SU1764174A1 - Analog fiber-optic transmitting device - Google Patents

Analog fiber-optic transmitting device Download PDF

Info

Publication number
SU1764174A1
SU1764174A1 SU904797124A SU4797124A SU1764174A1 SU 1764174 A1 SU1764174 A1 SU 1764174A1 SU 904797124 A SU904797124 A SU 904797124A SU 4797124 A SU4797124 A SU 4797124A SU 1764174 A1 SU1764174 A1 SU 1764174A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
amplifier
peltier
adder
Prior art date
Application number
SU904797124A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Семенов
Александр Тимофеевич Семенов
Original Assignee
А.Б.Семенов и А.Т.Семенов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by А.Б.Семенов и А.Т.Семенов filed Critical А.Б.Семенов и А.Т.Семенов
Priority to SU904797124A priority Critical patent/SU1764174A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1764174A1 publication Critical patent/SU1764174A1/en

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к оптоэлектро- нике и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи аналоговой информации. Цель- повышение помехоустойчивости путем исключени  нелинейных искажений. Устройство содержит торцевой светодиод 1, усилитель накачки 2, фотодиод 3, усилитель фототока 4, оптический ответвитель 5, микрохолодильник Пельтье 6, генератор 7 синусоидального сигнала, нелинейный элемент 8, полосовые фильтры 9 и 10, перемножитель 11, усилитель 12 и сумматор 13. 3 ил.The invention relates to optoelectronics and can be used in fiber optic transmission systems of analog information. The goal is to improve noise immunity by eliminating non-linear distortion. The device contains end LED 1, pump amplifier 2, photodiode 3, photocurrent amplifier 4, optical coupler 5, Peltier micro cooler 6, sinusoidal signal generator 7, nonlinear element 8, band pass filters 9 and 10, multiplier 11, amplifier 12 and adder 13. 3 silt

Description

(L

СWITH

Фи&1Fi & 1

х| Оx | ABOUT

S S

Изобретение относитс  к оптоэлектро- нике и может быть использовано в волокон- но-оптических системах передачи аналоговой информации, реализованных на принципе пр мой модул ции излучател  передаваемым аналоговым сигналом.The invention relates to optoelectronics and can be used in fiber-optic transmission systems of analog information, implemented on the principle of direct modulation of the radiator by the transmitted analog signal.

Известно аналоговое волоконно-оптическое передающее устройство, содержащее усилитель накачки, излучатель, фотодиод обратной св зи с усилителем фототока и подключенный к излучателю волоконно-оптический ответвитель, причем усилитель фототока соединен с входом усилител  накачки таким образом, чтобы была образована отрицательна  оптическа  обратна  св зь (за вка ФРГ № 3726243, кл. Н 01 S3/10, 1989).An analog fiber-optic transmitting device is known, which contains a pump amplifier, a transmitter, a feedback photodiode with a photocurrent amplifier and a fiber optic coupler connected to the radiator, and the photocurrent amplifier is connected to the input of the pump amplifier in such a way that a negative optical feedback is formed ( application of Germany No. 3726243, class H 01 S3 / 10, 1989).

Недостатком известного устройства  вл етс  мала  пропускна  способность организованного с его помощью канала св зи, обусловленна  повышенным уровнем нелинейных искажений из-за малых запасов устойчивости в широкополосных системах с цеп ми общей отрицательной обратной св зи .A disadvantage of the known device is the low throughput of the communication channel organized with its help, due to the increased level of nonlinear distortion due to the small stability margins in broadband systems with chains of common negative feedback.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  волоконно- оптическое передающее устройство, содержащее полупроводниковый лазер, микрохолодильник Пельтье, усилитель накачки , фотодиод обратной св зи, полосовой оптический фильтр и три схемы обработки (За вка ФРГ № 3542090, кл. Н 01 S 3/10, 1987). Наличие схем обработки, контролирующих уровень лазерных шумов и рассогласовани  излучаемой лазером длины волны от центральной частоты полосы пропускани  фильтра позвол ет установить такую посто нную составл ющую пр мого тока через полупроводниковый лазер, чтобы достичь стабильности длины волны не хужеThe closest in technical essence to the present invention is a fiber-optic transmitting device containing a semiconductor laser, a Peltier microcooler, a pump amplifier, a feedback photodiode, a band-pass optical filter, and three processing circuits (German Application No. 3542090, class H 01 S 3 / 10, 1987). The presence of processing schemes that control the level of laser noise and the mismatch of the laser wavelength emitted by the laser from the center frequency of the passband of the filter makes it possible to establish such a constant component of the forward current through the semiconductor laser in order to achieve a wavelength stability no worse than

ю;9.u; 9.

Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность его применени  дл  линеаризации амплитудной характеристики аналоговых волоконно-оптических передающих устройств, в качестве излучателей которых использован торцевой светодиод диапазона 1,3 мкм. Это обусловлено отсутствием в известном устройстве цепей линеаризации амплитудной характеристики и применени  в качестве регулирующей величины уровн  лазерных шумов.A disadvantage of the known device is the impossibility of its use for linearization of the amplitude characteristic of analog fiber-optic transmitting devices, the emitting diode of the 1.3 µm range is used as emitters. This is due to the absence in the known device of linearization circuits of the amplitude characteristic and the use of laser noise as a regulating magnitude.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости аналогового волоконно-оптического передающего устройства на торцевом светодиоде диапазона 1,3 мкм путем исключени  нелинейных искажений.The purpose of the invention is to improve the noise immunity of an analog fiber-optic transmitting device on an end LED of the 1.3 µm range by eliminating non-linear distortion.

Дл  достижени  поставленной цели в аналоговое волоконно-оптическое передающее устройство, содержащее последовательно соединенные усилитель накачки, торцевой светодиод диапазона 1,3 мкм и оптический ответвитель, первый выход которого  вл етс  выходом устройства, после- довательно соединенные фотодиод обратной св зи и усилитель фототока, причем второй выход ответвител  соединен с входом фотодиода, и микрохолодильникTo achieve this goal, an analog fiber-optic transmitting device containing serially connected pump amplifier, 1.3 µm end LED and optical coupler, the first output of which is a device output, sequentially connected feedback photodiode and photocurrent amplifier the second output of the coupler is connected to the input of the photodiode, and the micro-refrigerator

0 Пельтье, на котором установлен торцевой светодиод, введены последовательно соединенные генератор синусоидального сигнала , нелинейный элемент, первый полосовой фильтр, настроенный на вторую0 Peltier, on which the end LED is mounted, introduced in series a sinusoidal signal generator, a nonlinear element, the first band-pass filter tuned to the second

5 гармонику частоты генератора, перемножитель и усилитель тока, а также сумматор и второй полосовой фильтр, настроенный на вторую гармонику частоты генератора. Выход усилител  фототока через второй поло0 совой фильтр соединен с вторым входом перемножител , выход усилител  тока соединен с управл ющим входом микрохолодильника Пельтье, выход генератора синусоидального сигнала соединен с пер5 вым входом сумматора, выход которого соединен с входом усилител  накачки. Второй вход сумматора  вл етс  входом устройства , а частота генератора синусоидального сигнала выше верхней частоты спектра ин0 формационного сигнала.5 harmonic frequency generator, a multiplier and a current amplifier, as well as an adder and a second band-pass filter tuned to the second harmonic of the generator frequency. The output of the photocurrent amplifier is connected to the second input of the multiplier through the second bandpass, the output of the current amplifier is connected to the control input of the Peltier microrefrigerator, the output of the sinusoidal signal generator is connected to the first input of the adder pump. The second input of the adder is the input of the device, and the frequency of the generator of the sinusoidal signal is higher than the upper frequency of the spectrum of the information signal.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого аналогового волоконно- оптического передающего устройства; на фиг. 2 - полученные авторами энергетиче5 ские характеристики торцевого светодиода диапазона 1,3 мкм, измеренные при различных температурах кристалла; на фиг. 3 - осциллограммы сигналов в различных точках схемы аналогового волоконно-оптиче0 ского передающего устройства.FIG. 1 shows the structural scheme of the proposed analog fiber-optic transmitting device; in fig. 2 — the energy characteristics of the end LED of the 1.3 μm range obtained by the authors, measured at different crystal temperatures; in fig. 3 - oscillograms of signals at various points in the analog fiber optic transmitting device circuit.

Аналоговое волоконно-оптическое передающее устройство содержит торцевой светодиод 1, усилитель накачки 2, фотодиод 3 обратной св зи с усилителем фототока 4,The analog fiber optic transmitting device comprises an end LED 1, a pump amplifier 2, a feedback photodiode 3 with a photocurrent amplifier 4,

5 оптический ответвитель 5, микрохолодильник Пельтье 6, генератор 7 синусоидального сигнала, нелинейный элемент 8, первый 9 и второй 10 полосовые фильтры, которые настроены на вторую гармонику генератора 7,5 optical coupler 5, Peltier micro cooler 6, sine wave generator 7, nonlinear element 8, first 9 and second 10 band-pass filters that are tuned to the second harmonic of generator 7,

0 перемножитель 11 аналоговых сигналов, усилитель 12 тока через микрохолодильник Пельтье 6-и сумматор 13 сигнала генератора 7 и входного сигнала устройства.0 multiplier 11 analog signals, amplifier 12 current through the Peltier micro-refrigerator 6 and adder 13 of the signal generator 7 and the input signal of the device.

Устройство работает следующим обра5 зом.The device works as follows.

Одночастотный сигнал (диаграмма 1 на фиг. 3) с выхода генератора 7 поступает на вход усилител  накачки 2 и на нелинейный элемент 8, в качестве которого может быть использован обычный полупроводниковыйA single-frequency signal (diagram 1 in Fig. 3) from the output of the generator 7 is fed to the input of the pump amplifier 2 and to the nonlinear element 8, as which can be used the usual semiconductor

диод. Вольт-амперна  характеристика полупроводникового диода в независимости от температуры его кристалла имеет вид выпуклой книзу функции, в силу чего при установке рабочей точки в области пр мых токов втора  гармоника сигнала на нелинейном элементе 8, снимаема  с выхода первого полосового фильтра 9, будет иметь вид, изображенный на диаграмме 2 фиг. 3.diode. The volt-ampere characteristic of a semiconductor diode, regardless of the temperature of its crystal, has the form of a convex downward function, whereby when setting the operating point in the forward current region, the second harmonic signal on the nonlinear element 8 removed from the output of the first band-pass filter 9 will look like shown in diagram 2 of FIG. 3

Характер выпуклости функции, описывающей энергетическую характеристику торцевых светодиодов диапазона 1,3 мкм (система GaAIAsP), определ ют процессы температурной зависимости коэффициента усилени  спонтанных фотонов в толще структуры и интенсивности безызлучатель- ной Оже-рекомбинации. При этом по мере снижени  температуры коэффициент усилени  спонтанных фотонов растет и энергети- ческа  характеристика становитс  суперлинейной, т.е. приобретает вид выпуклой книзу функции. По мере увеличени  температуры начинает возрастать скорость Оже-рекомбинации и энергетическа  характеристика становитс  сублинейной, т.е. принимает вид выпуклой кверху функции. Дл  светодиодов с рабочей длиной волны 1,3 мкм Оже-рекомбинаци  начинает про вл ть себ  при температурах свыше 270 К и температура, при которой рассматриваемые механизмы компенсируют друг друга, будет лежать внутри интервала рабочих температур. Вид энергетической характеристики торцевого светодиода диапазона 1,3 мкм в зависимости от температуры его кристалла изображен на рис. 2.The character of the convexity of the function describing the energy characteristics of end 1.3-µm LEDs (GaAIAsP system) determines the temperature dependence of the amplification factor of spontaneous photons in the bulk of the structure and the intensity of nonradiative Auger recombination. At the same time, as the temperature decreases, the gain of the spontaneous photons increases and the energy characteristic becomes superlinear, i.e. takes the form of a convex downward function. As the temperature increases, the Auger recombination rate begins to increase and the energy characteristic becomes sublinear, i.e. takes the form of a convex up function. For LEDs with a working wavelength of 1.3 µm, Auger recombination starts to manifest at temperatures above 270 K and the temperature at which the mechanisms under consideration compensate each other will lie within the range of operating temperatures. The type of the power characteristic of the end LED of the 1.3 μm range, depending on the temperature of its crystal, is shown in Fig. 2

Предлагаемое устройство использует это обсто тельство дл  минимизации нелинейных искажений и повышени  помехоустойчивости . Дл  этого выходной сигнал генератора 7 поступает на первый вход сумматора 13 и вместе с поступающим на второй вход сумматора 13 информационным сигналом после усилени  в усилителе накачки 2 модулирует интенсивность излучени  светодиода 1. Дл  устранени  вли ни  информационного сигнала на работу устройства частота генератора синусоидального сигнала выбрана выше верхней частоты спектра информационного сигнала.The proposed device uses this circumstance to minimize non-linear distortion and improve noise immunity. For this, the output signal of the generator 7 is fed to the first input of the adder 13 and together with the information signal arriving at the second input of the adder 13 after amplification in the pump amplifier 2 modulates the emission intensity of the LED 1. To eliminate the effect of the information signal on the device, the frequency of the sinusoidal signal is selected above the upper frequency spectrum of the information signal.

Часть выходного оптического сигнала светодиода 1 проходит через оптический от- ветвитель 5 и поступает на фотодиод 3 обратной св зи. Протекающий через фотодиод 3 фототек, пропорциональный выходного сигналу светодиода 1, усиливаетс  усилителем 4 и поступает на вход второго полосового фильтра 10, настроенного, также как и первый полосовой фильтр 9, наA part of the optical output of the LED 1 passes through the optical tap 5 and is fed to the feedback photodiode 3. The photocurrent flowing through the photodiode 3, proportional to the output signal of the LED 1, is amplified by the amplifier 4 and is fed to the input of the second band-pass filter 10, which is configured, as well as the first band-pass filter 9, on

вторую гармонику частоты генератора 7 синусоидального сигнала. Если температура ti кристалла светодиода 1 ниже оптимальной температуры t2, при которой нелинейныеthe second harmonic frequency generator 7 sinusoidal signal. If the temperature ti of the crystal of LED 1 is lower than the optimum temperature t2, at which nonlinear

искажени  сигнала минимальны, то энергетическа  характеристика светодиода 1 имеет вид выпуклой книзу функции и сигнал на выходе второго полосового фильтра 10 имеет вид, изображенный на диаграмме 4 фиг.signal distortion is minimal, the energy characteristic of the LED 1 has the form of a convex down function and the signal at the output of the second band-pass filter 10 has the form shown in diagram 4 of FIG.

0 3. В результате перемножени  обоих сигналов на выходе перемножител  11 по витс  положительное напр жение. Это напр жение поступает на управл ющий вход усилител  12 тока через микрохолодильник0 3. As a result of multiplying both signals at the output of the multiplier 11, Vits is a positive voltage. This voltage is fed to the control input of the current amplifier 12 through the microcooler.

5 Пельтье, происходит уменьшение тока через микрохолодильник и последующий нагрев кристалла светодиода 1 до оптимальной в смысле минимума нелинейных искажений температуры t25 Peltier, the current through the microcooler is reduced and the LED 1 crystal is then heated to the optimum in terms of minimum non-linear temperature distortion t2

0 В том случае, если температура ts кристалла светодиода 1 выше оптимальной, сигнал на выходе второго ПОЛОСОБОПЭ фильтра 10 имеет вид, изображенный на диаграмме 3 фиг. 3. На выходе перемножител 0 In the event that the temperature ts of the crystal of the LED 1 is higher than optimal, the signal at the output of the second POLESOPE filter 10 has the form shown in diagram 3 of FIG. 3. Output multiplier

5 возникает отрицательное напр жение, ток через микрохолодильник возрастает и происходит охлаждение кристалла до оптимальной с точки зрени  минимума нелинейных искажений температуры t2.5, a negative voltage arises, the current through the microcooler increases, and the crystal is cooled to an optimum from the point of view of the minimum of nonlinear temperature distortions t2.

0 Тем самым предлагаемое аналоговое волоконно-оптическое передающее устройство позвол ет получить минимальные нелинейные искажени  передаваемого сигнала в широком диапазоне рабочих тем5 ператур, увеличить помехоустойчивость и достичь поставленной цели.0 Thus, the proposed analog fiber optic transmitting device allows to obtain minimal non-linear distortions of the transmitted signal in a wide range of operating temperatures, increase the noise immunity and achieve the goal.

Claims (1)

Формула изобретени  Аналоговое волоконно-оптическое передающее устройство, содержащее после0 довательно соединенные усилитель накачки, торцевой светодиод и оптический ответвитель, первый выход которого  вл етс  выходом устройства, последовательно соединенные фотодиод обратной св зи иAnalog fiber optic transmitting device containing successively connected pump booster, end LED and optical coupler, the first output of which is the device output, serially connected feedback photodiode and 5 усилитель фототока, второй выход ответви- тел  соединен с входом фотодиода, и микрохолодильник Пельтье, торцевой светодиод расположен на микрохолодильнике Пельтье, отличающеес  тем, что,5 photocurrent amplifier, the second output of the coupler is connected to the photodiode input, and the Peltier microcooler, the end LED is located on the Peltier microcooler, characterized in that 0 с целью снижени  внеполосных излучений, введены последовательно соединенные генератор синусоидального сигнала, нелинейный элемент, первый полосовой фильтр,0 in order to reduce out-of-band emissions, a series-connected sinusoidal signal generator, nonlinear element, first band-pass filter, 5 настроенный на вторую гармонику частоты генератора синусоидального сигнала перемножитель и усилитель тока, сумматор и второй полосовой фильтр, настроенный на вторую гармонику частоты генератора синусоидального сигнала, выход усилител  фототока через второй полосовой фильтр5 tuned to the second harmonic frequency of the sinusoidal signal generator соединен с вторым входом перемножител , выход усилител  тока соединен с управл ющим входом микрохолодильника Пельтье, выход генератора синусоидального сигнала соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом сумматора,connected to the second input of the multiplier, the output of the current amplifier is connected to the control input of the Peltier micro-refrigerator, the output of the sinusoidal signal generator is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the input of the adder, Редактор О.Стенина.Editor O. Stenina. Составитель А.Семенов Техред М.МоргенталCompiled by A.Semenov Tehred M. Morgental выход которого соединен с входом усилител  накачки, второй вход сумматора  вл етс  входом устройства, причем частота генератора синусоидального сигнала выше верхней частоты спектра информационного сигнала.the output of which is connected to the input of the pump amplifier, the second input of the adder is the input of the device, and the frequency of the sinusoidal signal generator is higher than the upper frequency of the spectrum of the information signal. ЈJ Ф,F, S.3S.3 Корректор А.ДолиничProofreader A.Dolinich
SU904797124A 1990-02-05 1990-02-05 Analog fiber-optic transmitting device SU1764174A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904797124A SU1764174A1 (en) 1990-02-05 1990-02-05 Analog fiber-optic transmitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904797124A SU1764174A1 (en) 1990-02-05 1990-02-05 Analog fiber-optic transmitting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1764174A1 true SU1764174A1 (en) 1992-09-23

Family

ID=21499224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904797124A SU1764174A1 (en) 1990-02-05 1990-02-05 Analog fiber-optic transmitting device

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1764174A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНАЛОГОВОЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО *
За вка DE № 3726243, кл, Н 01 S3/10, 1989. За вка DE №3542090, кл, Н 01 S3/10, 1987. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445637C1 (en) * 2011-01-13 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Optoelectronic device for measuring high-frequency voltage on high-voltage leads

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2009430C (en) Monitoring and/or control of optical amplifiers
US4561119A (en) Optical frequency modulation system
JP3724894B2 (en) Optical transmitter
US20020085266A1 (en) Wavelength converter with an impedance matched electro-absorption modulator pair
US20060078338A1 (en) Thermal chirp compensation systems for a chirp managed directly modulated laser (CML™) data Link
EP0930680A3 (en) Laser diode optical wavelength control apparatus
US4075474A (en) Method and apparatus for distortion reduction in optical communication systems
JPH0591047A (en) Optical balanced transmitter
US4012633A (en) Wide dynamic range analog signal optical communication system
JPH0758376B2 (en) Optical waveform shaping device
KR100350320B1 (en) Method and Apparatus for Removing Non-Linear Distortion in a Optic Transmitter
SU1764174A1 (en) Analog fiber-optic transmitting device
Keating et al. Feedforward noise reduction of incoherent light for spectrum-sliced transmission at 2.5 Gb/s
US5073983A (en) Optical communication system with reduced distortion
CA1192965A (en) Laser functional device
CN111211480A (en) Optical frequency comb signal generation device and method
CA1087690A (en) Optical communication system utilizing light emitting diode
US4797640A (en) Apparatus for amplitude modulating the output of a laser diode or L.E.D.
JPH043028A (en) Optical repeater
JP2694803B2 (en) Optical semiconductor laser device wavelength stabilization method
JP2560528B2 (en) Transmission and reception method for bidirectional optical transmission
Runge A 50 Mb/s repeater for a fiber optic PCM experiment
KR102636656B1 (en) Photonic integrated circuit and microwave receiver
Veselka et al. Optical soliton generator based on a single Mach-Zehnder modulator
JPS60130233A (en) Fdm signal optical transmitter