ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ. Выпуск 2. Серия Радиоизмерительная техника, 1991
УДК 621.317.765.7

В.Н. ГАВРИЛОВ, Ю.М. ГРЯЗНОВ, М.И. КРАСИЛЬНИКОВ, В.А.НОСКОВ, Д.А. ПЕГАШКИН, Д.А. СИНЕВ, А.С. ТАМАРОВ, А.А. ЧАСТОВ

ГЕНЕРАТОРЫ АМ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ОГ4-181, ОГ4-182

Рассмотрены особенности генераторов оптических сигналов для волоконно-оптических систем передачи информации. Приведены их состав, структурная схема, основные технические характеристики. Показаны примеры использования.

Генераторы АМ оптических сигналов применяются для решения многих измерительных задач при использовании волоконно-оптических линий передачи как с аналоговыми, так и с цифровыми модулирующими сигналами. Выпускаемые промышленностью генераторы ОГ4-162, ОГ4-163 [1, 2] обладают полосой модуляции до 10 МГц, что обусловлено использованием в них в качестве источника излучения светодиодов, имеющих малые нелинейные искажения.

Разработанные генераторы АМ оптических сигналов на лазерных диодах OГ4-181, ОГ4-182 (рис. 1) отличаются расширенным до 100 МГц диапазоном частот, существенным увеличением выходной мощности излучения, имеют встроенный измеритель мощности, узел измерения глубины модуляции, позволяют индицировать значение мощности излучения на конце оптического кабеля, подключенного к прибору, измерять ослабление оптических узлов на длине волны генератора, преобразовывать оптический сигнал в электрический с целью измерения его параметров. обеспечивают самодиагностику и возможность работы с КОП (Канал Общего Пользования - были такие определения!).

Генератор состоит из оптического блока, предназначенного для генерации и управления величиной мощности; 6лока обработки, обеспечивающего накачку лазерных диодов, измерение параметров лазерного излучения и управления ими; блока процессора, осуществляющего взаимодействие функциональных узлов прибора и возможность работы с КОП (рис. 2).

Оптический 6лок построен на основе лазерных диодов ИЛПН-203 (ОГ4-181) и ИЛПН-206 (ОГ4-182). Управление током накачки лазерного диода, а также модуляцию этого тока внешним электрическим сигналом обеспечивает входящий в 6лок обработки узел модулятора, который также содержит устройства стабилизации температуры путём управления током термохолодильника и защиты лазерного излучателя от перегрузки по мощности.

Излучение лазера с помощью микролинзы преобразуется в параллельный пучок, на пути которого последовательно расположены два ответвителя (5 и 10%) и два ослабителя. Излучение с первого ответвителя направляется на фотодиод, сигнал которого используется для стабилизации уровня выходной мощности и измерения глубины модуляции. Излучение со второго ответвителя попадает на фотодиод, являющийся входным преобразователем измерителя мощности.

Первый аттенюатор - с регулируемым ослаблением от 0 до 20 дБ, второй состоит из двух дискретных ослабителей по 20 дБ. После них микролинзой излучение вводится в волокно и по нему поступает к выходному соединителю на передней панели прибора. Дискретные оптические элементы, применённые в приборе (делители, ослабители) создаются нанесением в вакууме на подложки из оптических стёкол интерференционных покрытий или тонких металлических плёнок.

Для разделения оптической мощности в заданном отношении по двум взаимно перпендикулярным направлениям используются специально разработанные неполяризущие делители [3] с коэффициентами деления 1:10, 1:20. Коэффициент деления подобных делителей не зависит от состояния поляризации падающего излучения. Делители сохраняют значение коэффициента деления и малую степень поляризации в спектральных диапазонах 750-950 и 1200-1400 нм. Использование таких делителей, в отличие от обычных, у которых коэффициент деления не зависит от поляризации лишь при углах падения до 10°, позволило сократить размеры оптического блока.

В качестве фиксированных 20 дб-ослабителей использованы напылённые на стеклянную подложку тонкие плёнки титана, в качестве переменных - плёнки хрома, напылённые на стеклянные диски, ослабление которых меняется по линейному закону от 0 до 20 дБ при повороте ослабителя вокруг центральной оси в интервале углов 0-300°. Для уменьшения оптических потерь на линзы, торцы оптических волокон, делители наносились специально разработанные просветляющие покрытия, позволяющие снизить значение коэффициента отражения до 0.7% одновременно в двух спектральных диапазонах 750-950 и 1200-1650 нм.

С фотоприёмников оптического блока электрические сигналы поступают в блок обработки, предназначенный для обеспечения режимов генерации источников излучения и измерения его параметров. На амплитудный вольтметр с первого фотоприёмника поступает электрический сигнал, пропорциональный огибающей АМ оптического излучения.

В нём формируется напряжение, пропорциональное абсолютному значению амплитуды переменной составляющей оптического излучения, которое через коммутатор аналоговых сигналов, нормирующий усилитель и АЦП поступает в цифровую часть прибора.

Узел калибровочных сигналов формирует опорные напряжения для проверки аналоговых узлов прибора в режиме диагностики.

На измеритель мощности поступает электрический сигнал либо со второго фотоприёмника оптического блока, либо, в зависимости от режима работы, с фотоприёмника оптического входа на передней панели прибора. Далее сигнал, пропорциональный значению средней оптической мощности на соответствующем фотоприёмнике, через коммутатор и АЦП поступает в цифровую часть прибора.

Цифровая часть - блок процессора - состоит из ряда функциональных узлов:

АЦП, осуществляющего преобразование в параллельный двоичный код напряжений нормализованных сигналов;
микропроцессора, организующего выполнение операций управления;
клавиатуры, позволяющей осуществлять переключение режимов работы и установку необходимого значения оптической мощности на выходе прибора;
устройства индикации результатов измерения;
интерфейса КОП, осуществляющего дистанционное управление прибором и передачу результатов измерений на внешние устройства.

Узел АЦП включает в себя десяти-разрядный АЦП (микросхема K1113ПВ1Б) со схемами ввода информации на 8-разрядную шину данных микропроцессора. Кроме того, для приёма, запоминания, преобразования цифрового кода режима работы и выдачи аналогового напряжения управления лазерным излучателем используется 8-разрядный ЦАП (микросхема КР572ПА1Б) с входным буферным регистром и выходным преобразователем «ток - напряжение».

АЦП работает в режиме однократного запуска с внутренним тактом. Сигнал начала следующего цикла измерения формируется из сигнала окончания считывания младшего байта выходного кода. Считывание производится в два этапа, начиная со старшего байта по сигналу готовности АЦП, который анализируется микропроцессором.

Для сопряжения прибора с КОП используется интерфейс КОП, выполненный на микросхеме КР580ВК91А, которая реализует все функции по ГОСТ 26.003-80, за исключением функции «Контроллер». Обмен информации осуществляется по шине данных путём выдачи процессору запроса прерывания. Микропроцессор анализирует вид запроса и переходит на его обслуживание.

Приёмопередатчики интерфейса КОП выполнены на микросхемах КР580ВА93, которые обеспечивают требуемое согласование интерфейса по электрическим и временным соотношениям. Адрес прибора устанавливается переключателями на задней панели генератора.

Устройства индикации и клавиатуры конструктивно выполнены на плате, непосредственно расположенной за передней панелью прибора. Шесть семисегментных индикаторов с общим анодом служат для высвечивания значений измеряемой мощности, коэффициента модуляции и кода ошибки. Для индикации режимов работы и подсветки соответствующих кнопок используются 13 светодиодов.

Все индикаторы и светодиоды работают в режиме динамической индикации, то есть в каждый момент времени включён только один из индикаторов или группа светодиодов. При этом на анодные ключи поступает сигнал разрешения включения определённого индикатора, а на катодные ключи поступает информация, записанная микропроцессором в ОЗУ индикации. Номер включаемого индикатора и адрес ячейки ОЗУ непрерывно формируются адресным устройством, информация в ОЗУ записывается микропроцессором асинхронно со считыванием по адресам.

Клавиатура состоит из 10 кнопок. Информация с кнопок считывается микропроцессором через трёхстабильное устройство вывода информации. Основным элементом узла микропроцессора является микросхема центрального процессора (М1821ВМ85А) [4, 5]. Частота синхронизации задаётся кварцевым резонатором и равна 1 МГц. Для хранения и передачи кодов управляющих сигналов используется универсальный трёхпортовый параллельный интерфейс (КР580ВВ55А). Микросхема программируется для работы в режиме «0», причём все порты настраиваются на вывод информации.

...

Статья поступила 14.09.1990 г.

Полную версию статьи можно почитать в формате *.pdf - Описание генераторов АМ оптических сигналов ОГ4-181, 182 (4 553 409 байт) [].

33 года прошло с тех пор, когда я принимал участие в создании этих генераторов. Под чутким руководством Большагина Игоря Демидовича.
Как это ни странно, все эти генераторы до сих пользуются спросом и продаются! (пример на октябрь 2023 года - сайт zapadpribor.com/og4-182 - живёт и здравствует!).

Такие вот дела у нас..