第八章 マルチメディア光通信の基礎 8・1 8・2 8・3 光ファイバケーブル 光通信用の素子 光通信システム 8・2 光通信用の素子 (1)発光素子(半導体レーザ) 半導体レーザの作動原理(図8・5) 活性層 正電極 鏡面 活性層 伝導帯 鏡面 p レーザ光 n 負電極 (a) 半導体レーザの構造 ––––––––––––– – 禁制帯 価電子帯 n 光 +++++++ p (b) エネルギー準位 LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation E=hn エネルギー 光の振動数(周波数) プランク定数 ダブルヘテロ接合のエネルギー準位と 作動原理(図8・6) -- -- -- -- 伝導帯 -- -光 ++ + 価電子帯 ++ ++ ++ p p 活性層 n (2)光増幅器 エルビウムドープ光ファイバ増幅器の構成と原 理図(図8・7) エルビウムドープファイバ Er 3+ のエネルギー準位 信号光 1.55 m 合波器 励起光源 (LD) 0.98 m or 1.48 m (a) 光ファイバ増幅器の構成 非発光遷移 1.55 m 0.98 m or 1.48 m 励起準位 1.55 m 誘導放出 基底準位 (b) 光ファイバ増幅器のエネルギー準位と作動原理 (3)光変調器 光変調器の概略構造(図8・8) a LiNbO 3 基板 電極 光導波路 入力光 印加電界 a-a' 断面 変調入力電気信号 LiNbO3 基板 変調出力光 a' 光導波路 2本の導波路には逆向きの電界が印加される 2本の導波路の位相差がπになるような電 圧を印加する (4)受光素子 フォトダイオードのエネルギー準位と 作動原理(図8・9) – 伝導帯 n 禁制帯 p 光 価電子帯 + 8・3 光通信システム 長距離大容量光通信システム構成図(図8・10) 送信装置 線形中継 線形中継 変調器 DFB-LD 再生中継 受信装置 PD EDFA EDFA EDFA 電気信号入力 EDFA: EDF 光増幅器 EDFA 受信装置 + 送信装置 PD: フォトダイオード DFB-LD: DFB レーザ システムの例 電気信号 出力 線形中継:80 km毎 再生中継:320 km毎
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