Безпосередня модуляція джерела випромінювання (стр. 2 из 2)

– коефіцієнт передачі оптичного каналу (ОК);

– коефіцієнт передачі ТС.

Як випливає з приведених виразів, при

буде мати місце , тобто точність КДОВ також буде визначатися нестабільністю коефіцієнтів передачі ФП і ОК.

Істотним недоліком даної схеми є наявність похибок, обумовлених зсувом фаз між порівнюваними сигналами і неідентичністю частотних характеристик каналів, а при

, .

Точність КДОВ також буде визначатися нестабільністю коефіцієнтів передачі оптичних елементів, а при кінцевих значеннях

буде виникати похибка, що зростає зі зменшенням , що не дозволяє одержати виграшу в точності в порівнянні з КДОВ з глибоким НЗЗ.

Не зупиняючись на розгляді стабілізації КДОВ шляхом поділу в часі пробного і корисного сигналів, неефективного на низьких частотах останнього, можна легко показати, що такий спосіб також не забезпечить поліпшення якості стабілізації.

Таким чином, варто зазначити, що в КДОВ найбільше доцільно застосування глибокого НЗЗ, через простоту його реалізації, широкосмугостi і точності.

Тепер розглянемо процес модуляції випромінювання LD з ватт-амперною характеристикою, представленою на рис. 4, при подачі на вхід КДОВ амплитудно-модульованого сигналу.

Рисунок 4 – Ватт-амперна характеристика

На рис. 5 приведена функціональна схема керування КДОВ, у якій стабілізація середньої потужності випромінювання, що змінюється в залежності від температури навколишнього середовища, здійснюється за допомогою НЗЗ по вивченню безпосередньої подачі останнього з заднього дзеркала резонатора LD на контрольний фотодіод, сигнал якого порівнюється компаратором А1 з опорним сигналом

і потім впливає на одне з плечей диференціального джерела струму.

Останній виконаний на транзисторах

і таким чином, щоб, змінюючи струм зсуву LD, коректувати зміну середньої потужності випромінювання, викликану збурювальним впливом.

Рисунок 5 – Функціональна схема керування КДОВ

З огляду на те, що потужність випромінювання

лазерного діода при перевищенні струму накачування граничного значення лінійно зростає з ростом струму накачування, при крутості ватт-амперної характеристики середнє значення сигналу керування другим плечем джерела струму можна прийняти рівним .

Представивши керуючий вплив у виді амплитудно-модульованного коливання

(6)

де в –постійний у часі коефіцієнт, обраний так, щоб амплітуда коливання завжди була позитивною;

– закон зміни амплітуди модульованого коливання щодо середнього рівня;

; и –частота і початкова фаза несійного коливання, відповідно, що результуюче значення струму керування LD буде дорівнювати

(7)

і не повинно перевищувати, навіть короткочасно, максимально припустимого паспортного значення для використовуваного LD.

Прийнявши при 100% модуляції

, a , значення струму зсуву LD одержимо рівним

,(8)

де К – постійний коефіцієнт.

Максимальне середнє й амплітудне значення потужності випромінювання при цьому будуть, відповідно, рівні

,(9)

,(10)

де

і – значення статичної і динамічної крутості ватт-амперної характеристики LD;

– параметр, що враховує необхідність зменшення амплітудного значення керуючого впливу через нелінійність ватт-амперної характеристики LD на її початковій ділянці, значення якого можна визначити, як .

Таким чином, шляхом відповідного вибору напруги зсуву диференціального джерела струму, використовуваного, як правило, для імпульсного керування LD, визначені режими найбільш загального випадку модуляції оптичного випромінювання за допомогою неперервного амплітудно-модульованого сигналу.

Тут слід зазначити, що для стабілізації крутості ватт-амперної характеристики LD, як правило, використовується давач температури, сигнал якого керує джерелом струму (модулятором), компенсуючи при цьому зміну

.

Безпосередня модуляція струму керування лазера, крім модуляції світлової хвилі, впливає на її спектр, змінюючи центральну довжину хвилі, а також спектральний склад і амплітуди окремих мод резонатора, причому, чим менше кількість випромінюваних мод (ліній), тим істотніше цей вплив. Інші джерела світла, такі, як газовий лазер, узагалі не можуть модулюватися розглянутим методом.

Тому виникла необхідність у використанні зовнішніх модуляторів, з яких найбільше поширення знайшли пристрої, засновані на взаємодії акустичних і оптичних хвиль, реалізованій в акустооптичних модуляторах, і на електрооптичному ефекті.