оптоволокно для аналоговых сигналов, обсуждаем решения для передачи аналоговых сигналов по оптоволокну Опции

[Krys]

Давайте обсудим решения для передачи аналоговых сигналов по оптоволокну. Интересует, кто какие оптические модули использует/советует использовать, какие можно достать в России. Передавать собираемся модулированную несущую промежуточной частоты. Диапазон - порядка единиц ГГц и до 10..20 ГГц. Подскажите, пожалуйста

[Alexandr]

Круто. А оптоволокно собираетесь использовать одномодовое или многомодовое, а может жгуты волокон. Расстояние какое требуется? На мой взляд использовать можно только одномодовое волокно, иначе на таких частотах диспервия испортит все дело. Для передачи аналоговых сигналов готовых модулей честно говоря не встречал, но если существуют будет интересно узнать.

[Krys]

Оптоволокно - без разницы, многомодовое, одномодовое. Дисперсия влияет в зависимости от расстояния ведь. Например, на 1,25 Гбит/с передают по многомодовому волокну на 500 метров. Хотя, наверное, вы правы. Частоты то высокие, поэтому только одномодовое. Жгуты волокон - вряд ли, т.к. нам надо ПЧ подать в одну сторону и в другую.

[Krys]

Пришёл мне ответ по поводу лазеров для аналоговой передачи по оптоволокну:
FLD5F7CZ/5051W33
1550.92 nm
или
FLD5F7CZ/5051W35
1549.32 nm
1721$
поставка 12-14 недель
Ну и цены... ну и сроки... Похоже, действительно, в России это никому не надо...

[Alexandr]

А кто производитель этих лазеров?

[Krys]

Eudyna, бывшая Fujitsu, если не ошибаюсь

[TriD]

Вот несколько ссылок по теме:
http://www.michsci.com/Products/fiberoptic...tic_systems.htm
http://www.analogmodules.com/data_sht.htm (документ 732T/R)

[Major]

Цена за хороший DFB нормальная (не думаю что сможете ниже 1000$ найти), и россия - не россия тут не причем.
И думается мне что волокно в такой задаче сугубо вторично (но лучше одномод). Основная погрешность будет в как раз DFB лазере.

[Krys]

2 TriD: спасибо за ссылки, но там слишком низкочастотные решения. Мне надо на единицы гигагерц

2 Major: мне необязательно DFB лазер, можно любой другой, лишь бы полосу обеспечивал. Хотябы единицы гигагерц.

[khach]

Странный какой-то вопрос. Волокно пропустит сигнал как аналоговый так и цифровой- ему без разницы, оно линейно ( в используемом диапазоне мощностей). Можно конечно посмотреть на джиттера (размытия сигнала по времени) в одно и многомодовом случае, но это второй вопрос. А вот как вы замодулируете лазер? Характеристика свет-ток очень нелинейна. В обычных телекоммуникационных (цифровых) для модуляции используються два тока- одни подпороговый постоянный и второй- импульсный. Сумма их и двигает рабочую точку лазера от подпорогового до номинального значения. Более многоуровневая модуляция встречаеться только в пишущих CD-DVD. Там она используеться для самокалибровки лазера в процессе записи. Если замкнуть петлю обратной связи ( любыми методами, например вернуть сигнал на передающую сторону в электрическом виде) то, в принципе, при условии термостабилизации, некоторое время после цикла калибровки передавать аналоговый сигнал можно. Вопрос, с какой точностью. Уровней 8-16 (3-4 бита) выдавить можно. Токовый трансформатор с соответствующей полосой в разрыв питания лазера необходим. Потом выбор рабочей точки по постоянному току. Лазер лучше застабилизировать по температуре. Еще ненадо забывать про конкуренцию мод, если нет специальных ухищерений для стабилизации частоты. Т.е задача решабельна с кое-какой низкой точностью, но оно надо? Входной сигнал у вас в каком виде представлен?

[Major]

Не ясно как вы хотите передавать аналоговый сигнал не используя DFB (пусть и не в явном виде).
DFB (distributed feed back) - обычно содержит встроеную ячейку брэга, либо другой акусто-оптический или акусто-электрический модулятор для изменения параметров резонатора (то есть изменения длинны волны лазера).
Или вы хотите передавать сигнал как изменение интенсивности (яркости на приемнике)? Тогда вам опять нужен DFB, только уже для стабилизации длинны волны, чтобы она не зависила от мощности излучения.
Модуляция длинны волны излучения более предпочтительна (особенн для 1-20ГГц) для нормального приема (то есть реально передается частотно модулированый сигнал, с модуляцией длинны волны(частоты) в зависимости от амплитуды сигнала), его можно оптическими методами потом нормально воостановить (интерферометр).

Обычные FB лазеры (фабри-пьеро) можно использовать для передачи, но гемора вы поимеете тысяч на 20, вместо 1-2.
Еще раз скажу - 1700 это очень нормальная цена для штучной покупки.

[beg]

В России по этой теме работает ФГУП НИИ "Полюс". Может что-то из их изделий подойдет: http://www.polyus.msk.ru/RU/mainieru.html

[Krys]

Спасибо за ответы! Извините, что я некоторых слегка разозлил, я в этом вопросе новичёк.
Что будем передавать... Есть вышка, на вышке передающая антенна, есть нижнее оборудование под вышкой. На вышку идёт оптоволокно (для минимизации помех). По оптоволокну нужно передать несущую промежуточной частоты от радиорелейной станции. Модуляция обычно используется типа QAM различных видов. Т.е. и по амплитуде, и по фазе. Хотели сразу эту несущую на вышке после фотоприёмника подавать в преобразователь, на СВЧ-усилитель передатчика, и в антенну, так было бы проще.
Хотя, можно рассмотреть варианты и с частотной модуляцией, а потом перемодуляцией наверху (но наверно тут искажения вылезут)

А вот как вы замодулируете лазер? Характеристика свет-ток очень нелинейна. В обычных телекоммуникационных (цифровых) для модуляции используються два тока- одни подпороговый постоянный и второй- импульсный. Сумма их и двигает рабочую точку лазера от подпорогового до номинального значения. Более многоуровневая модуляция встречаеться только в пишущих CD-DVD. Там она используеться для самокалибровки лазера в процессе записи. Если замкнуть петлю обратной связи ( любыми методами, например вернуть сигнал на передающую сторону в электрическом виде) то, в принципе, при условии термостабилизации, некоторое время после цикла калибровки передавать аналоговый сигнал можно. Вопрос, с какой точностью. Уровней 8-16 (3-4 бита) выдавить можно. Токовый трансформатор с соответствующей полосой в разрыв питания лазера необходим. Потом выбор рабочей точки по постоянному току. Лазер лучше застабилизировать по температуре. Еще ненадо забывать про конкуренцию мод, если нет специальных ухищерений для стабилизации частоты. Т.е задача решабельна с кое-какой низкой точностью, но оно надо? Входной сигнал у вас в каком виде представлен?

Странно... Существуют же оптоволоконные решения для кабельного телевидения, а там также модуляция типа QAM, и требуется высокая линейность тракта. Так что как-то с этой задачей справляются, и передают уж точно побольше, чем 3..4 бита за раз

[Major]

Странно... Существуют же оптоволоконные решения для кабельного телевидения, а там также модуляция типа QAM, и требуется высокая линейность тракта. Так что как-то с этой задачей справляются, и передают уж точно побольше, чем 3..4 бита за раз

Линейность тракта (волокна) в вашей задаче мало будет волновать, в силу небольших расстояний.
Больше будет интересны искажения в приемнике.
Например, приведенный передатчик FLD5F7CZ-J имеет полосу 2 ГГц, с колебанием в полосе не более 0.1 дБ. Но нужно еще приемник, который обеспечит такую же характеристику.
Я бы взял именно этот передатчик, очень хорошие характеристики у него.

Про нелинейность лазера:
У лазера как раз характеристика "ток"-"оптическая мощность" (Slope Efficiency) как раз Очень хорошая и линейная (при фиксированной температуре кристалла.)

Но так как температуру (точнее говоря физ. размеры излучателя) очень трудно держать постоянными через терморегуляцию в широкой полосе, то придумали коррекцию размеров излучателя через акустооптику. Терморегуляция держит долгоиграющие дрейфы длины волны, а оптоакустика компенсирует локальные изменения.
Есть применения, где такие лазеры используются "наоборот", манипулируют длинной волны при постоянном излучении, что позволяет строить хорошо управляемые приборы на основе эффектов интерференции (но это уже не область связи).
Длину волны необходимо держать в силу того, что в оптоволокне коэффициент затухания изменяется с длинной волны, и так же у приемника выход тока зависит от длины волны падающего на него света.

[Krys]

Больше будет интересны искажения в приемнике. Например, приведенный передатчик FLD5F7CZ-J имеет полосу 2 ГГц, с колебанием в полосе не более 0.1 дБ. Но нужно еще приемник, который обеспечит такую же характеристику.
Я бы взял именно этот передатчик, очень хорошие характеристики у него.

Насколько я представляю работу фотоприёмников, у них линейность гораздо выше: практически 100%. Это же внутренний фотоэффект. Сколько фотонов попало - в квантовый выход раз меньше электронов сгенерировалось. Или я неправ?

Линейность тракта (волокна) в вашей задаче мало будет волновать, в силу небольших расстояний.

Почему это мало волнует? При модуляции QAM, да ещё и с большими индексами нужна очень хорошая линейность, иначе будут проблемы с детектированием.

[khach]

Насколько я представляю работу фотоприёмников, у них линейность гораздо выше: практически 100%. Это же внутренний фотоэффект. Сколько фотонов попало - в квантовый выход раз меньше электронов сгенерировалось. Или я неправ?

А как потом эти электроны будут выходить наружу? Застрянут в i области PiN диода, в емкости перехода, в индуктивности выводов. В общем работа фоториода в гигагерцовой области совсем нетривиальная задача. Тем более, что трансимпедансные усилители на таких частота уже "немного" нетянут. Если бы можно было применить лавинный диод, но его передаточная характеристика убьет всю линейность тракта.
Замодулировать лазер не проблема- ШПТ симметрирующий трансформатор (baloon) разделяем на две части- одну полуобмотку "над" лазером, вторую-"под". И сразу шунтируем по ВЧ конденсатором. Все это в планаре конечно непосредственно около лазера. Для согласования импедансов ( у лазерного диода он единицы ом плюс реактивности корпуса) лучше сначала (с 50 ом) поставить трансформатор 1:2 (1:4 по сопротивлению)- получим 12 ом, а потом еще один- собственно модулирующий лазер- тоже 1:2. Рабочую точку по постоянке само собой выбрать чтобы небыло перемодуляций ни "вверх" (перегрузка) ни "вниз"(ниже порога генерации).

У лазера как раз характеристика "ток"-"оптическая мощность" (Slope Efficiency) как раз Очень хорошая и линейная (при фиксированной температуре кристалла.)

А вот как она меняеться в процессе старения лазера вопрос очень интересный. Как известно, обычно лазера имеют 20 процентный запас для компенсации старения с помощью встроенного фотодиода. А вот как при этом будет меняться Slope? И соответственно параметры модуляции?
И давайте не будем лезть в акустооптику и разные необычные модуляторы- во первых очень дорого, во вторых-медленно ( для такой задачи). Ни акустооптика, ни ячейки поккельса несправяться ( я не говорю про лабораторные условия и R&D). А то я еще вспомню про световоды с сохранением поляризации и предложу крутить плоскость поляризации пучка. И про длину волны- на самом деле любые телекоммуникационные лазера перестраиваються ( температурой), если не приняты всякие меры стабилизации типа внешнего резонатора с эталоном. Не будем загонять вопрошающего в физику пп лазеров, а то ему еще предложат спектрометр покупать (c ICCD или TCSPC)- смотреть модовую структуру и динамику ее изменение при изменнении тока накачки с частотами СВЧ :-)

[Krys]

Я только что понял, что я хочу в этой теме узнать! :)))
Я хочу услышать не теоретические предпосылки на предмет возможности/невозможности, а готовые решения.
Кто как применял оптоволокно и оптические приёмопередатчики для передачи аналогового сигнала, какие модели, по какой схеме и т.д.

[NeoN]

Готовый ответ не дам, но думаю решения лежат в области внутренней схемотехники 10Гбит/с трансиверов. Посмотри, например, доки по этим двум кристаллам. Лазеры, кстати, ни FP, ни DFB на такой скорости не рулят, используются VCSEL структуры.

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX3975.pdf
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX3910.pdf

[Krys]

NeoN, спасибо за конкретику! Это уже интереснее. А каковы цены на такие микросхемы? Драйвер, трансимпедансный усилитель. А также лазер VCSEL и пин-фотодиод?

[NeoN]

Цены - хз. Но хуже того, что это все DICE, т.е. кристаллы без корпуса. Причем трансимпедансный усилитель обязательно должен быть встроен в корпус приемного диода, иначе емкость проводочка от анода фотодиода все испортит. След. надо искать готовые модули. Что-то типа того http://www.optoway.com.tw/html/products/pd...TIA/PT-9500.pdf, но это всего лишь 2.5гига. Надо искать по производителям типа hp-agilent, amp, optoway, luminent, coretek & co. Не исключено, что прийдется что-то брать на заказ.
P.S. С передатчиком чуть проще, надо лишь минимизировать индуктивность вывода катода диода.
P.P.S. Если позволяют деньги, купите 10G ethernet SFP модуль и распотрошите его.

[DS]

Единственное, что видел для передачи аналогового сигнала по оптоволокну - блоки для передачи кабельного телевидения. Вроде весь ДМВ диапазон влазит в один модулятор, хотя, конечно до 2 ГГц
далеко. А у Вас, что QAM с шириной 2-10 ГГц ? Кстати, тот трансивер на вертикальном лазере все-таки не аналоговый, а бинарный, как мне кажется.

[Krys]

NeoN, 10 GE - это цифра, а надо аналог.
DS_, да, у нас QAM. Насчёт ширины не знаю, но ПЧ где-то до 10 ГГц. А передавать по оптоволокну имеет смысл именно эту ПЧ.
Трансивер на вертикальном лазере мне показался аналоговым, т.к. для него приведены характеристики линейного режима. Иначе зачем ещё нужен линейный режим. Цифре он не нужен.

[vadimuzzz]

miteq делает готовые модули(отдельно приемник и передатчик),может пойдет?
только без штанов наверное оставят,капиталистические акулы
вот кой-чего
http://www.miteq.com/micro/fiberoptics/index.html

Прикрепленные файлы

 279bmdd.rar ( 434.27 килобайт ) Кол-во скачиваний: 148

 

[DS]

NeoN, 10 GE - это цифра, а надо аналог.
DS_, да, у нас QAM. Насчёт ширины не знаю, но ПЧ где-то до 10 ГГц. А передавать по оптоволокну имеет смысл именно эту ПЧ.
Трансивер на вертикальном лазере мне показался аналоговым, т.к. для него приведены характеристики линейного режима. Иначе зачем ещё нужен линейный режим. Цифре он не нужен.

Так как в ЭСЛ - если выйдет из линейного режима, нету быстродействия. Если ширина полосы позволяет, дешевле будет "радиотехническим" методом опустить ПЧ вниз в конверторе, передать по оптике и восстановить обратно. Тогда вы сможете пользовать стандартные решения на лазерах. Выясните, какая требуется ширина полосы - если 100 - 200 Мгц, то слишком расточительно пытаться через волокно передать 10 Ггц.

[Krys]

vadimuzzz, спасибо за наводку! Очень полезно. Но, к сожалению, у них рабочий диапазон температур от минус 20, а надо от минус 40.
DS_, да, возможно, Вы и правы насчёт аналогии с ЭСЛ.
Что Вы подразумеваете под "стандартными решениями на лазерах"? То, что идёт для кабельного ТВ?

[DS]

Если полоса несколько сотен МГц, можно от кабельного ТВ схему взять. Если частота ниже 100, то можно будет уже и с обратной связью по фотодиоду схему сделать - линейность уже точно хорошая будет.

[Krys]

Короче, выяснил: есть 2 задачи: 1 - передавать ПЧ на частотах до 500 МГц с полосой до 60 МГц. Это ПЧ
2 - передавать СВЧ сигнал в диапазоне до 10 ГГц, чтобы наверху возле тарелки оставить только усилитель мощности без всяких преобразователей.
Так что для задачи 1, возможно, подходят решения для кабельного ТВ. Кто-нибудь сможет подсказать конкретные модули для этого дела?

[DS]

Да Вы мз сами в интернете поищите, их довольно много. Кстати, сейчас почитал - в высококачественных используется DFB лазер и модулятор на нелинейном кристалле. диапазон вроде от 50 до 800 Мгц. Есть подешевле, на обычном Фабри-Перо лазере с электронной модуляцией.

С 10 ГГц при современном состоянии дел, я думаю задача сравнима с подметанием плаца ломом. Качественная СВЧ техника и дешевле будет и надежнее и стабильнее.

С 500 Мгц ПЧ при 60 ширине канала, я думаю, если силы есть, лучше сделать передачу в полосе 0-60 Мгц, и смеситель с кварцованной 500. Качество выйдет повыше, чем гнать 500 Мгц через лазер и диод.