 6,05 дБ [ p э вх (дБм) + rр(дБ)]/2 + 5,625 дБ [ p э вх (дБм) + rр(дБ)]/2	Электрический полюс: p э вх (дБм) = 2 p о вых (дБм) – rр(дБ) – 13,01 дБ 2 p о вых (дБм) – rр(дБ) – 11,25 дБ 2 p о вых (дБм) – rр(дБ)

Значение R _р не всегда указывает изготовитель ИИ. Оно может быть рассчитано по паспортным или экспериментальным данным по формуле (2.1), если известна (измерена) мощность излучения, введенная в одно- (ОМ) или многомодовое (ММ) ОВ. В табл. 2.2 приведены значения R _р и r_р основных типов полупроводниковых ОЭП и ОВ на длине волны 1300 нм [1, 2]. Здесь использованы следующие аббревиатуры для обозначения типа лазерного резонатора: ФП – Фабри-Перо, РОС – распределенная обратная связь, РБО – распределенное Брэгговское отражение, ВР – вертикальный резонатор.

Таблица 2.2 – Значения коэффициентов Э/О преобразования полупроводниковых ЭОП [6]

Тип ИИ и ОВ	Светодиод + ММ/ОМ волокно	Лазерный диод + ОМ волокно
поверхностный	торцевой	Ф-П	РОС	РБО	ВР
Rр, Вт/А	0,00025/0,000013	0,0004/0,00013	0,1…0,2	0,07	0,1	0,5
r р, дБ	–72/–97,5	–68/–77,5	–20…–14	–23	–20	–6

Для ЭОП формально может быть введен коэффициент передачи по мощности (с преобразованием спектра) К_{р эоп} = Р _{о вых}(Вт)/ Р _{э вх}(Вт) = R_р (Вт/А)/ U _вх(В). Очевидно, что между К_{р эоп} и U _вх имеется обратно пропорциональная зависимость. Коэффициент передачи по мощности в относительных единицах

k_{р эоп}(дБ) = [r _р (дБ) – u _вх(дБ)]/2, где u _вх(дБ) = 20lg[ U _вх(В)/1 В]. (2.4)

Пример 2.1. Для лазерного диода типа Фабри-Перо r _р = –20 дБ при R _и = 50 Ом,
U _вх = 0,5 В (u _вх = –6 дБ) находим k_{р эоп} = –7 дБ (КПД = 20%).